DE3544839C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerungssystem für den Verbrennungsvorgang einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Steuerungssystem ist aus der JP-A-58 28 529 bekannt. Dieses Steuerungssystem weist einen Ansaugkanal mit Ansaugöffnungen auf, die zu entsprechenden Brennräumen bzw. Zylindern der Brennkraftmaschine führen, wobei jede Einlaßöffnung einen Hochleistungseinlaß und einen Wirbeleinlaß aufweist. Ferner ist ein Wirbelsteuerventil vorgesehen, das dem Hochleistungseinlaß zum Einstellen dessen effektiver Querschnittsfläche zugeordnet ist. Bei geringen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine und bei geringer Belastung verschließt das Wirbelsteuerventil den Hochleistungseinlaß, so daß in der Luftströmung Wirbel ausgebildet werden. Bei großen Drehzahlen und bei hoher Belastung der Verbrennngskraftmaschine gibt das Wirbelsteuerventil den Hochleistungseinlaß frei, so daß eine große Menge an Ansaugluft in den Zylinder einströmen kann, wobei im wesentlichen keine Verwirbelung stattfindet.

Das bekannte Steuerungssystem wirkt jedoch insofern zumindest nicht zufriedenstellend, als es zu wenig sämtlichen Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine Rechnung trägt, da als Steuergrößen für das Verschließen bzw. Öffnen des Hochleistungseinlasses lediglich Motordrehzahl und Motorbelastung herangezogen werden. Dies wiederum beeinflußt jedoch die Leistungscharakteristik der Verbrennungskraftmaschine negativ.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerungssystem der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art zu schaffen, welches die Ansprechempfindlichkeit der Wirbelventilsteuerung auf die vorhandenen Betriebsbedingungen verbessert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Dadurch wird erreicht, daß die Luftströmung in die Verbrennungskraftmaschine einstellbar verwirbelt werden kann, wobei das Maß der Verwirbelung der Ansaugluft die Dauer des Verbrennungsvorganges der Kraftstoff-Luftmischung in der Verbrennungskraftmaschine beeinflußt. Das Maß der Verwirbelung ist dabei einstellbar, um die Dauer des Verbrennungsvorganges der Kraftstoff-Luftmischung in einem angemessenen Bereich zu halten.

Aus der DE-OS 28 03 533 ist zwar eine luftverdichtende selbstzündende Brennkraftmaschine bekannt, die einen als Drallkanal ausgebildeten Luftansaugkanal und einen zweiten im wesentlichen drallfreien Ansaugkanal aufweist, wobei der Luftdurchsatz durch diese beiden Luftansaugkanäle drehzahlabhängig steuerbar sein soll, jedoch ist es bei dieser Brennkraftmaschine nicht möglich, den Drall- bzw. Wirbelgrad gemäß dem Verbrennungsvorganges einzustellen.

Aus der DE-OS 31 48 457 ist schließlich eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bekannt, die als Drallerzeugungseinrichtung einen Drehschieber verwendet, der in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine betätigt werden kann. Diese bekannte Brennkraftmaschine sieht jedoch ebenfalls keinerlei Einrichtungen zur Einstellung des Wirbelgrades vor, sondern weist vielmehr im wesentlichen die gleichen Nachteile wie das gattungsgemäße Steuersystem auf.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungssystems

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Ansauglufteinlasses des Systems gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms zum Betrieb des Steuerungssystem von Fig. 1,

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Verhältnis von Luft zu Kraftstoff und der Zündungseinstellung, sowie der Beziehung zwischen dem Verhältnis von Luft zu Kraftstoff und dem virtuellen Ende des Verbrennungsvorgangs der Mischung,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dauer des Verbrennungsvorgangs und der maximalen Druckanstiegsrate im Brennraum,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dauer des Verbrennungsvorganges und der NOx- Emission,

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines Teils eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungssystems für eine Verbrennungskraftmaschine,

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines Teils eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungssystems für eine Verbrennungskraftmaschine,

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Steuerungssystems,

Fig. 10 ein Flußdiagramm einer Steuereinheit für die Dauer des Verbrennungsvorganges eines Programms zum Betrieb des Steuerungssystems von Fig. 9,

Fig. 11 eine graphische Darstellung von drei Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine, welche unter Bezug auf die Drehzahl und den Druck in dem Ansaugkanal dargestellt sind,

Fig. 12 eine graphische Darstellung eines Bezugsimpulses des Kurbelwellenwinkels sowie eine graphische Darstellung des Drucks im Brennraum bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 9 als Funktion des Kurbelwellenwinkels,

Fig. 13 ein Flußdiagramm einer Meßeinheit für den Spitzendruck des Kurbelwellenwinkels des Programms zum Betrieb des Steuerungssystems gemäß Fig. 9, und

Fig. 14 bis 17 graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen dem Druck in dem Brennraum und dem Kurbelwellenwinkel.

In der folgenden Beschreibung werden gleiche und/oder korrespondierende Elemente mit gleichen Bezugszahlen versehen.

Die Fig. 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 30 mit mehreren Brennräumen oder Zylindern 31, von denen nur einer dargestellt ist. Zwischen der Umgebung und jedem Brennraum 31 erstreckt sich ein Ansaugkanal 32, durch welchen Umgebungsluft dem Brennraum 31 zugeführt werden kann. Der stromabwärts gelegene Teil des Ansaugkanals 32, welcher durch einen Ansaugkrümmer und durch einen Zylinderkopf gebildet wird, weist Verzweigungen auf, welche zu den jeweiligen Brennräumen 31 führen und mit Einlaßventilen versehen sind. In dem stromaufwärts gelegenen Bereich des Ansaugkanals 32 ist ein Luftfilter 33 vorgesehen. Weiterhin ist eine schwenkbare Drosselklappe 34 vorgesehen, welche mit einem nicht dargestellten Gaspedal verbunden ist und welche in dem Ansaugkanal 32 stromabwärts des Luftfilters 33 angeordnet ist und in einstellbarer Weise die Lufteinströmrate in den Brennraum 31 bestimmt. Ein Stellungssensor 35 ist mit der Drosselklappe 34 verbunden und erzeugt ein Signal Cv, welches die Winkeleinstellung der Drosselklappe 34 wiedergibt. Ein Luftströmungsmesser 36 ist in dem Ansaugkanal 32 zwischen dem Luftfilter 33 und der Drosselklappe 34 angeordnet und erzeugt ein Signal Qa, welches die Ansaugluftmenge wiedergibt. Eine oder mehrere Einspritzvorrichtungen 37, welche über ein Signal Si gesteuert werden, dienen zur Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal 32, und zwar auf der stromabwärts der Drosselklappe 34 gelegenen Seite.

Das Kraftstoffeinspritzsignal Si weist Impulse auf, welche synchron mit der Drehung der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine sind. Jedes an den oder die Einspritzvorrichtungen 37 angelegte Kraftstoffeinspritzsignal Si bewirkt, daß der oder die Einspritzvorrichtungen 37 geöffnet bleiben und eine Kraftstoffeinspritzung ermöglichen. Die Menge der Kraftstoffeinspritzung wird durch eine Steuerung der Länge der Impulse des Kraftstoffeinspritzsignals Si gesteuert.

Ein Auslaßkanal 38 erstreckt sich zwischen jedem Brennraum 31 und der Umgebung, so daß die Verbrennungsgase aus dem Brennraum 31 über diesen Auslaßkanal 38 zur Umgebung abgeleitet werden können. Das stromaufwärts gelegene Teil des Auslaßkanals 36 wird von dem Zylinderkopf sowie von einem Auslaßkrümmer gebildet, welcher Verzweigungen aufweist, die von den jeweiligen Brennkammern 31 unter Zwischenschaltung von Auslaßventilen wegführen. Ein Katalysator 39 ist im stromabwärts gelegenen Teil des Auslaßkanals 38 angeordnet und dient der Behandlung der Abgase. Der Katalysator 39 kann in Form eines Dreiwege-Katalysators ausgestaltet sein, welcher Kohlenmonoxide CO, Kohlenwasserstoffe HC und Stickoxide NOx in unschädliche Verbindungen umwandelt.

Ein Drehzahlsensor 40 ist im Bereich der Kurbelwelle angeordnet und erzeugt ein Signal N, welches der Drehzahl der Kurbelwelle entspricht.

Das stromabwärts gelegene Teil des Ansaugkanals 32 weist Einlaßöffnungen auf, welche zu den jeweiligen Brennräumen 31 führen. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, verzweigt sich jede Einlaßöffnung an einem Punkt 43 in einen ersten Einlaßkanal 41 und in einen zweiten Einlaßkanal 42. Die beiden Kanäle 41 und 42 treffen an einem Punkt 44 stromabwärts des ersten Punktes 43 wieder zusammen und führen anschließend als gemeinsames Teil zum Brennraum 31.

Der erste Einlaßkanal 41 ist im wesentlichen gerade ausgebildet und beaufschlagt die Luftströmung nur mit einem vernachlässigbaren Widerstand, so daß die Zufuhr einer großen Menge von Ansaugluft in den Brennraum 31 durch den Einlaßkanal 41 möglich ist, ohne daß in der Luftströmung Verwirbelungen erzeugt werden und ohne daß der Luftströmung ein Widerstand entgegengesetzt wird. Wie im folgenden noch detailliert beschrieben werden wird, kann der erste Einlaßkanal 41 wahlweise versperrt oder freigegeben werden. Bei hoher Belastung der Verbrennungskraftmaschine ist der erste Einlaßkanal 41 freigegeben, bei niedrigen Belastungen ist er versperrt. Im folgenden wird der erste Einlaßkanal 41 als "Hochleistungseinlaß" bezeichnet.

Der zweite Einlaßkanal 42 ist schraubenartig ausgebildet, um Verwirbelungen in der Luftströmung zum Brennraum 31 zu erzeugen. Im folgenden wird deshalb der zweite Einlaßkanal 42 als "Wirbeleinlaß" bezeichnet. Aus der obenstehenden Beschreibung ergibt sich, daß der Hochleistungsnachlaß 41 einen wesentlich geringeren Widerstand auf die Luftströmung ausübt, als der Wirbeleinlaß 42.

Ein Wirbelsteuerventil 45 dient dazu, den Hochleistungseinlaß 41 wahlweise zu verschließen oder zu öffnen. Wenn das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 verschließt, gelangt Ansaugluft nur durch den Wirbeleinlaß 42, so daß in der zum Brennraum 31 führenden Luftströmung Wirbel erzeugt werden. Wenn das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 freigibt, kann eine große Luftströmung in den Brennraum 31 einströmen, welcher nur ein geringfügiger Widerstand entgegengesetzt ist und welche im wesentlichen ohne Verwirbelung einströmt. In diesem Fall strömt ein hoher Prozentsatz der Ansaugluft durch den Hochleistungseinlaß 41, da der Widerstand, der der Luftströmung in diesem Hochleistungseinlaß 41 entgegengesetzt wird, wesentlich geringer ist, als der Widerstnad in dem Wirbeleinlaß 42.

In jeder der Verzweigungen der Einlaßöffnungen ist ein Wirbelsteuerventil 45 angeordnet, so daß die Gesamtzahl der Wirbelsteuerventile 45 gleich ist mit der Gesamtzahl der Brennräume 31 der Verbrennungskraftmaschine.

Eine druckabhängige Betätigungseinrichtung 46 weist eine Membran auf und ist mit dem Wirbelsteuerventil 45 über einen Hebel 47 verbunden, um das Wirbelsteuerventil 45 zu betätigen. Ein Dreiwege-Magnetventil 48, welches über ein Signal Sc steuerbar ist, weist einen ersten und einen zweiten Einlaß 49, 50 auf, sowie einen Auslaß 51, welcher mit einem der beiden Einlässe verbindbar ist. Der erste Einlaß 49 ist mit dem Ansaugkanal 32 an einer Stelle stromabwärts der Drosselklappe 34 verbunden, so daß er einem Unterdruck ausgesetzt ist, welcher in dem Ansaugkanal 32 stromabwärts der Drosselklappe 34 vorliegt, d. h. einem Ansaugkrümmer-Unterdruck. Der zweite Einlaß 50 des Magnetventils ist zur Umgebung hin offen. Der Auslaß 51 ist zur Umgebung hin offen. Der Auslaß 51 des Magnetventils ist mit der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46 verbunden, welche zum Teil durch die Membrane gebildet wird. Wenn das Magnetventil 48 durch das Steuersignal Sc mit Energie beaufschlagt wird, sind der erste Einlaß 49 und der Auslaß 51 miteinander verbunden, so daß der Unterdruck des Ansaugkanals zur Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46 geleitet wird, um das Wirbelsteuerventil in eine Position zu bewegen, in welcher der Hochleistungseinlaß 41 versperrt ist. Wenn das Magnetventil 48 nicht mittels des Steuersignals Sc mit Energie beaufschlagt ist, sind der zweite Einlaß 50 und der Auslaß 51 miteinander verbunden, so daß der Atmosphärendruck zu der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46 geführt wird, wodurch das Wirbelsteuerventil 45 in eine Position gebracht wird, in welcher der Hochleistungseinlaß 41 nicht versperrt ist.

Eine Steuereinheit 60 umfaßt eine Kombination von einem Einlaß/Auslaß (I/O)-Schaltkreis 61, einem Lesespeicher (ROM) 62, einem RAM-Speicher 63, und einer zentralen Recheneinheit (CPU) 64. Der I/O-Schaltkreis 61 steht in elektrischer Verbindung mit den Sensoren 35, 36 und 40, um ein Drosselklappenstellungssignal Cv, ein Ansaugluft-Mengen- Signal Qa sowie ein Drehzahlsignal N zu empfangen. Der I/O- Schaltkreis 61 erzeugt ein Kraftstoffeinspritzsignal Si sowie ein Ventilsteuersignal Sc, welche der oder den Einspritzvorrichtungen 37 und dem Magnetventil 48 mittels elektrischen Verbindungen zwischen dem Schaltkreis 61 und den Elementen 37 und 48 zugeführt werden.

Die Steuereinheit 60 arbeitet in Abhängigkeit eines Programmes, welches in dem ROM 62 gespeichert ist. Das Programm wiederholt sich periodisch mit einer festgesetzten Frequenz. In Fig. 3 ist das Flußdiagramm dieses Programms dargestellt.

In einem ersten Schritt 71 wird die augenblickliche Luftströmungsmenge aus dem Signal Qa abgeleitet. In dem Programm stellt die Variable Qa (0) diese augenblickliche Luftströmungsmenge dar.

In einem Schritt 72, welcher auf den Schritt 71 folgt, wird die augenblickliche Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine von dem Signal N abgeleitet. In dem Programm repräsentiert die Variable N (0) die augenblickliche Drehzahl.

In einem Schritt 73, welcher auf den Schritt 72 folgt, wird die augenblickliche Position der Drosselklappe 34 von dem Signal Cv abgeleitet. In dem Programm repräsentiert die Variable Cv (0) die augenblickliche Drosselklappenstellung.

In einem Schritt 74, welcher auf den Schritt 73 folgt, wird die Differenz zwischen der augenblicklichen Drosselklappenposition Cv (0) und der direkt davor festgestellten Drosselklappenposition Cv (1) errechnet. In dem Programm repräsentiert die Variable Cv (D) die Differenz, d. h. die Veränderung der Drosselklappenstellung in einem feststehenden Intervall. Wie später noch im einzelnen erläutert werden wird, repräsentiert die Variable Cv (1) die Position der Drosselklappe 34, welche in dem Programmzyklus abgeleitet bzw. errechnet wurde, welcher direkt vor dem vorliegenden Programmzyklus erfolgte.

In einem Schritt 75, welcher auf den Schritt 74 folgt, errechnet die Steuereinheit 60 ob oder ob nicht die Verbrennungskraftmaschine beschleunigt werden soll, wobei dies auf der Basis der Veränderung der Drosselklappenstellung Cv (D) erfolgt. Wenn die Verbrennungskraftmaschine beschleunigt werden soll, schreitet das Programm zu einem Schritt 76 vor. Wenn die Verbrennungskraftmaschine unter anderen Bedingungen betrieben wird, z. B. wenn sie mit Reisegeschwindigkeit betrieben wird, schreitet das Programm zu einem Schritt 77 vor.

In dem Schritt 76 wird eine gewünschte Länge Pdes des Kraftstoff- Einspritzimpulses von der augenblicklichen Luftströmungsmenge Qa (0) und von der augenblicklichen Drehzahl N (0) mittels der folgenden Gleichung abgeleitet:

Pdes = K 1 Qa (0)/N (0)

wobei K 1 eine Konstante darstellt, mittels derer das Kraftstoff- Luftverhältnis auf einem stöchiometrischen Wert, nämlich 14,7 gehalten wird. Dabei muß erwähnt werden, daß die Konstante K 1 auch andere Werte einnehmen kann, mittels derer die Kraftstoff-Luftmischung reicher als die stöchiometrische Mischung sein kann.

In einem Schritt 78, welcher auf den Schritt 76 folgt, wird die aktuelle Länge des Kraftstoff-Einspritzimpulses Si auf den gewünschten Wert Pdes einjustiert, welcher in dem vorhergehenden Schritt 76 ermittelt wurde. Folglich wird bei einer gewünschten Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine das Kraftstoff-Luftverhältnis in der Mischung auf einem stöchiometrischen Wert gehalten. Die Zufuhr der stöchiometrischen Luft-Kraftstoffmischung ermöglicht eine angemessene Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine 30.

In einem Schritt 79, welcher auf den Schritt 78 folgt, wird das Ventilsteuersignal Sc eingestellt, um das Dreiwege- Ventil 48 mit Energie zu versorgen, so daß das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 freigibt. Infolgedessen ist der Hochleistungseinlaß 41 freigegeben, wenn eine Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine gewünscht wird.

Nach dem Schritt 79 geht das Programm auf einen letzten Schritt 80, in welchem die Variable Cv (1) auf den Wert Cv (0) gesetzt wird. Durch diesen Schritt 80 wird die Variable Cv (1) so bestimmt, daß sie die Stellung der Drosselklappe 34 direkt vor der Berechnung der momentanen Drosselklappenstellung in dem Schritt 73 dargestellt.

In dem Schritt 77 wird eine gewünschte Länge Pdes des Kraftstoff- Einspritzimpulses aus der augenblicklichen Luftströmungsmenge Qa (0) und aus der augenblicklichen Drehzahl N (0) mittels der folgenden Gleichung berechnet:

Pdes = K 2Qa (0)/N (0),

wobei K 2 eine vorbestimmte Konstante ist, welche so ausgewählt ist, daß das Kraftstoff-Luftgemisch magerer als das stöchiometrische Kraftstoff-Luftgemisch ist. Zum Beispiel kann eine derartige magere Mischung ein Verhältnis von 22,0 aufweisen.

In einem Schritt 81, welcher auf den Schritt 77 folgt, wird die aktuelle Länge des Kraftstoff-Einspritzimpulses Si auf den gewünschten Wert Pdes eingestellt, welcher in dem vorangegangenen Schritt 77 vorgegeben wurde, Infolgedessen erfolgt bei einem Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, bei welchem diese nicht beschleunigt wird, z. B. wenn die Verbrennungskraftmaschine mit gleichbleibender Geschwindigkeit laufen soll, die Zufuhr eines Kraftstoff-Luftgemisches, welches magerer ist, als das stöchiometrische Gemisch. Die Zufuhr eines mageren Gemisches zu der Verbrennungskraftmaschine 30 bewirkt eine Verringerung der Verbrennungsgeräusche und der NOx-Emissionen.

In einem Schritt 82, welcher auf den Schritt 81 folgt, wird das Ventilsteuersignal Sc so festgelegt, daß das Dreiwege- Ventil 48 nicht mit Energie versorgt wird, so daß das Wirbelsteuerventil 45 den Höchstleistungseinlaß 41 verschließt.

Folglich erfolgt bei einer Betriebsweise der Verbrennungskraftmaschine, in welcher diese nicht beschleunigt wird, z. B. bei Reisegeschwindigkeit, eine Blockierung des Hochleistungseinlasses 41.

Nach dem Schritt 82 schreitet das Programm zu dem obenbeschriebenen letzten Schritt 80 vor.

In Fig. 4 stellt die untere gestrichelte Linie die Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Luftverhältnis der Mischung und dem Zündzeitpunkt dar, wenn das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 versperrt, um die Mischung, welche dem Brennraum 31 zugeführt wird, zu verwirbeln. Die obere gestrichelte Linie stellt die Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Luftverhältnis der Mischung und der Winkelposition der Kurbelwelle dar, bei welcher 90% der Mischung verbrannt ist.

Die untere durchgezogene Linie stellt die Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Luftverhältnis der Mischung und der Zündungseinstellung dar, wenn das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 nicht versperrt, so daß eine große Menge der Kraftstoff-Luftmischung in den Brennraum 31 einströmen kann, ohne daß eine wesentliche Verwirbelung auftritt. Die obere durchgezogene Linie stellt die Beziehung zwischen dem Kraftstoff-Luftverhältnis der Mischung und der Winkelstellung der Kurbelwelle zu einem Zeitpunkt dar, bei welchem 90% der Mischung verbrannt sind.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 mit gleichbleibender Reisedrehzahl betrieben wird, wird ihr ein mageres Kraftstoff- Luftgemisch zugeführt und das Wirbelsteuerventil 45 blockiert in der oben beschriebenen Weise den Hochleistungseinlaß 41. Im Falle, daß das Kraftstoff-Luftverhältnis der mageren Mischung 22,0 beträgt, wird die Dauer des Verbrennungsvorganges durch das Intervall Ta zwischen den Punkten A 1 und A 2 der gestrichelten Linie der Fig. 4 dargestellt.

Wie sich aus der Fig. 4 ergibt, verkürzen Verwirbelungen in der Kraftstoff-Luftmischung die Dauer des Verbrennungsvorganges, d. h. sie erhöhen die Verbrennungsgeschwindigkeit. Somit erleichtern die Verwirbelungen die Verbrennung der Kraftstoff-Luftmischung.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine beschleunigt, wird die Kraftstoff-Luftmischung auf den stöchiometrischen Wert angereichert und das Wirbelsteuerventil 45 gibt den Hochleistungseinlaß 41 frei, so daß eine große Kraftstoff-Luftmenge in den Brennraum 31 einströmen kann, wobei dies im wesentlichen ohne Verwirbelung erfolgt. Die Dauer des Verbrennungsvorganges der stöchiometrischen Mischung wird durch das Intervall Tc zwischen Punkten C 1 und C 2 der durchgezogenen Linien der Fig. 4 dargestellt. Dabei soll betont werden, daß das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft hierbei den stöchiometrischen Wert von 14,7 aufweist. Wenn der Hochleistungseinlaß 41 verschlossen wird, um zu bewirken, daß die Kraftstoff- Luftmischung während einer Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine verwirbelt wird, wird die Dauer des Verbrennungsvorganges durch das Intervall Tb zwischen den Punkten B 1 und B 2 der gestrichelten Linie in Fig. 4 dargestellt. Die aktuelle Dauer des Verbrennungsvorganges Tc ist beträchtlich größer als die angenommene Dauer Tb.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, ist die maximale Druckanstiegsrate in dem Brennraum, welche mit dp/dR bezeichnet ist, umgekehrt proportional zu der Dauer des Verbrennungsvorganges. Da die Intensität der von der Verbrennungskraftmaschine erzeugten Verbrennungsgeräusche proportional mit der maximalen Druckanstiegsrate dp/dR ansteigt, werden die Verbrennungsgeräusche mit Abnahme der Dauer des Verbrennungsvorgangs lauter.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist, ist das Maß an NOx Emissionen umgekehrt proportional zur Dauer des Verbrennungsvorgangs.

Bei einem Anstieg der Dauer des Verbrennungsvorganges verschlechtert sich die Leistungsabgabe-Charakteristik der Verbrennungskraftmaschine.

In dem in Fig. 1 dargestellten System treten bei einer Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine im wesentlichen keine Verwirbelungen in der Kraftstoff-Luftmischung auf, so daß die Dauer des Verbrennungsvorganges in einem akzeptablen Bereich bleibt, speziell im Hinblick auf Verbrennungsgeräusche und NOx-Emissionen, wobei dies selbst dann erfolgt, wenn ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoffgemisch der Verbrennungskraftmaschine 30 zugeführt wird, um eine angemessene Leistungsabgabe zu erzielen.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine mit gleichbleibender Reisegeschwindigkeit betrieben wird, entwickeln sich Verwirbelungen in der Kraftstoff-Luftmischungsströmung, so daß eine zuverlässige Verbrennung der Mischung in einem akzeptablen Zeitraum erfolgt, selbst dann, wenn eine magere Kraftstoff- Luftmischung der Verbrennungskraftmaschine 30 zugeführt wird, um eine wirksame Reduzierung der Verbrennungsgeräusche und der NOx-Emissionen zu erzielen.

Der Kraftstoff-Einspritzimpuls kann auf der Basis einer Kombination des Unterdrucks in dem Ansaugkanal und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine anstelle einer Kombination der Luftströmungsmenge und der Drehzahl gesteuert werden. Der Kraftstoff-Einspritzimpuls kann auch in Abhängigkeit von anderen Parametern eingestellt werden, wie etwa einem überwachten Kraftstoff-Luftverhältnis der Mischung, welches auf der Basis des Ausgangssignals eines den Sauerstoffgehalt der Abgase messenden Sensors eingestellt wird und der Menge der rückgeführten Abgase.

Weiterhin kann eine Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine auf der Basis von Veränderungen des Unterdrucks in dem Ansaugkanal festgestellt werden.

Weiterhin kann die Dauer des Verbrennungsvorganges auf anderer Weise einjustiert werden, als durch eine Steuerung der Verwirbelungen in der Luft-Kraftstoff-Mischungsströmung. Zum Beispiel können zwei Zündkerzen in jedem Brennraum angeordnet werden, wobei eine außer Betrieb gesetzt werden kann, wenn eine Verlängerung der Verbrennungsdauer gewünscht wird.

Im folgenden wird ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Fig. 7 zeigt einen Teil dieses zweiten Ausführungsbeispiels, welches dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnlich ist, mit Ausnahme des inneren Aufbaus der Steuereinheit 60. Die Steuereinheit 60 ist im wesentlichen aus verdrahteten logischen Schaltkreisen aufgebaut und umfaßt einen Beschleunigungsdetektor 91, einen Berechnungsschaltkreis 92, eine Steuerung 93 für das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff und eine Verwirbelungssteuerung 94.

Der Beschleunigungsdetektor 91 bestimmt, ob die Verbrennungskraftmaschine beschleunigt wird, wobei dies auf der Basis des Drosselklappen-Stellungssignals Cv des Sensors 35 erfolgt. Wenn die Maschine beschleunigt wird, erzeugt der Detektor 91 ein Signal Sa, welches die Beschleunigungsrate darstellt.

Der Berechnungsschaltkreis 92 ermittelt Betriebszustände der Verbrennungskraftmaschine 33 (siehe Fig. 1), wobei dies auf der Basis des Ansaugluftmengensignals Qa und des Drehzahlsignals N der Sensoren 36 und 40 erfolgt. Der Schaltkreis 92 erzeugt ein Signal Sb, welches einen Sollwert für das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft in der Mischung darstellt, welches sich als eine Funktion der Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine verändert.

Die Steuerung 93 zur Steuerung des Kraftstoff-Luftverhältnisses erzeugt ein Kraftstoff-Einspritzsignal Si, wobei dies auf der Basis der Signale Sa und Sb der Schaltkreise 91 und 92 erfolgt. Das Kraftstoff-Einspritzsignal Si wird der Kraftstoffeinspritzung oder den Kraftstoffeinspritzungen 37 zugeführt. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 unter anderen Betriebsbedingungen als unter Beschleunigung betrieben wird, leitet die Steuerung 93 eine Kraftstoff- Einspritzungsrate aus dem Signal Sb ab. Diese Kraftstoffeinspritzungsrate ist so ausgewählt, daß das Soll-Kraftstoff- Luftgemisch-Verhältnis, welches von dem Berechnungsschaltkreis 92 ermittelt wurde, erreicht wird. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 beschleunigt, errechnet die Steuerung 93 eine Kraftstoff-Einspritzrate aus den Signalen Sa und Sb. Diese Kraftstoff-Einspritzrate ist so ausgewählt, daß das Soll-Kraftstoff-Luft-Verhältnis in Abhängigkeit von dem Beschleunigungsgrad korrigiert wird.

Die Verwirbelungssteuerung 94 erzeugt ein Verwirbelungssteuersignal Sc, wobei dies in Abhängigkeit von den Signalen Sa und Sb der Schaltkreise 91 und 92 erfolgt. Das Verwirbelungssteuersignal Sc wird dem Dreiwege-Ventil 48 zugeführt. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 beschleunigt wird, paßt die Verwirbelungssteuerung 94 das Signal Sc an, um die Zufuhr einer großen Menge von Ansaugluft im wesentlichen ohne Verwirbelung zu ermöglichen. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 anderen Betriebsbedingungen ausgesetzt ist, paßt die Verwirbelungssteuerung 94 das Verwirbelungssteuersignal Sc so an, daß eine effektive Verwirbelung der einströmenden Luft erfolgt.

Im folgenden wird ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel beschrieben:

Fig. 8 zeigt einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches ähnlich dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist, mit Ausnahme jedoch der anschließend beschriebenen Veränderungen.

Die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine ist mit einem von Hand schaltbaren Getriebe verbunden. Ein Gangsensor 95, welcher an dem Getriebe vorgesehen ist, erzeugt ein Signal Sg, welches den jeweils eingelegten Gang repräsentiert.

Die Steuereinheit 60 umfaßt einen Schaltsensor 96, welcher die Signale Sa und Sg aus den Bauteilen 91 und 95 empfängt. Wenn das Getriebe in einen höheren Gang geschaltet wird, erzeugt der Schaltsensor 96 ein Signal, durch welches die Steuerung 93 angeregt wird, um das Kraftstoff-Luftgemisch anzureichern. Wenn die Drosselklappe 34 (siehe Fig. 1) weiter geöffnet wird, erzeugt der Schaltsensor 96 ein Signal, mittels dessen die Verwirbelungssteuerung 94 in der Lage ist, die Erzeugung von Verwirbelungen in der Ansaugluft zu unterbrechen und zugleich eine hohe Einströmrate an Ansaugluft zu ermöglichen.

Während einer normalen Beschleunigung wird die Kraftstoff- Luftmischung zuerst angereichert, wobei dies als Reaktion auf das Heraufschalten des Getriebes erfolgt, und dann wird die Erzeugung von Verwirbelungen in der Einströmluft unterbunden, wobei dies in Reaktion auf eine Bewegung der Drosselklappe 34 erfolgt. Folglich bleibt die Verbrennungsgeschwindigkeit zu Beginn der Beschleunigung auf einem hohen Wert und es wird verhindert, daß sie während dem Rest der Beschleunigungsphase zu stark ansteigt. Diese Betriebsweise ermöglicht eine ausgesprochen schnelle Ansprechweise der Verbrennungskraftmaschine und hält die Intensität der Verbrennungsgeräusche und das Maß der NOx-Emissionen bei einer Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine in einem akzeptablen Bereich.

Im folgenden wird ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben:

Fig. 9 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 30, welche Brennräume oder Zylinder 31 aufweist, von denen nur einer dargestellt ist. Ein Ansaugkanal 32 erstreckt sich zwischen der Außenumgebung und jedem Brennraum 31 und führt somit Luft von der Atmosphäre in den Brennraum 31. Der stromabwärts gelegene Teil des Ansaugkanals 32 wird durch einen Ansaugkrümmer und durch einen Zylinderkopf gebildet, wobei Verzweigungen zu den jeweiligen Brennräumen 31 über Einlaßventile führen. Ein Luftfilter 33 ist an dem stromaufwärts gelegenen Teil des Ansaugkanals 32 vorgesehen. Eine drehbare Drosselklappe 34, welche mit einem nicht dargestellten Gaspedal verbunden ist, ist in dem Ansaugkanal 32 stromabwärts des Luftfilters 33 vorgesehen und ermöglicht eine Anpassung der Luftströmung in den Brennraum 31. Eine oder mehrere Einspritzvorrichtungen 37, welche über ein Signal Si steuerbar sind, dienen zur Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugkanal 32 und sind stromab der Drosselklappe 34 angeordnet.

Das Kraftstoff-Einspritzsignal Si weist Impulse auf, welche synchron zu der Drehung der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine sind. Jeder Kraftstoff-Einspritzimpuls Si, welcher der oder den Einspritzvorrichtungen 37 zugeführt wird, bewirkt eine Öffnung der Einspritzvorrichtung 37 und somit eine Zufuhr von Kraftstoff. Die Kraftstoffeinspritzrate wird somit durch eine Steuerung der Dauer des Kraftstoff- Einspritzimpulses Si gesteuert.

Ein Auslaßkanal 38 ist zwischen jedem Brennraum 31 und der Atmosphäre angeordnet und ist so ausgebildet, wie in den Fig. 1 bis 3 beschrieben. Ein Katalysator 39 ist in dem Auslaßkanal 38 in gleicher Weise angeordnet, wie bei dem ersten, in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Das stromabwärts gelegene Teil des Ansaugkanals 32 weist Einlaßöffnungen auf, welche zu den entsprechenden Brennräumen 31 führen. Wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 umfaßt jede Einlaßöffnung einen Hochleistungseinlaß 41 und einen Wirbeleinlaß 42.

Ein Wirbelsteuerventil 45 ist in dem Hochleistungseinlaß 41 angeordnet und dient der kontinuierlichen Anpassung des wirksamen Querschnittsbereichs des Hochleistungseinlasses 41. Wenn das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 vollständig schließt, gelangt Ansaugluft lediglich durch den Wirbeleinlaß 42 in den Brennraum 31, so daß in der Luftströmung in den Brennraum 31 in wirksamer Weise Verwirbelungen erzeugt werden. Wenn das Wirbelsteuerventil 45 den Hochleistungseinlaß 41 nicht versperrt, ist eine größere Ansaugluftmengenströmung möglich und Verwirbelungen der Strömung werden reduziert. Wenn der Hochleistungseinlaß 41 vollständig freigegeben ist, wird der Luftströmung wesentlich weniger Widerstand entgegengesetzt, als bei Durchströmung des Wirbeleinlasses 42. Bei vollständiger Öffnung des Hochleistungseinlasses 41 ist eine maximale Luftströmungsmenge in den Brennraum 31 möglich, wobei dabei der geringstmögliche Widerstand auftritt, und im wesentlichen keine Verwirbelungen gebildet werden.

In jeder der verzweigten Einlaßöffnungen ist jeweils ein Wirbelsteuerventil 45 angeordnet, somit ist die Zahl der Wirbelsteuerventile 45 gleich der Anzahl der Brennräume 31.

Eine druckabhängige Betätigungseinrichtung 46, welche eine Membran umfaßt, ist mit dem Wirbelsteuerventil 45 über einen Hebel 47 verbunden, um das Wirbelsteuerventil 45 zu betätigen. Wenn der Druck in der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46, welche zum Teil durch die Membran gebildet wird, ansteigt, wird das Wirbelsteuerventil 45 aus einer vollständig geschlossenen Position in eine vollständig geöffnete Position bewegt.

Ein Dreiwege-Magnetventil 48, welches über ein Signal Sc ansteuerbar ist, weist einen ersten und einen zweiten Einlaß 49 und 50, sowie einen Auslaß 51, der mit einem der Einlässe verbindbar ist, auf. Der erste Einlaß 49 ist mit einer konstanten Unterdruckversorgung 100, wie etwa einer Vakuumpumpe verbunden. Der zweite Einlaß 50 öffnet sich zur Atmosphäre hin. Der Auslaß 51 steht in Verbindung mit der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46.

Wenn das Magnetventil 48 nicht mit Energie beaufschlagt ist (mittels des Steuersignals Sc) sind der erste Einlaß 49 und der Auslaß 51 verbunden, so daß der Druck in der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46 auf einen vorbestimmten konstanten Unterdruck, welcher durch die Unterdruckversorgung 100 gebildet wird, abfällt. Wenn das Magnetventil 48 mittels des Steuersignals Sc mit Energie versorgt wird, sind der zweite Einlaß 50 und der Auslaß 51 verbunden, so daß der Druck der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46 auf Atmosphärendruck ansteigt.

Das Ventilsteuersignal Sc umfaßt Impulse einer konstanten hohen Frequenz. Folglich verbleibt der Druck in der Arbeitskammer der Betätigungseinrichtung 46 im wesentlichen auf einem konstanten Niveau, welches sich als Funktion des Arbeitszyklus des Ventilsteuerimpulses Sc verändert. Somit ist die Position des Wirbelsteuerventils 45 durch eine Steuerung des Arbeitszyklus des Signals Sc möglich. Wenn der Arbeitszyklus des Signals Sc 0% beträgt, ist das Wirbelsteuerventil 45 vollständig geschlossen. Wenn der Arbeitszyklus ansteigt, wird das Wirbelsteuerventil 45 weiter geöffnet. Bei einem Wert von 100% des Arbeitszyklus ist das Wirbelsteuerventil 45 vollständig geöffnet.

Ein Kurbelwellenwinkelsensor 101 ist mit der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine 30 verbunden und erzeugt ein Signal Ca, welches die Winkelposition der Kurbelwelle wiedergibt, d. h. den Kurbelwellenwinkel. Das Kurbelwellenwinkelsignal Ca repräsentiert somit auch die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine in bekannter Weise.

Ein Drucksensor 102 ist mit dem Ansaugkanal 32 verbunden und erzeugt ein Signal Pm, welches den Druck in dem Bereich des Ansaugkanals 32 stromab der Drosselklappe 34 wiedergibt, d. h. den Ansaugkanalunterdruck.

Ein in Form einer Unterlegscheibe ausgebildeter Drucksensor 103 ist mit dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine 30 zusammen mit einer Zündkerze 104 für den Brennraum 31 verbunden. Der Drucksensor 103 erzeugt ein Signal Pa, welches den Druck im Brennraum 31, d. h. den Zylinderdruck darstellt. In jeder der Brennkammern 31 kann ein Drucksensor 103 vorgesehen sein.

Ein Temperatursensor 105 ist in dem Kühlwassermantel der Verbrennungskraftmaschine angeordnet und erzeugt ein Signal Tw, welches die Temperatur der Kühlflüssigkeit der Verbrennungskraftmaschine wiedergibt.

Eine Steuereinheit 60 umfaßt eine Kombination von einem Eingangs/Ausgangs-Schaltkreis (I/O) 61, einem Lesespeicher (ROM) 62, einem RAM-Speicher 63 und einer zentralen Recheneinheit (CPU) 64. Der I/O-Schaltkreis 61 steht in Verbindung mit den Sensoren 101, 102, 103 und 105, um das Kurbelwellenwinkelsensor Ca, das Ansaugkanal-Unterdrucksignal Pm, das Zylinderdrucksignal Pa und das Kühlmittel-Temperatursignal Tw zu empfangen. Der I/O-Schaltkreis 61 erzeugt ein Kraftstoff- Einspritzsignal Si und ein Ventilsteuersignal Sc, welche der oder den Einspritzvorrichtungen 37 sowie dem Magnetventil 48 mittels elektrischer Verbindungen zwischen den Schaltkreis 61 und den Elementen 37 und 48 zugeführt werden.

Die Steuereinheit 60 wird in Abhängigkeit von einem Programm betrieben, welches in dem ROM 62 gespeichert ist. Das Programm umfaßt ein Verwirbelungssteuerteil, welches sich periodisch mit einer festen Frequenz wiederholt. Fig. 10 stellt das Ablaufdiagramm des Verwirbelungssteuerteils des Programms dar.

Wie in Fig. 10 dargestellt ist, wird in einem ersten Schritt 201 die augenblickliche Kühlmitteltemperatur aus dem Signal Tw abgeleitet. In dem Programm repräsentiert die Variable Tw (0) diese augenblickliche Kühlmitteltemperatur. Die Kühlmitteltemperatur Tw (0) mit einer vorgesetzten Bezugs­ temperatur Tw (ref) verglichen. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw (0) gleich oder größer ist als die Bezugstemperatur Tw (ref), d. h. wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 30 auf Betriebstemperatur erwärmt hat, geht das Programm auf den Schritt 202 weiter. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw (0) geringer ist als die Bezugstemperatur Tw (ref), d. h. wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 kalt ist, geht das Programm auf den Schritt 205.

In dem Schritt 202 wird der augenblickliche Unterdruck in dem Ansaugkanal aus dem Signal Pm ermittelt. Die Variable Pm (0) repräsentiert in dem Programm den augenblicklichen Unterdruck in dem Ansaugkanal. Daraufhin wird der Ansaugunterdruck Pm (0) mit einem ersten vorbestimmten Bezugswert Pm (ref 1) verglichen. Wenn der Ansaugunterdruck Pm (0) größer ist als der Bezugsdruck Pm (ref 1), d. h. wenn der Druck Pm (0) in dem Ansaugkanal geringer ist als der Bezugsdruck Pm (ref 1), schreitet das Programm auf einen Schritt 203 weiter. Wenn der Ansaugunterdruck Pm (0) gleich oder geringer ist, als der Bezugsdruck Pm (ref 1), d. h. wenn der Druck in dem Ansaugkanal Pm (0) gleich oder größer ist als der Bezugsdruck Pm (ref 1), geht das Programm auf den Schritt 216. Der letztere Fall entspricht einem Betriebsbereich I (siehe Fig. 11) von Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine, in welchem die Belastung der Maschine groß ist und die Drosselklappe 34 vollständig offen oder nahe ihrer vollständig offenen Position ist. In dem Betriebsbereich I paßt ein nicht dargestellter Kraftstoff-Einspritzteil des Programms zur Betätigung der Steuereinheit 60 das Kraftstoff-Einspritzsignal Si so an, daß eine reiche Kraftstoff- Luftmischung der Verbrennungskraftmaschine 30 zugeführt wird, um eine angemessene Leistungsabgabe zu erzielen.

Im Falle, daß die Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgasturbolader ausgerüstet ist, kann der erste Bezugsdruck Pm (ref 1) als Funktion des Aufladungsgrades in dem Ansaugkanal variiert werden.

In dem Schritt 203 wird der Ansaugkanalunterdruck Pm (0) mit einem zweiten vorbestimmten Bezugsdruck Pm (ref 2) verglichen. Wenn der Ansaug-Unterdruck Pm (0) größer ist als der Bezugsdruck Pm (ref 2), d. h. wenn der Druck Pm (0) in dem Ansaugkanal geringer ist als der Bezugsdruck Pm (ref 2), geht das Programm auf einen Schritt 204 über. Wenn der Unterdruck in dem Ansaugkanal Pm (0) gleich oder geringer ist als der Bezugsdruck Pm (ref 2), d. h. wenn der Druck Pm (0) in dem Ansaugkanal gleich oder höher ist als der Bezugsdruck Pm (ref 2), schreitet das Programm zu einem Schritt 208.

In dem Schritt 204 wird die augenblickliche Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine aus dem Kurbelwellenwinkelsignal Ca berechnet. In dem Programm repräsentiert die Variable N (0) die augenblickliche Drehzahl. Daraufhin wird die augenblickliche Drehzahl N (0) mit einer vorbestimmten Bezugsdrehzahl N (ref) verglichen. Wenn die Drehzahl N (0) gleich oder größer als die Bezugsdrehzahl N (ref) ist, geht das Programm auf den Schritt 208. Wenn die Drehzahl N (0) geringer ist als die Bezugsdrehzahl N (ref), springt das Programm auf den Schritt 217. Der letztere Fall korrespondiert mit einem Betriebsbereich III (siehe Fig. 11) von Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine, bei welchem die Drehzahl und die Belastung der Verbrennungskraftmaschine beide gering sind. Dieser Betriebsbereich III umfaßt auch einen Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine. In diesem Betriebsbereich III paßt das nicht dargestellte Kraftstoff-Einspritzsteuerteil des Programms das Kraftstoff- Einspritzsignal Si so an, daß der Verbrennungskraftmaschine 30 eine stöchiometrische Luft-Kraftstoffmischung zugeführt wird.

Der Betriebsbereich III kann ermittelt werden durch Vergleich des Ansaugkanaldruckes Pm (0) mit einem Bezugsdruck Pm (ref 2), welcher geringer wird, wenn die Drehzahl N (0) der Verbrennungskraftmaschine ansteigt. In diesem Falle kann der Schritt 204 des Programms ausgelassen werden.

Die Fälle, in denen das Programm von dem Schritt 203 oder 204 auf den Schritt 208 fortschreitet, korrespondieren mit einem Betriebsbereich II von Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine, welcher zwischen den vorgenannten Betriebsbereichen I und III angeordnet ist (Fig. 11). Dieser Betriebsbereich II umfaßt den normalen Reisebetrieb der Verbrennungskraftmaschine. In dem Betriebsbereich II paßt das nicht dargestellte Kraftstoff-Einspritzsteuerteil des Programms während zumindest eines Teils der Beschleunigung der Verbrennungskraftmaschine das Kraftstoff-Einspritzsignal Si so an, daß eine stöchiometrische Kraftstoff-Luftmischung der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, um eine angemessene Leistungsabgabe zu erzielen. In dem Rest des Betriebsbereichs II, d. h. bei Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit gleichbleibender Reisebelastung, wird dieser eine magere Kraftstoff-Luftmischung zugeführt, um in effektiver Weise NOx-Emissionen zu reduzieren.

In dem Schritt 208, welcher sich auf den Betriebsbereich II bezieht, wird eine Solldauer R tar des Verbrennungsvorganges des Kraftstoff-Luftgemisches in dem Brennraum 31, welche in Einheiten des Kurbelwellenwinkels vorgegeben ist, auf einen vorbestimmten festen Wert R 1 gesetzt, d. h. "R tar = R 1", Der feste Wert ist so bestimmt, daß eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches sichergestellt ist und daß niedrige Verbrennungsgeräusche auftreten. Nach dem Schritt 208 geht das Programm auf den Schritt 209 über.

In dem Schritt 205 wird das aktuelle Verhältnis von Kraftstoff zu Luft, welches durch die Variable A/F dargestellt ist, auf der Basis der Kraftstoff-Einspritzmenge berechnet; welche in dem nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzmengen- Steuerteil des Programms errechnet wurde. Das aktuelle Verhältnis von Kraftstoff zu Luft kann alternativ dazu auch mittels eines Sauerstoffsensors gemessen werden, welcher in dem Auslaßkanal 38 angeordnet ist.

In einem Schritt 206, welcher auf den Schritt 205 folgt, wird ein Korrekturfaktor K aus dem Kraftstoff-Luftverhältnis A/F mittels nachfolgender Gleichung berechnet:

K = f(A/F),

wobei f(A/F) eine vorbestimmte Funktion des Kraftstoff- Luftverhältnisses A/F ist.

In einem Schritt 207, welcher auf den Schritt 206 folgt, werden der augenblickliche Ansaugkanal-Unterdruck Pm (0) und die augenblickliche Drehzahl N (0) aus den Signalen Pm und Ca bestimmt. Daraufhin wird eine Bezugsverbrennungsdauer R 2 aus dem Ansaugkanal-Unterdruck Pm (0) und aus der Drehzahl N (0) unter Bezug auf eine in dem ROM 62 gespeicherte Tabelle bestimmt. Diese Tabelle beinhaltet eine Anzahl von Bezugsverbrennungsdauern, welche als Funktion des Unterdrucks in dem Ansaugkanal und der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine aufgeführt sind. Schließlich wird eine Soll-Verbrennungsdauer R tar aus dem Korrekturfaktor K und aus der Bezugsverbrennungsdauer R 2 mittels folgender Gleichung berechnet:

R tar = K R 2.

Nach dem Schritt 207 geht das Programm auf den Schritt 209 über. In diesem Schritt 209 wird die aktuelle Verbrennungsdauer R act mittels der folgenden Gleichung berechnet:

R act = R p - R i,

wobei die Variable R p den Kurbelwellenwinkel darstellt, bei welchem der Druck im Brennraum 1 sein Maximum erreicht und die Variable R 1 die Zündeinstellung in Kurbelwellenwinkeleinheiten darstellt. In dem Programm repräsentiert die Variable Pa (0) den Druck im Brennraum 31, d. h. den Zylinderdruck. Der Spitzendruck-Kurbelwellenwinkel R p wird durch ein anderes Teil des Programms bestimmt, welches im nachfolgenden im Detail beschrieben werden wird. Die Zündeinstellung R i wird in einem nicht dargestellten Zündeinstellungs- Steuerteil des Programms zum Betrieb der Steuereinheit 60 berechnet. Die Zündeinstellung R i kann alternativ dazu auch aus einem Zündkerzen-Steuersignal ermittelt werden, welches einem nicht dargestellten Zündeinstell-Schaltkreis zugeführt wird.

Wie in Fig. 12 dargestellt, verändert sich der Zylinderdruck Pa (0) in Abhängigkeit von dem Kurbelwellenwinkel. Das Kurvelwellenwinkelsignal Ca umfaßt Bezugsimpulse Sr, welche bei einem festen Kurbelwellenwinkel R ref mit Bezug auf den Zylinder 31 auftreten, in welchem augenblicklich eine Druckmessung erfolgt. Die Zündeinstellung R i und der Zeitpunkt des maximalen Drucks R p werden durch Kurbelwellenwinkelintervalle durch die Bezugsimpulszeit R ref dargestellt.

In einem Schritt 210, welcher auf den Schritt 209 folgt, wird die aktuelle tatsächliche Dauer des Verbrennungsvorgangs R act mit der Soll-Verbrennungsdauer R tar verglichen. Wenn die aktuelle Verbrennungsdauer R act gleich oder geringer ist als die Soll-Verbrennungsdauer R tar, schreitet das Programm auf den Schritt 211 weiter. Wenn die aktuelle Verbrennungsdauer R act größer ist als die Soll-Verbrennungsdauer R tar, geht das Programm auf den Schritt 214 über.

In dem Schritt 211 wird die aktuelle Verbrennungsdauer R act mit der Soll-Verbrennungsdauer R tar minus einem vorgegebenen kleinen Kurbelwellenwinkelintervall R small verglichen. Wenn die aktuelle Verbrennungsdauer R act gleich oder größer ist als die Soll-Verbrennungsdauer R tar minus dem geringen Intervall R small, geht das Programm auf den Schritt 212 weiter. Wenn die aktuelle Verbrennungsdauer R act kürzer ist als die Soll-Verbrennungsdauer R small, springt das Programm auf einen Schritt 213.

Wie vorstehend beschrieben, geht das Programm auf den Schritt 212 über, wenn R tar - R small ≦ R act ≦ R tar, das heißt, wenn die aktuelle Verbrennungsdauer R act ungefähr gleich und nicht größer als die Soll-Verbrennungsdauer R act ist. In dem Schritt 212 stellt die Variable D den Arbeitszyklus des Ventilsteuersignals Sc dar. Die Variable D wird auf den Arbeitszykluswert Dold festgesetzt, welcher in dem vorausgegangenen Programmdurchlauf ermittelt wurde. Das führt zu dem Erfolg, daß die Stellung des Wirbelsteuerventils 45 so bleibt, wie sie war und somit die einströmende Luft in gleichbleibender Weise verwirbelt wird. Da die Dauer des Verbrennungsvorganges, wie sich aus Fig. 4 ergibt, vom Maß der Verwirbelung abhängt, stellt ein Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Maßes an Verwirbelung sicher, daß die aktuelle, tatsächliche Dauer des Verbrennungsvorganges exakt oder im wesentlichen gleich zu der Soll-Verbrennungsdauer bleibt. Nach dem Schritt 212 geht das Programm weiter auf einen letzten Schritt 215.

Wenn R act < R tar - R small, d. h. wenn die Verbrennungsdauer R act deutlich geringer ist als die Zielverbrennungsdauer R tar, schreitet das Programm auf den Schritt 213 weiter, in welchem der Arbeitszyklus D des Ventilsteuersignals Sc auf den vorangegangenen Arbeitszykluswert Dold plus einer vorbestimmten Konstante D 1 gesetzt wird. Das führt zu dem Erfolg, daß das Wirbelsteuerventil 45 bewegt wird, um den Grad der Verwirbelung in der einströmenden Luft zu vermindern. Da die Dauer des Verbrennungsvorganges umgekehrt proportional zu dem Grad der Verwirbelung ist (Siehe Fig. 4), wird die aktuelle Verbrennungsdauer durch die Reduzierung der Verwirbelung in Richtung auf die Soll- Verbrennungsdauer erhöht. Nach dem Schritt 213 geht das Programm auf den letzten Schritt 215 über.

Wenn R act < R tar, d. h. wenn die aktuelle, tatsächliche Verbrennungsdauer R act größer ist als die Soll-Verbrennungsdauer R tar, geht das Programm auf den Schritt 214 über, in welchem der Arbeitszyklus D des Ventil-Steuersignals Sc auf den vorangegangenen Arbeitszykluswert Dold minus einer vorbestimmten Konstante D 2 festgesetzt wird. Das führt zu dem Resultat, daß das Wirbelsteuerventil 45 so bewegt wird, daß das Maß der Verwirbelung der einströmenden Luftströmung vergrößert wird. Da die Dauer der Verbrennung, wie in Fig. 4 dargestellt, umgekehrt proportional vom Grad der Verwirbelung abhängt, führt eine Erhöhung der Verwirbelung zu einer Abnahme der tatsächlichen Verbrennungsdauer in Richtung auf die Soll-Verbrennungsdauer. Nach dem Schritt 214 geht das Programm auf den letzten Schritt 215 über.

Auf diese Weise wird die tatsächliche Verbrennungsdauer mittels der Schritte 210 bis 214 mittels einer feed-back-Steuerung im wesentlichen auf der Soll-Verbrennungsdauer gehalten.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 in dem Betriebsbereich I betrieben wird, geht das Programm von dem Schritt 202 auf den Schritt 216, wie vorstehend beschrieben wurde. In dem Schritt 216 wird der Arbeitszyklus D des Ventilsteuersignals Sc auf 100% gesetzt. Dadurch erfolgt eine vollständige Freigabe des Hochleistungseinlasses 41 durch das Wirbelsteuerventil 45, wodurch ein hohes Maß an Ansaugluft ohne Verwirbelung in den Brennraum einströmen kann und wodurch die Voraussetzungen für eine hohe Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine geschaffen werden. Nach dem Schritt 216 geht das Programm auf den letzten Schritt 215 über.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 in dem Betriebsbereich III betrieben wird, geht das Programm von dem Schritt 204 direkt, wie vorstehend beschrieben, auf den Schritt 217 über. In diesem Schritt 217 wird der Arbeitszyklus des Ventilsteuersignals Sc auf 0% gesetzt. Das bewirkt ein vollständiges Verschließen des Hochleistungseinlasses 41 durch das Wirbelsteuerventil 45, wodurch eine wirkungsvolle Verwirbelung der Luftströmung erfolgt und wodurch eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches erzielt wird. Der Betriebsbereich III umfaßt auch einen Leerlaufbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, so daß der maximale Verwirbelungsgrad erreicht wird, wenn die Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf läuft. Nach dem Schritt 217 geht das Programm auf den letzten Schritt 215 über.

Der Schritt 201 kann zusätzlich die Funktion der Bestimmung übernehmen, ob die Kühlmitteltemperatur Tw (0) geringer ist als ein extrem niedriger Bezugswert, z. B. 10°C. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw(0) geringer ist als diese Bezugstemperatur, geht das Programm bevorzugterweise von dem Schritt 201 direkt auf den Schritt 217 über.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 in dem Betriebsbereich II betrieben wird oder wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 kalt ist, geht das Programm auf einen der Arbeitszyklus- Einstellschritte 212 bis 214 über die Schritte 210, 211 über, wobei dies in Übereinstimmung mit dem Unterschied zwischen der aktuellen Dauer des Verbrennungsvorganges und der Soll- Verbrennungsdauer erfolgt. Als Resultat des Zusammenwirkens der Schritte 210 bis 214 wird die tatsächliche Verbrennungsdauer im wesentlichen auf dem Wert der Soll-Verbrennungsdauer gehalten.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 in Reiseleistung in dem Betriebsbereich II betrieben wird, so daß ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird, setzt der Schritt 208 die Soll-Verbrennungsdauer auf den festen Wert R 1 fest. Dieser feste Wert R 1 ist so ausgewählt, daß er mit Verbrennungsbedingungen übereinstimmt, unter welchen eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches, eine niedrige NOx-Emission und geringe Verbrennungsgeräusche erzielt werden. Da die tatsächliche Verbrennungsdauer durch Veränderung des Verwirbelungsgrades der Kraftstoff-Luft- Gemischströmung im wesentlichen auf der Soll-Verbrennungsdauer gehalten wird, lassen sich eine zuverlässige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches, eine niedrige NOx- Emission und geringe Verbrennungsgeräusche erreichen, wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 im Leerlauf läuft. Im Falle, daß das Kraftstoff-Luftgemisch-Verhältnis 22,0 beträgt, wird die Dauer des Verbrennungsvorganges durch das Kurbelwellenwinkelintervall zwischen den Punkten A 1 und A 2 der Fig. 4 dargestellt.

Wenn die Verbrennungskraftmaschine beschleunigt wird, wird die Kraftstoff-Luftmischung auf den stöchiometrischen Wert angereichert, so daß die Verbrennungsdauer aus dem Soll- Bereich heraus verkürzt wird. Bei einer Entfernung der Verbrennunsdauer von dem Soll-Wert wird der Arbeitszyklus D des Ventilsteuersignals Sc einjustiert, um den Grad der Verwirbelung in der Gemischströmung zu verringern. Da die Verringerung des Verwirbelungsgrades die Verbrennungsdauer erhöht, kehrt die Verbrennungsdauer sehr schnell auf den Sollwert zurück. Die Rückkehr der Verbrennungsdauer auf den Sollwert bringt mit sich, daß eine sehr hohe Verbrennungsgeschwindigkeit verhindert wird, so daß das Maß an NOx- Emission und das Niveau der Verbrennungsgeräusche beide niedrig gehalten werden. Somit verbleibt die Verbrennungsdauer in dem Soll-Bereich. Auf diese Weise kompensiert die feed-back-Steuerung des Verbrennungsgrades in der Gemischströmung automatisch eine Veränderung der Verbrennungsdauer durch eine Veränderung des Kraftstoff-Luftgemisch-Verhältnisses des Gemisches. Wenn die Verbrennungskraftmaschine 30 beschleunigt wird, liegt die Dauer des Verbrennungsvorganges annäherungsweise in dem durch die Punkte C 1 und C 2 der Fig. 4 dargestellten Kurbelwellenwinkelbereich.

Das Programm zum Betrieb der Steuereinheit 60 umfaßt einen Teil, welcher den Spitzendruck-Kurbelwellenwinkel R p mißt. Dieser Teil des Programms wird durch 2°-Kurbelwellenwinkelimpulse ausgelöst, welche in dem Kurbelwellenwinkelsignal Ca enthalten sind, so daß dieser Programmteil jedesmal dann abläuft, wenn die Kurbelwelle sich um 2° dreht. Fig. 13 zeigt ein Flußdiagramm dieses Programmteils.

Wie in Fig. 13 dargestellt, wird in einem ersten Schritt 221 der augenblickliche Kurbelwellenwinkel R aus dem Kurbelwellenwinkelsignal Ca bestimmt. Daraufhin bestimmt die Steuereinheit 60, ob dieser Kurbelwellenwinkel R mit dem oberen Totpunkt (TDC) des Kompressionstaktes übereinstimmt. Wenn der Kurbelwellenwinkel R mit dem Winkel des Punktes TDC übereinstimmt, geht das Programm auf einen Schritt 222 über. Wenn der Kurbelwellenwinkel R nicht mit dem Winkel des TDC übereinstimmt, geht das Programm auf einen Schritt 223 über.

In dem Schritt 222 wird das Zylinderdrucksignal Pa in ein korrespondierendes digitales Signal umgewandelt; wobei diese Analog-Digitalumwandlung mittels eines in dem I/O-Schaltkreis enthaltenen Wandlers erfolgt. Daraufhin wird der augenblickliche Druck in dem Brennraum 31, welcher durch die Variable AD (0) dargestellt wird, aus dem digitalen Zylinderdrucksignal berechnet. Auf diese Weise initialisiert der Schritt 222 die Variable AD (0) auf den Zylinderdruckwert, welcher im wesentlichen bei TDC auftritt. Wie sich aus nachfolgender Bestandteile Beschreibung ergibt, repräsentiert die Variable AD (0) normalerweise den Zylinderdruck, welcher bei Durchlauf des Programms unmittelbar vor dem momentanen Programmablauf auftrat. Nach dem Schritt 222 geht das Programm auf den Schritt 223 über.

In dem Schritt 223 wird der Kurbelwellenwinkel R verglichen mit einem vorbestimmten Kurbelwellenwinkel, welcher gleich dem TDC plus a ° ist, wobei a eine vorbestimmte Konstante in dem Bereich von 2° bis 4° ist. Wenn der Kurbelwellenwinkel R gleich oder größer ist als der vorbestimmte Kurbelwellenwinkel, d. h. wenn die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine eine Winkelposition einnimmt, welche einen Abstand a ° oder mehr vom Kurbelwellenwinkel TDC hat, geht das Programm auf einen Schritt 224 über. Wenn der Kurbelwellenwinkel R geringer ist als der vorgesetzte Wert, endet das Programm.

Wie in Fig. 14 dargestellt, reicht der Zylinderdruck im wesentlichen seinen Maximalwert am oberen Totpunkt TDC. Diese Spitze resultiert aus der Bewegung des Kolbens der Verbrennungskraftmaschine. Der Zylinderdruck erreicht aber auch nach dem TDC einen Spitzenwert. Diese Spitze resultiert aus der Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches. Folglich ist es notwendig, diesen zweiten Spitzenwert zu ermitteln. Der vorbestimmte Kurbelwellenwinkel TDC + a ist so ausgewählt, daß er zwischen dem TDC und einem Punkt liegt, welcher geringer ist als ein Kurbelwellenwinkelbereich, in welchem ein Spitzenwert als Resultat der Verbrennung des Luft-Kraftstoffgemisches auftritt. Dieses Festsetzen des vorbestimmten Kurbelwellenwinkels TDC + a gestattet mittels des Schrittes 223 die Verhinderung einer Ermittlung eines vorher auftretenden Druck-Spitzenwertes, welcher nicht die Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches wiedergibt, das das Programm endet, wenn der Kurbelwellenwinkel R geringer ist als der vorbestimmte Kurbelwellenwinkel.

In dem Schritt 224 wird der Kurbelwellenwinkel R verglichen mit einem zweiten vorbestimmten Kurbelwellenwinkelbereich R e bei welchem die Verbrennung des Kraftstoffes mit Sicherheit beendet ist. Wie in Fig. 14 dargestellt, folgt der vorbestimmte zweite Kurbelwellenwinkel R e dem TDC in einem festgelegten Intervall. Wenn der Kurbelwellenwinkel R geringer ist als der vorbestimmte Kurbelwellenwinkel R e, d. h. wenn die Verbrennung des Gemisches noch nicht beendet ist, geht das Programm auf einen Schritt 225 über. Wenn der Kurbelwellenwinkel R gleich oder größer ist als der vorbestimmte Kurbelwellenwinkel R e, d. h. wenn die Verbrennung bereits abgeschlossen ist, geht das Programm auf den Schritt 231 über.

In dem Schritt 225 wird eine Zählgröße in der Steuereinheit 60, welche den Kurbelwellenwinkel R repräsentiert, vergrößert. Im einzelnen wird die Variable R durch einen Einheitswert vergrößert, welcher einem Kurbelwellenwinkel von 2° entspricht.

In einem Schritt 226, welcher auf den Schritt 224 folgt, wird das Zylinderdrucksignal Pa mittels eines A/D-Wandlers in ein korrespondierendes Digitalsignal umgewandelt. Daraufhin wird der augenblickliche Zylinderdruck, welcher durch die Variable A/D (1) dargestellt ist, aus dem digitalen Zylinderdrucksignal bestimmt.

In einem Schritt 227, welcher auf den Schritt 226 folgt, wird die Differenz zwischen den Zylinderdruckwerten A/D (0) und A/D (1) berechnet. Die Differenz wird durch die Variable Pdiff ausgedrückt. Mit anderen Worten, in diesem Schritt 227 wird die folgende Rechenoperation durchgeführt: "Pdiff = AD (0) - AD (1)". Es soll betont werden, daß die Variable AD (0) normalerweise den Zylinderdruck darstellt, welcher bei Durchführung des Programmes vor dem jetzt laufenden Programmdurchlauf ermittelt wurde. Wenn der Zylinderdruck ansteigt, ist die Differenz Pdif positiv, wenn der Zylinderdruck abnimmt, wird die Differenz Pdif negativ. Wenn der Zylinderdruck im wesentlichen konstant bleibt, z. B. wenn der Zylinderdruck sich in der Nähe seines Spitzenwertes befindet, ist der absolute Wert der Differenz Pdiff extrem gering.

In einem Schritt 228, welcher auf den Schritt 227 folgt, wir der absolute Wert der Differenz Pdiff bestimmt. Dieser absolute Wert wird durch die Variable |Pdiff | dargestellt. Daraufhin wird der absolute Wert |Pdiff | mit einem vorbestimmten geringen Bezugswert Pref verglichen, welcher dazu benützt wird, um festzustellen, ob der Zylinderdruck im wesentlichen konstant ist. Wenn der absolute Wert |Pdiff| gleich oder geringer ist als der vorbestimmte Wert Pref, d. h. wenn der Zylinderdruck im wesentlichen konstant ist, geht das Programm weiter auf den Schritt 229. Wenn der absolute Wert |Pdiff| größer ist als der vorbestimmte Wert Pref, d. h. wenn der Zylinderdruck sich wesentlich ändert, geht das Programm auf den Schritt 230 weiter.

In dem Schritt 229 wird die Variable R po, welche den Spitzendruckkurbelwellenwinkel darstellt, auf den Kurbelwellenwinkelwert R gesetzt, d. h. den durch den Zähler dargestellten Wert. Nach dem Schritt 229 geht das Programm auf den Schritt 230 weiter.

Im Falle der Zylinderdruckveränderung von Fig. 14 korrespondieren die Spitzendruckkurbelwellenwinkel R po, welche in dem Schritt 229 ermittelt wurden, mit den Punkten F 1 und F 2 der durchgezogenen und der gestrichelten Linie, welche zwischen dem ersten vorgegebenen Kurbelwellenwinkel TDC + a und dem zweiten vorgegebenen Kurbelwellenwinkel R e liegen.

In dem Schritt 230 wird die Variable AD (0) auf den Wert AD (1) gesetzt. Nach dem Schritt 230 endet das Programm. Als Resultat des Schrittes 230 repräsentiert die Variable AD (0) den Zylinderdruck, welcher bei der Durchführung des Programmzyklus vor dem momentanen Programmablauf aufgetreten ist.

In dem Schritt 231 berechnet die Steuereinheit 60 einen Mittelwert der Spitzendruckkurbelwellenwinkel R po, welche in dem momentanen Programmablauf und in einer vorgegebenen Anzahl von vorherigen Programmdurchläufen ermittelt wurden. Die Variable R po (mean) repräsentiert diesen Mittelwert. Daraufhin wird die Variable R p, welche den letzten Spitzendruckkurbelwellenwinkel darstellt, auf den Mittelwert R po (mean) gesetzt. Nach dem Schritt 231 endet das Programm. Wenn das Programm an dem Schritt 231 angelangt ist, ist die Verbrennung bereits beendet und der Spitzendruckkurbelwellenwinkel des momentanen Betriebstaktes der Verbrennungskraftmaschine wurde bereits ermittelt.

Fig. 15 zeigt eine typische Abänderung des Zylinderdrucks über den Kurbelwellenwinkel. In diesem typischen Fall ändert sich der Zylinderdruck so, daß ein einzelner Spitzenwert nach dem Kurbelwellenwinkel TDC auftritt. Der Kurbelwellenwinkel, bei welchem dieser Maximalwert des Zylinderdrucks auftritt, wird ebenfalls ermittelt und wird durch den Wert R po wiedergegeben.

Fig. 16 zeigt eine Abänderung des Zylinderdrucks über den Kurbelwellenwinkel, welche bei geringen Belastungen der Verbrennungskraftmaschine auftritt. In diesem Fall verändert sich der Zylinderdruck über zwei Spitzenwerte PaTDC und Pa 1 und über ein Minimum Pa 2 zwischen den Spitzenwerten. Bei Kurbelwellenwinkeln, welche diesen Werten PaTDC, Pa 1 und Pa 2 entsprechen, ist die absolute Druckdifferenz |Pdiff | geringer als der Bezugswert Pref. Der erste Spitzenwert PaTDC tritt am oberen Totpunkt TDC auf, so daß der Kurbelwellenwinkel, welcher dem Spitzenwert PaTDC entspricht, nicht als der Spitzendruckkurbelwellenwinkel R Po ermittelt wird. Das Minimum Pa 2 tritt vor dem zweiten Spitzenwert Pa 1 auf, so daß der Kurbelwellenwinkel, welcher dem Minimum Pa 2 entspricht, nicht ermittelt wird, aber der Kurbelwellenwinkel, welcher dem Spitzenwert Pa 1 entspricht, als der Spitzendruckkurbelwellenwinkel R Po festgestellt wird.

Fig. 17 zeigt eine weitere Veränderung des Zylinderdrucks über den Kurbelwellenwinkel, welche auftritt, wenn die Belastung der Verbrennungskraftmaschine ziemlich gering ist und wenn der Verbrennungsdruck extrem niedrig ist. In diesem Fall verändert sich der Zylinderdruck über einen Spitzenwert PaTDC an dem oberen Totpunkt TDC. Es bildet sich nach dem TDC kein klarer Spitzenwert oder ein Minimalbereich aus, so daß es manchmal schwierig ist, den Spitzendruckkurbelwellenwinkel R Po genau zu bestimmen. Dabei kann eine Differentiation des Zylinderdruckes verwendet werden, um den Spitzendruckkurbelwellenwinkel R Po zu bestimmen. Die Punkte Pa 3 und Pa 1, welche dem TDC folgen, korrespondieren mit dem Minimalwert Pa 2 und dem Spitzenwert Pa 1 der Fig. 16. Der Betriebsbereich III der Verbrennungskraftmaschine (Fig. 11) wurde durch Experimente ermittelt, um Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine zu erfassen, bei welchen die Belastung der Verbrennungskraftmaschine relativ gering ist, wie etwa in dem Fall, welcher in Fig. 17 dargestellt ist. Folglich werden in dem in Fig. 17 dargestellten Fall die Wirbelsteuerventile 45 heftig in ihre vollständig geschlossene Position bewegt und es ist somit nicht notwendig, den Spitzendruckkurbelwellenwinkel R Po zu bestimmen.

Der Zylinderdrucksensor 103 kann alternativ auch so ausgebildet sein, daß er Lichtstrahlen ermittelt oder analysiert, welche von dem Brennraum 31 über ein transparentes Fenster oder eine optische Faser ausgehen.

Die Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine können auf der Basis einer Kombination der Menge der Ansaugluft und der Drehzahl anstelle einer Kombination des Ansaugkanalsdruckes und der Drehzahl bestimmt werden. Weiterhin können das gemessene Kraftstoff/Luft-Verhältnis ebenso wie das Ausgangssignal eines Sauerstoffsensors im Auslaßkanal und das Verhältnis der Abgasrückführung zur Ermittlung der Betriebsbedingungen der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden.

Claims (6)

1. Steuerungssystem für den Verbrennungsvorgang einer Brennkraftmaschine
mit einem Ansaugkanal (32), der eine einstellbare Drosselklape (34) und Einlaßöffnungen aufweist, die zu entsprechenden Brennräumen bzw. Zylindern (31) führen, wobei jede Einlaßöffnung einen Hochleistungseinlaß (41) und einen Wirbeleinlaß (42) aufweist, und
mit einem Wirbelsteuerventil (45), das dem Hochleistungseinlaß (41) zum kontinuierlichen Einstellen einer effektiven Querschnittsfläche des Hochleistungseinlasses (41) zugeordnet ist, wobei bei durch das Wirbelsteuerventil (45) voll geschlossenem Hochleistungseinlaß (41) die Ansaugluft durch den Wirbeleinlaß (42) dem Brennraum (31) zuführbar ist, so daß der Luftströmung in den Brennraum (31) Wirbel aufgeprägt werden können, gekennzeichnet
durch eine Erfassungseinrichtung (103) zur Erfassung einer tatsächlichen Verbrennungsdauer eines Brennstoff-Luftgemisches in jedem der Motorzylinder (31),
durch eine Überwachungseinrichtung (36, 40, 101, 102) zur Überwachung einer Motorbetriebsbedingung,
durch eine Einrichtung (60) zum Bestimmen eines Sollwertes für die Dauer der Verbrennung des Gemisches, welcher als Funktion der überwachten Motorbetriebsbedingung variiert,
durch eine Einrichtung (60) zum Bestimmen einer Differenz zwischen der tatsächlichen Dauer und dem Sollwert der Dauer der Verbrennung des Gemisches der entsprechenden Motorzylinder (31), und
durch eine Einstelleinrichtung (60, 48, 49, 50, 51, 46, 47) zum Einstellen eines Wirbelgrades mittels des Wirbelsteuerventiles (45) gemäß der bestimmten Differenz zwischen den Verbrennungsdauerwerten, um den Wert der tatsächlichen Verbrennungsdauer in Übereinstimmung mit dem Sollwert der Verbrennunsdauer zu bringen.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (103) als Lichtsensor ausgebildet ist.

3. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (103) als Drucksensor ausgebildet ist.

4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung des Sollwertes für die Dauer der Verbrennung des Gemisches und die Einrichtung zur Bestimmung der Differenz zwischen der tatsächlichen Dauer und dem Sollwert der Dauer der Verbrennung des Gemisches als Steuereinheit (60) mit einer zentralen Recheneinheit (64) ausgebildet ist.

5. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung des Verwirbelungsgrades zur Verringerung des Verwirbelungsgrades betätigbar ist, wenn die Verbrennungskraftmaschine (30) beschleunigt wird.

6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (35) zur Ermittlung einer Bewegung der Drosselklappe (34), wobei die Einrichtung zur Einstellung des Verwirbelungsgrades zu dessen Verminderung in Abhängigkeit von der Ermittlung einer Beschleunigungsbewegung der Drosselklappe (34) betätigbar ist.