DE3624351C2

DE3624351C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3624351C2
Application number: DE3624351A
Authority: DE
Inventors: Akira Takahashi; Yoshiaki Kanno; Jiro Sumitani; Katsuya Nakamoto; Takeo Sasaki; Masahira Akasu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1986-07-18
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2006-07-19
Also published as: DE3624351A1; GB8617308D0; GB2178196B; KR870001389A; KR920007894B1; GB2178196A; US5115397A; JPS6220648A; FR2587413A1; AU585371B2; JPH07113340B2; AU6035586A; FR2587413B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine.

Aus der DE 31 43 191 A1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei welcher die in den Zylinderraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der jeweils gemessenen Ansaugluftmenge gesteuert wird. Zur Messung der Ansaugluftmenge wird dabei ein Karman-Wirbelbildungs-Luftstrommesser vorgesehen. Bei der Vorrichtung nach der vorgenannten Druckschrift wird die Ansaugluftmenge innerhalb eines vorgegebenen Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine erfaßt und einem Rechner zur Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge zugeführt.

Eine Vorrichtung mit einem Karman-Wirbelbildungs-Luftstrommmesser ist auch in der Druckschrift JP 51-13428 A beschrieben.

Aus der deutschen Zeitschrift "MTZ Motortechnische Zeitschrift", Bd. 36 (1975), Heft 9, Seiten 242-248, geht hervor, daß bei einer Steigerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine das Signal eines Luftmengenmessers der tatsächlich in den Zylinderraum eingesaugten Luftmenge vorauseilt, so daß sich im Übergangszustand automatisch eine Kraftstoffanreicherung einstellt. Dies ist deshalb erklärlich, weil bei einem plötzlichen Öffnen der Drosselklappe die gemessene Luftmenge zunächst in das Saugrohrvolumen strömt und erst anschließend zur Füllung des Zylinderraums zur Verfügung steht. Der Effekt der Kraftstoffanreicherung im Übergangszustand ist demnach von der Größe des Saugrohrvolumens und der Anordnung des Luftmengenfühlers in bezug auf die Drosselklappe abhängig. Bei der in der vorgenannten Zeitschrift beschriebenen Vorrichtung wird angestrebt, dem Problem der Kraftstoffanreicherung im Übergangszustand durch eine Verlängerung der regulären Dauer der Einspritzimpulse Rechnung zu tragen.

Aus der DE 33 11 892 A1 ist es bekannt, zur Bestimmung der angesaugten Luftmenge nicht direkt den Luftstrom zu messen, sondern den Druck im Ansaugrohr. Dabei wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß der absolute Druck im Ansaugrohr in linearer Beziehung zur angesaugten Luftmenge steht. Ferner ist es aus dieser Druckschrift bekannt, zur Berücksichtigung des Speichereffektes des Ansaugrohres und zur Erzielung eines möglichst zufriedenstellenden Luft/Kraftstoffverhältnisses ein den Lastzustand angebendes Luftmengensignal aus dem Unterschied zwischen einem momentan gemessenen und einem vorhergehenden Luftmengensignal zu berechnen. Dabei wird eine Druckänderung mit einem bestimmten Faktor berücksichtigt, um Auswirkungen aus Verzögerungen durch das Steuersystem zu vermindern und so die mittelnde Wirkung des Ansaugrohres zu berücksichtigen.

Schließlich ist auch aus der US-Patentschrift 40 51 818 eine Vorrichtung zur Mittelung eines Luftmengensignals zur Bestimmung einer möglichst optimalen Kraftstoffmenge bekannt. Dort wird zur Mittelung des Luftmengensignals ein analog wirkender Tiefpaß vorgesehen, wobei vorhergehende Luftmengensignale jeweils in einem Kondensator gespeichert werden, während der aktuelle Meßwert über einen Widerstand mit einer bestimmten Gewichtung zum Ausgangswert beiträgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welcher die in den Zylinderraum der Brennkraftmaschine einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit vom Lastzustand derart gesteuert wird, daß auch bei einer raschen Steigerung der Drehzahl der Brennkraftmaschine in einem sich hieraus ergebenden Übergangszustand die zugeführte Kraftstoffmenge weiter optimiert ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur mehr detaillierten Darstellung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine,

Fig. 3 den schematischen Aufbau einer Ansaugeinrichtung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine grafische Darstellung von Kennlinien, welche die Beziehung zwischen der Ansaugluftmenge und dem Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine verdeutlichen,

Fig. 5 den Kurvenverlauf zur Darstellung der Änderung der Ansaugluftmenge in einem Übergangszustand,

Fig. 6 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsablaufes bei einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,

Fig. 7A eine Kennlinie zur Darstellung der Beziehung zwischen einem Bezugszeit-Antriebszeit Umwandlungskoeffizienten und einer AFS-Ausgangssignalfrequenz bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 7B eine Kennlinie zur Darstellung der Korrektur des Bezugszeit-Antriebszeit-Umwandlungskoeffizienten gemäß Fig. 7A in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine,

Fig. 7C Kennlinien zur Darstellung der Abhängkeit der Kraftstoffströmung von der Impulsbreite und Batteriespannung,

Fig. 7D eine Kennlinie zur Darstellung der Korrektur der Einspritzströmung durch Verlustzeit-Extrapolierung nach Fig. 7C,

Fig. 8 ein weiteres Flußdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsablaufes bei einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung,

Fig. 9 ein weiteres Flußdiagramm zur Erläuterung eines Betriebsablaufes bei einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung und

Fig. 10 ein Zeitablaufschema zur Darstellung von Zeitpunkten in den Betriebsabläufen gemäß Fig. 8 und 9.

Bevor auf die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer in einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr gemäß der vorliegenden Erfindung eingegangen wird, soll ein Modell eines Ansaugsystems für eine Brennkraftmaschine beschrieben werden, um das Prinzip der vorliegenden Erfindung zu erläutern. Ferner wird eine Ausbildung der Brennstoff-Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung beschrieben.

Fig. 3 stellt ein Modell eines Ansaugsystems für eine Brennkraftmaschine dar. In der Zeichnung hat eine Brennkraftmaschine (1) ein Volumen (V_c) je Hub. Bei diesem Modell wird Luft in die Brennkraftmaschine (1) über einen Luftstromsensor (anschließend mit "AFS" abgekürzt) (13), welcher aus einem Karman-Wirbelströmungsgeschwindigkeits- Sensor (Karman swirling flow rate detection apparatus), eine Drosselklappe (12), einen Zwischenbehälter (surge tank) (11) und eine Saugleitung (15) angesaugt.

Andererseits wird Brennstoff der Brennkraftmaschine (1) über eine Einspritzdüse (14) zugeführt. In den Zeichnungen bezeichnet (V_S) das Volumen des Zufuhrwegs von der Drosselklappe (12) zur Brennkraftmaschine (1).

Fig. 4 gibt die Beziehung an zwischen der Ansaugluftmenge und einem vorgegebenen Kurbelwinkel der Brennkraftmaschine (1). Im Abschnitt (a) der Fig. 4 ist ein vorgegebener Kurbelwinkel (der anschließend als "SGT" bezeichnet wird) der Brennkraftmaschine (1) angegeben. Im Abschnitt (b) ist eine durch den Luftstromsensor (13) geleitete Luftmenge dargestellt. Abschnitt (c) zeigt eine in der Brennkraftmaschine (1) angesaugte Luftmenge und Abschnitt (d) zeigt eine vom Luftstromsensor (13) erzeugte Anzahl Ausgangsimpulse. Je enger die Impulse aneinanderliegen, desto größer ist die Luftstromgeschwindigkeit. In Fig. 4 stellt t_n-1 eine Zeitspanne zwischen den jeweiligen vorderen Flanken des (n-2)ten und des (n-1)ten Ausgangsimpulses von SGT dar; t_n ist eine Zeitspanne zwischen den jeweiligen vorderen Flanken des (n-1)ten und des n-ten Ausgangsimpulses der gleichen Serie von SGT-Impulsen; Q_a (n-1) und Q_a(n) sind die angesaugten Luftmengen, die in den Zeitspannen t_n-1 und t_n jeweils durch den Luftstromsensor (13) hindurchtreten; und Q_e(n-1) und Q_e(n) sind die in die Brennkraftmaschine (1) während der Zeitspannen t_n-1 und t_n jeweils angesaugten Luftmengen. Ferner wird der Durchschnittsdruck in der Zwischenkammer (11) in den Zeitspannen T_n-1 und t_n jeweils durch P_s(n-1) und P_s(n) dargestellt.

Die Durchschnittstemperatur der angesaugten Luft in der Zwischenkammer (11) während der Zeitspannen t_n-1 und t_n wird jeweils durch T_s(n-1) und T_s(n) dargestellt. Beispielsweise entspricht die Menge der angesaugten Luft Q_a(n-1) der Anzahl der vom Luftstromsensor (13) in der Zeitspane t_n-1 erzeugten Ausgangsimpulse. Wird angenommen, das die durchschnittliche Einlaßtemperatur T_s(n-1) sich T_s(n) annähert, da die Änderungsrate der Ansauglufttemperatur gering ist, und ferner das der Beschickungswiderstand der Brennkraftmaschine (1) festliegt, so gelten nachfolgende Gleichungen:

P_s(n-1) · V_c = Q_e(n-1) · R · T_s(n) (1)

P_s(n) · V_c = Q_e(n) · R · T_s(n) (2)

wobei R eine Konstante ist.

Wird die in der Zwischenkammer (11) und in der Saugleitung (15) in der Zeitspanne t_n vorliegende Luftmenge mit Q_a(n) bezeichnet, so wird der Wert von deltaQ_a(n) durch folgende Gleichung (3) dargestellt:

Somit ergibt sich nachfolgende Gleichung (4) aus den Gleichungen (1), (2) und (3):

Somit kann die in die Brennkraftmaschine (1) in der Zeitspanne t_n angesaugte Luftmenge mittels der Gleichung (4) auf der Basis der durch den Luftstromsensor (13) geleiteten Luftmenge Q_a(n) berechnet werden.

Wird angenommen, das V_c = 0,5 l und V_s = 2,5 l, so nimmt die Gleichung (4) folgende Form an:

Q_e(n) = 0,83 × Q_e(n-1) + 0,17 × Q_a(n) (5)

Fig. 5 zeigt den Zustand des Modells des Saugsystems für den Fall, das die Drosselklappe (12) geöffnet wird. Abschnitt (a) in Fig. 5 zeigt eine Öffnung der Drosselklappe (12). Abschnitt (b) zeigt die durch den Luftstromsensor (13) geleitete Menge angesaugter Luft. Es wird darauf hingewiesen, das der Verlauf ein Überschießen aufweist. Abschnitt (c) zeigt die in die Brennkraftmaschine (1) angesaugte Luftmenge, wobei diese Menge mittels der Gleichung (4) korrigiert wurde. Abschnitt (d) zeigt den Druck P_s in der Zwischenkammer (11).

Erfindungsgemäß wird mittels der in der Gleichung (4) dargestellten Korrektur ein Wert berechnet, der der tatsächlich in die Brennkraftmaschine (1) angesaugten Luft nahe kommt, so das das Luft-Brennstoff-Verhältnis selbst in einer Einschwingungszeit des Luft-Brennstoff-Verhältnisses richtig gesteuert wird.

Fig. 1 stellt eine Anordnung der erfindungsgemäßen Brennstoff-Steuervorrichtung in einer Brennkraftmaschine dar. In der Zeichnung liegt ein Luftfilter (10) stromaufwärts des Luftstromsensors (13). Der Luftstromsensor (13) erzeugt eine Anzahl Impulse (f), die am Abschnitt (d) der Fig. 4 dargestellt sind, und zwar entsprechend der in die Brennkraftmaschine (1) angesaugten Luftmenge. Ein Kurbelwinkel-Sensor (17) erzeugt eine Anzahl Impulse SGT, die im Abschnitt (a) der Fig. 4 dargestellt sind, und zwar im Einklang mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine Der Zwischenraum zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter Impulse ist beispielsweise als 180° des Kurbelwinkels definiert Ein Impulssensor (20) berechnet die Anzahl der Ausgangsimpulse vom Luftstromsensor (13) innerhalb eines vorgegebenen Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine (1) auf der Basis der jeweiligen Ausgangssignale des Luftstromsensors (13) und des Kurbelwinkelsensors (17). Ein Rechner (21) führt Berechnungen entsprechend der Gleichung (5) auf der Basis eines Ausgangssignals des Impulssensors (20) durch, um die Anzahl der Ausgangsimpulse des Luftstromsensors (13) zu erhalten, entsprechend der Luftmenge, die angenommenerweise in die Brennkraftmaschine (1) angesaugt wird. Ferner steuert eine Steuervorrichtung (22) die Arbeitszeit einer Einspritzdüse (14), entsprechend der in die Brennkraftmaschine (1 ) angesaugten Luft, auf der Basis der jeweiligen Ausgangssignale des Rechners (21) und eines Wassertemperatur-Sensors (18) (beispielsweise eines Thermistors oder dergleichen) zur Erfassung einer Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine. Dadurch steuert die Steuervorrichtung (22) die der Brennkraftmaschine (1) zugeführte Brennstoffmenge.

Fig. 2 zeigt eine besondere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennstoff-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine. In Fig. 2 haben die Bauelemente (1-18) den gleichen Aufbau, wie sie in Fig. 1 jeweils beschrieben wurden und ihre Erläuterung wird deshalb weggelassen. Eine Steuervorrichtung (30) empfängt jeweils Ausgangssignale von einem Luftstromsensor (13), einem Wassertemperatur-Sensor (18) und einem Kurbelwinkel-Sensor (17), um dabei vier Einspritzdüsen (14) zu steuern, die für die entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen sind. Die Steuervorrichtung (30) entspricht einer Kombination des Impulssensors (20), des Rechners (21) und der Steuervorrichtung (22) nach Fig. 1. Die Steuervorrichtung (30) besteht aus einem Mikrocomputer (40), der ein eingebautes ROM (41) und RAM (42) aufweist. Ein Zweifach-Frequenzteiler (31) ist mit dem Ausgang des Luftstrom-Sensors (13) verbunden. Eine Exklusiv-ODER-Schaltung (32) hat ihre beiden Eingangsklemmen mit dem Ausgang des Zweifach-Frequenzteilers (31) und einem Ausgang (P₁) des Mikrocomputers (40) verbunden. Die Ausgangsklemme der Exklusiv-ODER-Schaltung (32) ist mit einem Zähler (33) sowie mit einem Eingang (P₃) des Mikrocomputers (40) verbunden. Eine Schnittstelle (34) ist zwischen dem Wassertemperatur-Sensor (18) und einem A/D-Umsetzer (35) angeschlossen. Eine Wellenformerschaltung (36) ist mit einer Eingangsklemme an den Ausgang des Kurbelwinkel-Sensors (17) angeschlossen und mit einer Ausgangsklemme an den Unterbrechungs-Eingang (P₄) des Mikrocomputers (40) sowie an einen Zähler (37) gelegt. Ferner ist ein Zeitgeber (38) an einen Unterbrechungs-Eingang (P₅) des Mikrocomputers (40) angeschlossen. Ein A/D-Umsetzer (40), in dem eine Spannung einer (nicht dargestellten) Batterie von analoger in digitale Form umgewandelt wird, führt dem Mikrocomputer (40) eine digitale Spannung zu. Ein Ausgangs-Zeitgeber (43), der zwischen dem Mikrocomputer (40) und einem Treiber (44) liegt, hat seine Ausgangsklemme an die Einspritzdüse (14) angeschlossen.

Es wird nunmehr die Betriebsweise der solcherart aufgebauten Brennstoff-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Die Frequenz eines Ausgangssignals des Luftstrom-Sensors (13) wird durch den Zweifach-Frequenzteiler (31) geteilt und die dabei erhaltenen Ausgangssignale werden über die Exlusiv-ODER-Schaltung (32), die durch den Mikrocomputer (40) gesteuert wird, dem Zähler (33) zugeführt. Der Zähler (33) mißt eine Zeitspanne zwischen den jeweiligen hinteren Flanken benachbarter Ausgangsimpulse von der Exklusiv-ODER-Schaltung (32). Der Mikrocomputer (40) empfängt die hinteren Flanken der Ausgangsimpulse der Exklusiv-ODER-Schaltung (32) an seinem Unterbrechungs-Eingang (P₃) und führt einen Unterbrechungsvorgang bei jeder Periode des Ausgangs des Luftstrom-Sensors (13) aus, oder jedes Mal, wenn die Periode durch zwei geteilt wird, um dabei die Periode des Zählers (33) zu messen. Ein Ausgangssignal des Wassertemperatur-Sensors (18) wird durch die Schnittstelle (34) in eine Spannung umgewandelt und die auf diese Weise erhaltene Spannung wird durch den A/D-Umsetzer (35) zum jeweils gegebenen Zeitpunkt in einen Digitalwert umgeformt, der dem Mikrocomputer (40) zugeführt wird. Ein Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors (17) wird über die Wellenformerschaltung (36) dem Unterbrechungs-Eingang (P₄) des Mikrocomputers (40) und dem Zähler (37) zugeführt. Im Mikrocomputer (40) wird eine Unterbrechungsverarbeitung bei jeder führenden Flanke der Ausgangsimpulse des Kurbelwinkel-Sensors (17) durchgeführt, um auf der Basis eines Ausgangssignals des Zählers (37) eine Periode zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter Impulse des Kurbelwinkel-Sensors (17) zu erfassen. Der Zeitgeber (38) Leitet in regelmäßigen Zeitabständen ein Unterbrechungssignal an den Unterbrechungs-Eingang (P₅) des Mikrocomputers (40). Eine Spannung der (nicht dargestellten) Batterie wird durch den Zeitgeber (39) von analog nach digital umgesetzt, so das Daten bezüglich der Batteriespannung in regelmäßigen Abständen dem Mikrocomputer (40) eingegeben werden. Der Ausgangs-Zeitgeber (43) wird durch den Mikrocomputer (40) derart voreingestellt, um Impulse einer vorgegebenen Impulsbreite, abhängig von einem Auslösesignal zu erzeugen, welches von einem Ausgangstor (P₂) des Mikrocomputers (40) zugeführt wird, so das die Einspritzdüse (14) über den Treiber (44) vom Ausgangssignal des Zeitgebers (43) betätigt wird.

Es wird nunmehr auf die Betriebsabläufe der Fig. 6, 8 und 9 sowie die Betriebsweise des Mikrocomputers (40) näher eingegangen.

Fig. 6 stellt ein Hauptprogramm des Mikrocomputers (40) dar. Zunächst werden in der Stufe (100) nach Zuführung eines Rücksetzsignals des Mikrocomputers (40), das RAM (42) im Mikrocomputer (40), die Eingangs/Ausgangs-Tore, etc., initialisiert. In der Stufe (101) wird ein Ausgangssignal des Wassertemperatursensors (18) A/D-umgesetzt, um im RAM (42) als Daten (WT) gespeichert zu werden. In der Stufe (102) wird eine Batteriespannung A/D umgesetzt, um ebenfalls im RAM (42) als Daten (VB) gespeichert zu werden. In der Stufe (103) wird eine Berechnung durchgeführt, um 30/TR auf der Basis einer Periode (TR) des Kurbelwinkel-Sensors (17) zu erhalten, der später beschrieben wird, um dabei die Drehzahl (Ne) zu gewinnen. In der Stufe (104) wird eine Berechnung durchgeführt, um den Wert von AN·Ne auf der Basis der Lastdaten AN (die später beschrieben werden) zu erhalten, sowie die Drehzahl (Ne), um dadurch den Wert einer Ausgangsfrequenz (Fa) des Luftstromsensors (13) zu bekommen. In der Stufe (105) wird ein Bezugsantriebszeit-Umwandlungskoeffizient (Kp) auf der Basis der Ausgangsfrequenz (Fa) berechnet, sowie eine Funktion (f₁), die relativ zur Ausgangsfrequenz (Fa) gemäß Fig. 7A festgelegt ist. In der Stufe (106) wird der Umwandlungskoeffizient (Kp) auf der Basis der Wassertemperaturdaten (WT) korrigiert und im RAM (42) als Antriebszeit-Umwandlungskoeffizient (K_I) gespeichert. Die Wassertemperaturkorrektur erfolgt entsprechend der in Fig. 7B dargestellten funktionellen Abhängigkeit. In der Stufe (107) erfolgt eine Kartierung bezüglich einer Datentabelle (f₃), die vorab im ROM (41) gespeichert ist, zwecks Berechnung der Verlustzeit (T_D) auf der Basis der Batteriespannung (VB), und die Verlustzeit (T_D) wird im RAM (42) gespeichert. Die Basis dieser Korrektur wird nunmehr beschrieben. Die Kennlinie der Injektionsdüsenströmung, abhängig von der Impulsbreite (T) ist gemäß Fig. 7C im wesentlichen Linear. Jedoch ist die Strömungskennlinie bei kleinen Impulsbreiten nicht-linear. Die Extrapolierung der linearen Abschnitte schneidet die Nullströmungsachse bei einer Impulsbreite, die als Verlustzeit (T_D) definiert ist. Die Verlustzeit (T_D) liefert somit eine Linearisierte Abhängigkeit von der Injektionsdüsenströmung. Die Verlustzeit ändert sich umgekehrt proportional zur Batteriespannung, wie aus der funktionellen Abhängigkeit von (f₃) in Fig. 7D ersichtlich ist. Die in den Stufen (106) und (107) erzeugten Daten haben die Natur von Korrekturen und sind nicht unbedingt notwendig. Nachdem die Verarbeitung gemäß der Stufe (107) durchgeführt wurde, wird der Vorgang, ausgehend von Stufe (101), wiederholt.

Fig. 8 zeigt eine Unterbrechungs-Verarbeitung, die abhängig von einem Eingangssignal am Unterbrechungs-Eingang (P₃) durchgeführt wird, d. h. abhängig von einem vom Luftstrom-Sensor (13) erzeugten Ausgangssignal. In der Stufe (201) wird ein Ausgangssignal (T_F) des Zählers (33) erfaßt und der Zähler (33) wird gelöscht. Dieses Ausgangssignal (T_F) stellt die Periode zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter Ausgangsimpulse der Exklusiv-ODER-Schaltung (32) dar. Falls eine Überprüfung in der Stufe (202) festlegt, das ein Teilungsflag im RAM (42) gesetzt wird, so wird in der Stufe (203) die Periode durch zwei geteilt und im RAM (42) als Ausgangsimpulsperiode (T_A) des Luftstrom-Sensors (13) gespeichert. Anschließend wird in der Stufe (204) der doppelte Wert der Restimpulsgröße (P_D) zu einem summierten Impulswert (P_R) addiert, um einen neuen summierten Impulswert (P_R) zu erhalten.

Der Restimpulswert (P_D) ist ein Software-gesteuerter Wert, der im wesentlichen den Impulsen vom Luftstromsensor (13) entspricht. Um jedoch eine feinere Verarbeitung zu gestatten, als sie durch die diskreten Ausgangsimpulse des Luftstrom-Sensors (13) ermöglicht wird, ist der Restimpulswert (P_D) 156 mal größer als die entsprechende Anzahl der Impulse des Luftstrom-Sensors (13). Dieser Multiplikationsfaktor ist willkürlich gewählt. Dieser summierte Impulswert (P_R) entspricht einem summierten Wert der Anzahl der Impulse, die vom Luftstrom-Sensor (13) zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter, vom Kurbelwinkel-Sensor (17) erzeugten Impulsen erzeugt werden und wird für einen Impuls vom Luftstrom-Sensor (13) auf das 156-fache erhöht (gerade wie bei (P_D), um eine zufriedenstellende Verarbeitung zu ergeben. Die Multiplikation für (P_R) wird in der Tat an (P_D) vorgenommen. Falls die Überprüfung in der Stufe (202) festlegt, das das Teilungsflag zurückgesetzt wird, wird der Vorgang auf Stufe (205) verschoben. In der Stufe (205) wird die Periode (T_F) im RAM (42) als Ausgangsimpulsperiode (T_A) gespeichert und in der Stufe (206) wird der Restimpulswert (P_D) zum summierten Impulswert (P_R) addiert. In der Stufe (207) wird der Restimpulswert (P_D) auf 156 festgesetzt (entsprechend dem Multiplikationsfaktor, so das dies eine Einstellung für einen realen Impuls ist). In der Stufe (208) erfolgt eine Überprüfung, ob (T_F) größer als 4 Millisekunden in einem Falle ist, wo das Teilungsflag gesetzt ist. Bejahendenfalls wird der Vorgang auf Stufe (210) verschoben. Im gegenteiligen Fall, also verneinendenfalls, wird der Vorgang auf die Stufe (209) verschoben. In der Stufe (209) wird das Treiberflag gesetzt. In Stufe (210) wird das Treiberflag gelöscht, und in Stufe (211) wird die Polarität eines Signals am Ausgang (P₁) invertiert. Daher wird ein festgesetztes Signal dem Unterbrechungs-Ausgang (P₃) zum Zeitpunkt der 1/2-Teilung des Ausgangsimpulses des Luftstrom-Sensors (13) zugeführt, wenn die Verarbeitung der Stufe (209) durchgeführt wird. Erfolgt andererseits die Verarbeitung gemäß Stufe (210), so wird bei jedem Ausgangsimpuls des Luftstromsensors (13) dem Unterbrechungs-Ausgang (P₃) ein Löschsignal zugeführt. Nach Beendigung der Verarbeitung gemäß Stufe (209) oder (211) ist die Unterbrechungs-Verarbeitung abgeschlossen.

Fig. 9 zeigt die Unterbrechungs-Verarbeitung, wenn ein Unterbrechungssignal am Unterbrechungseingang (P₄) des Mikrocomputers (40) abhängig vom Ausgangssignal des Kurbelwinkel-Sensors (17) erzeugt wird. In der Stufe (301) wird eine Periode zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter Ausgangsimpulse des Kurbelwinkel-Sensors (17) aus dem Zähler (37) gelesen und im RAM (42) als Periode (T_R) gespeichert und der Zähler (37) wird gelöscht. Fall eine Überprüfung bei der Stufe (302) festlegt, das der Ausgangsimpuls vom Luftstrom-Sensor (13) in der Periode (T_R) vorliegt, so wird ein Zeitunterschied zwischen dem unmittelbar vorausgehenden Zeitpunkt (t₀₁) des Ausgangsimpulses vom Luftstrom-Sensor (13) und dem vorliegenden Unterbrechungszeitpunkt (t₀₂) des Ausgangsimpulses vom Kurbelwinkel-Sensor (17) berechnet, d. h. der Zeitunterschied delta t = T₀₂ - t₀₁ und der resultierende Wert wird als Periode (T_s) in der Stufe (303) gesetzt. Falls die Überprüfung in der Stufe (302) ergibt, das der Ausgangsimpuls vom Luftstrom-Sensor (13) in der Periode (T_R) nicht vorliegt, so wird die Periode (T_R) als Periode (T_s) in der Stufe (304) eingestellt. Anschließend wird in der Stufe (305) der Zeitunterschied delta t in einen Ausgangsimpulswert deltaP des Luftstrom-Sensors (13) mittels der Berechnung von deltaP = 156T_S/T_A umgewandelt. Das heißt, der Impulswert deltaP wird ausgehend von der Annahme berechnet, das die vorausgehende Ausgangsimpulsperiode des Luftstrom-Sensors (13) gleich groß wie die folgende Ausgangsimpulsperiode des Luftstrom-Sensors (13) ist. Falls eine Überprüfung in der Stufe (306) ergibt, das der Impulswert deltaP nicht größer als 156 ist, so wird die Verarbeitung zur Stufe (308) verschoben. Falls die Überprüfung in der Stufe (306) ergab, das der Impulswert deltaP größer als 156 ist, so wird andererseits der Impulswert deltaP in der Stufe (307) auf 156 beschnitten.

In der Stufe (308) wird der Impulswert deltaP vom vorausgehenden Restimpulswert (P_D) subtrahiert, um dadurch den folgenden Restimpulswert (P_D) zu erhalten. Falls eine Überprüfung in der Stufe (309) ergibt, das der Restimpulswert nicht größer als Null ist, so wird die Verarbeitung zur Stufe (313) verschoben. Falls die Beurteilung in der Stufe (309) ergibt, das der Restimpulswert kleiner als Null ist, so wird andererseits der Impulswert deltaP gleich groß wie der Restimpulswert (P_D) in der Stufe (310) gemacht, weil der berechnete Wert des Impulswertes (P) den Ausgangsimpuls des Luftstrom-Sensors (13) zu stark überschreitet. In der Stufe (312) wird der Restimpulswert (P_D) auf Null gesetzt. Fall eine Überprüfung in der Stufe (312A) ergibt, das ein Teilungsflag gesetzt ist, so wird der Impulswert ΔPin der Stufe (312B) verdoppelt. In der Stufe (313) wird der Impulswert deltaP zum summierten Impulswert (P_R) addiert und die Summe wird als neuer summierter Impulswert (P_R) betrachtet, der der Anzahl der Impulse entspricht, die in der vorliegenden Periode zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter Ausgangsimpulse des Kurbelwinkel-Sensors (17) erzeugt werden könnten.

In der Stufe (314) wird eine Berechnung entsprechend der Gleichung (5) ausgeführt. Das heißt, die Berechnung von (K₁·AN + K₂·P_R) wird auf der Basis des Lastwertes AN durchgeführt, der bis zur vorausgehenden vorderen Flanke des Ausgangsimpulses des Kurbelwinkel-Sensors (17) berechnet wurde und der summierte Impulswert (P_R) und das Ergebnis dieser Berechnung wird als gegenwärtiger oder neuer Lastwert AN eingesetzt. Falls eine Überprüfung in der Stufe (315) ergibt, das dieser Lastwert AN größer als ein vorgegebener Wert alpha ist, so wird der Wert AN) in der Stufe (316) auf den Wert alpha beschnitten, so das der Lastwert AN einen tatsächlichen Wert nicht zu stark überschreitet, selbst bei Betrieb mit vollständig offener Drosselklappe der Brennkraftmaschine (1). In der Stufe (317) wird der summierte Impulswert (P_R) gelöscht. In der Stufe (318) wird ein Antriebszeitwert (T_I) mittels des Ausdrucks

T_I = AN · K_I + T_D

auf der Basis der Lastgröße AN, des Antriebszeit- Umwandlungskoeffizienten (K_I) und der Verlustzeit (T_D) berechnet. Der Antriebszeitwert (T_I) wird im Zeitgeber (43) in der Stufe (319) eingegeben und der Zeitgeber (43) wird in der Stufe (320) ausgelöst, um dadurch die vier Einspritzdüsen (14) simultan zueinander auf der Basis des Wertes (T_I) zu betreiben. Somit ist die Unterbrechungsverarbeitung abgeschlossen. Wie vorausgehend erwähnt wurde, ist eine vollständige Korrektur durch (K_I) und (T_D) nicht erforderlich.

Fig. 10 zeigt die Zeitgaben, wenn das Antriebsflag in der Verarbeitung gemäß den Fig. 6, 8 und 9 gelöscht wird.

In Fig. 10 gibt der Verlauf (a) das Ausgangssignal des Zweifach-Frequenzteilers (31) an. Der Verlauf (b) stellt das Ausgangssignal des Kurbelwinkel-Sensors (17) dar. Der Verlauf (c) zeigt den Restimpulswert (P_D), der an jeder vorderen und hinteren Flanke des Impulses aus dem Zweifach-Frequenzteiler (31) (d. h. an jeder vorderen Flanke des Ausgangsimpulses des Luftstrom-Sensors (13) auf 156 eingestellt und in einen berechneten Wert geändert wird, beispielsweise P_D1 = P_D - 156·T_S/T_A, bei jeder vorderen Flanke des Impulses aus dem Kurbelwinkel-Sensor (17) (dieser Vorgang entspricht der Verarbeitung der Stufen (305) bis (312)). Der Verlauf (d) zeigt die Veränderung des summierten Impulswertes (P_R), d. h. einen Vorgang, bei welchem der Restimpulswert (P_D) an jeder vorderen oder hinteren Flanke des Ausgangsimpulses des Zweifach-Frequenzteilers (31) summiert wird.

Obgleich die vom Luftstrom-Sensor (13) in einer Periode zwischen den jeweiligen vorderen Flanken benachbarter Ausgangsimpulse des Kurbelwinkel-Sensors (17) erzeugte Anzahl von Ausgangsimpulsen bei der beschriebenen Ausführungsform gezählt wird, kann als Alternative die Anzahl der Ausgangsimpulse in einer Periode zwischen den jeweiligen hinteren Flanken benachbarter Ausgangsimpulse des Kurbelwinkel-Sensors gezählt werden, oder aber die Anzahl der Ausgangsimpulse des Luftstrom-Sensors in mehreren Perioden des Kurbelwinkel-Sensors (17).

Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform die Anzahl der Ausgangsimpulse vom Luftstrom-Sensor (13) gezählt wird, kann als Alternative das Produkt der Anzahl der Ausgangsimpulse des Luftstrom-Sensors und einer Konstanten gezählt werden, die der Ausgangsfrequenz des Luftstrom-Sensors entspricht.

Ferner wird in jenem Fall, wo der Kurbelwinkel durch Verwendung eines Zündsignals der Brennkraftmaschine (1) erfaßt wird, anstelle des Kurbelwinkel-Sensors (17), die gleiche Wirkung wie bei der beschriebenen Ausführungsform erhalten.

Somit kann in der beschriebenen Ausführungsform das Ansprechvermögen bei den Steuervorgängen verbessert werden, da die Brennstoffberechnung synchron mit der vorderen Flanke des Ausgangsimpulses des Kurbelwinkel-Sensors (17) berechnet wird. Da ferner ein Filtervorgang gemäß der Gleichung (5) durchgeführt wird, ergibt sich der summierte Impulswert (P_R) als Durchschnitt, während eine gewisse Streuung vorhanden ist. Deshalb wird die Änderungsrate in der Einspritzdüsen-Antriebszeit gering gemacht.

Wie vorausgehend beschrieben wurde, ist die erfindungsgemäße Brennstoff-Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine derart ausgebildet, das eine Filterverarbeitung, die durch die Gleichung AN(n) = K₁·AN(n-1) + K₂·AN(t) definiert ist, auf der Basis der Ansaugluftmenge durchgeführt wird, die innerhalb eines vorbestimmten Kurbelwinkels erfaßt wird, um dadurch die Brennstoffmenge zu steuern, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Somit ist es möglich, die Brennstoffzufuhrmenge in der Brennkraftmaschine im Einklang mit der Luftmenge zu steuern, die tatsächlich in der Brennkraftmaschine angesaugt wird, und das Luft-Brennstoff-Verhältnis selbst in einer Lastübergangsperiode zu steuern. Ferner ist es möglich, den dabei berechneten Lastwert als Grundlage für eine andere Steuerung einzusetzen, beispielsweise als Lastdaten zur Kartierung von Daten der Zündvorverstellungswerte für eine elektronische Zündverstellung. Somit ist die weitere Wirkung vorhanden, das es möglich ist, in einer Periode eines Lastübergangs den Wert der Zündvorverstellung ordnungsgemäß zu steuern.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, umfassend

(a) eine Last-Sensoreinrichtung (13) zur Erzeugung eines ersten Sensorsignals entsprechend einer Lastgröße (AN) in einem eine Drosselklappe (12) aufweisenden Ansaugkanal (11, 15),
(b) eine Kurbelwellenwinkel-Sensoreinrichtung (17) zur Erzeugung eines zweiten Sensorsignals jeweils bei einem vorbestimmten Winkel einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine,
(c) eine Bestimmungseinrichtung (21; 31, 32, 33, 40) zur Bestimmung einer im jeweiligen Zeitintervall (t_n) zwischen zwei zweiten Sensorsignalen im Ansaugkanal herrschenden Lastgröße (AN(t)) auf der Grundlage des ersten Ausgangssignals (AN),
(d) eine Berechnungseinrichtung (21, 40) zur Berechnung einer Lastgröße (AN(n)) für das jeweilige Zeitintervall (t_n) aus der von der Bestimmungseinrichtung (21; 31, 32, 33, 40) für dieses Zeitintervall bestimmten Lastgröße (AN(t)) und
(e) eine Steuereinrichtung (22; 43, 44) zur Erzeugung von Signalen zur Steuerung der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der für das jeweilige Zeitintervall (t_n) von der Berechnungseinrichtung (21; 40) berechneten Lastgröße (AN(n)),
(f) wobei die Berechnungseinrichtung (21, 40) die Lastgröße (AN(n)) für das jeweilige Zeitintervall (t_n) nach folgender Beziehung berechnet: AN(n) = K × AN(n-1) + (1-K) × AN(t),worinK = 1/(1 + V_c/V_s),worin bedeuten:
N(n-1): Berechnete Lastgröße für das dem jeweiligen Zeitintervall (t_n) vorangegangene Zeitintervall (t_n-1),
V_c: Hubraum der Brennkraftmaschine und
V_s: Volumen des Ansaugkanals (11, 15) stromabwärts von der Drosselklappe.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher eine Sensoreinrichtung (20) zur Erfassung des von der Last-Sensoreinrichtung (13) erzeugten ersten Sensorsignals einen Frequenzteiler zur Teilung einer Frequenz dieses Sensorsignals aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Berechnungseinrichtung (21, 40) die Lastgröße (AN(n)) synchron zu dem von der Kurbelwinkel-Sensoreinrichtung (17) erzeugten zweiten Sensorsignal berechnet.