DE3704691A1 - Vorrichtung zur regelung des kraftstoff/luftverhaeltnisses einer brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur regelung des kraftstoff/luftverhaeltnisses einer brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung oder ein
System zur Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses
einer Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge
einer Rückkopplungskorrektur entsprechend der Abweichung
des durch einen Kraftstoff/Luftverhältnisfühler erfaßten
tatsächlichen Kraftstoff/Luftverhältnisses von einem in
Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand festgelegten
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis unterworfen wird.
Es ist eine Vorrichtung zur Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses
bekannt, wobei das Kraftstoff/Luftverhältnis des
tatsächlich in der Maschine eingeführten Kraftstoff-Luftgemischs
durch einen Kraftstoff/Luftverhältnisfühler ermittelt
wird, das ermittelte Kraftstoff/Luftverhältnis mit
einem Ziel- oder Soll-Kraftstoff/Luftverhältnis verglichen
wird und die einzuspritzende Kraftstoffmenge durch Rückkopplung
entsprechend der Abweichung des ermittelten Kraftstoff/
Luftverhältnisses vom Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
korrigiert wird, um die Genauigkeit in der Regelung des
Kraftstoff/Luftverhältnisses zu steigern. Ferner ist ein
System zur Regelung eines Kraftstoff/Luftverhältnisses bekannt,
beispielsweise aus der JP-Patent-OS Nr. 59(1984) -
2 08 141), wobei ein Magerfühler, der ein Signal, das im wesentlichen
zur Abgas-Sauerstoffkonzentration im Verhältnis
steht, abgibt, als Kraftstoff/Luftverhältnisfühler zur Anwendung
kommt und das Kraftstoff/Luftverhältnis über ein Rückkoppeln
auch dann geregelt wird, wenn das tatsächliche Kraftstoff/
Luftverhältnis magerer als das stöchiometrische Kraftstoff/
Luftverhältnis ist, so daß dadurch die Kraftstoffersparnis
verbessert wird.
Bei derartigen Systemen zur Regelung eines Kraftstoff/
Luftverhältnisses wird zuerst unter Bezugnahme auf ein Kennfeld
(Map), in dem die Kraftstoffeinspritzmenge oder die Dauer
des Kraftstoffeinspritzimpulses zur Motordrehzahl sowie
Motorlast in Beziehung gesetzt ist, eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge
für einen gegebenen Motorbetriebszustand bestimmt
und die tatsächlich einzuspritzende Kraftstoffmenge
durch Korrektur der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung
mit verschiedenen Zuständen oder Bedingungen
festgelegt. Um den Ausgang des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
mit einem Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis zu vergleichen,
damit ein Rückkopplungs- oder Rückführsignal erhalten
wird, wird ein Kennfeld in dem die Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnisse
darstellende Bezugswerte zu Motorbetriebszuständen
in Beziehung gesetzt sind, zur Bestimmung des Bezugswerts
in Übereinstimmung mit einem gegebenen Motorbetriebszustand
benutzt sowie der Ausgangswert des Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers mit dem Bezugswert verglichen, worauf
die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der Abweichung
des Ausgangswerts des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
vom Bezugswert korrigiert wird. Die herkömmlichen Vorrichtungen
oder Systeme zur Regelung eines Kraftstoff/Luftverhältnisses
sind jedoch nachteilig insofern, als, wie beschrieben
wurde, verschiedene Steuer- oder Kennfelder benötigt werden,
wie auch eine große Speicherkapazität erforderlich ist,
um diese Kennfelder zu speichern. Ferner müssen diese Steuer-
oder Kennfelder neu erstellt werden, wenn eine neue
Maschine entwickelt wird, wenn die Motorleistung- oder
-kenndaten geändert werden, wenn die Regelcharakteristiken
geändert werden oder wenn die Einspritzdüse geändert wird.
Des weiteren müssen im Fall eines Kennfeldes in dem die Dauer
des Kraftstoffeinspritzimpulses zum Motorbetriebszustand
in Beziehung gesetzt ist, die Längen der für die Motorbetriebsbedingungen
optimalen Einspritzimpulse überprüft und
revidiert werden, was wesentlich die Arbeitszeit für eine
Entwicklung und/oder Umgestaltung erhöht.
Im Hinblick auf die obigen Feststellungen ist es die primäre
Aufgabe der Erfindung, ein System zur Regelung eines
Kraftstoff/Luftverhältnisses zu schaffen, das zu einer wesentlichen
Vereinfachung gegenüber bekannten Systemen zum
gleichen Zweck führt und den Zeitaufwand bei Entwicklungsarbeiten
herabsetzt.
Die Aufgabe und deren Lösung wie auch weitere Ziele, Merkmale
und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf
die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform deutlich. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des grundsätzlichen
Aufbaus eines Systems zur Regelung eines Kraftstoff/
Luftverhältnisses gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine,
die mit einem System zur Regelung eines Kraftstoff/
Luftverhältnisses gemäß der Erfindung ausgestattet
ist;
Fig. 3 ein Blockdiagramm der von einem Steuergerät durchzuführenden
Steuerung;
Fig. 4 einen Flußplan zur Erläuterung der Arbeitsweise des
Steuergeräts;
Fig. 5 die Beziehung des Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnisses
zur Motorlast und -drehzahl;
Fig. 6 ein erstes Kennfeld in Form einer Tafel;
Fig. 7 ein zweites Kennfeld in Form einer Tafel;
Fig. 8 ein Diagramm über die Beziehung zwischen der Motorkühlwassertemperatur
und dem Kühlwassertemperatur-
Korrekturkoeffizienten;
Fig. 9 ein Diagramm über die Beziehung zwischen dem Ziel-
Kraftstoff/Luftverhältnis und dem Bezugswert.
Gemäß Fig. 1 umfaßt das System zur Regelung des Kraftstoff/
Luftverhältnisses gemäß der Erfindung eine Basis-Kraftstoffeinspritzmengen-
Recheneinrichtung 6, die eine Basis-
Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend der von einer Ansaugluftmengen-
Erfassungseinrichtung 9 ermittelten Ansaugluftmenge
bestimmt, so daß das Kraftstoff/Luftverhältnis gleich dem
stöchiometrischen Wert wird. Des weiteren umfaßt das System
eine Soll- oder Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis-Recheneinrichtung
7, die ein Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis in Übereinstimmung
mit dem von einer Betriebszustand-Erfassungseinrichtung
10 ermittelten Motorbetriebszustand bestimmt, und eine
Bezugswert-Recheneinrichtung 11, die in Übereinstimmung mit
dem Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis einen Bezugswert festlegt.
Dem System ist ferner eine Rückkopplungs-Koeffizient-
Recheneinrichtung 8 eingegliedert, die ein Ausgangssignal Vs
eines in einem Abgaskanal 12 angeordneten Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers 13 mit einem Ausgangssignal Vr der Bezugswert-
Recheneinrichtung 11 vergleicht und entsprechend der
Abweichung des Ausgangssignals vom Bezugswert einen Rückkopplungskoeffizienten
bestimmt. Schließlich ist dem System
noch eine End-Kraftstoffeinspritzmengen-Recheneinrichtung 5
eingegliedert, die die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge auf
der Grundlage des Verhältnisses des stöchiometrischen Kraftstoff/
Luftverhältnisses zum Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
und zum Rückkopplungskoeffizientne korrigiert, um eine End-
Kraftstoffeinspritzmenge
zu erhalten, und die eine Kraftstoff/
Luftverhältnis-Einstelleinrichtung 4 regelt. Diese
Einstelleinrichtung 4 empfängt das Ausgangssignal von der
End-Kraftstoffeinspritzmengen-Recheneinrichtung 5 und gibt
an Einspritzventile 3, die im Ansaugkanal 2 der Brennkraftmaschine
1 angeordnet sind, einen Kraftstoffeinspritzimpuls
mit einer Dauer ab, die der End-Kraftstoffeinspritzmenge
zu einer vorbestimmten Zündzeiteinstellung entspricht.
Bei dem Kraftstoff/Luftverhältnis-Regelsystem gemäß der Erfindung
wird das durch die Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis-
Recheneinrichtung 7 entsprechend dem auf ein Ziel-Kraftstoff/
Luftverhältnisfeld bezogenen Motorbetriebszustand
bestimmte Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis sowohl in der End-
Kraftstoffeinspritzmengen-Recheneinrichtung 5 wie auch in
der Bezugswert-Recheneinrichtung 11 verwendet, so daß einerseits
die Anzahl der Regelfelder und andererseits die erforderliche
Speicherkapazität herabgesetzt werden können. Da
der Motorbetriebszustand nicht unmittelbar auf die Kraftstoffeinspritzmenge
oder die Dauer des Kraftstoffeinspritzimpulses
in irgendeinem der Regelfelder bezogen ist, kann
ferner eine Überprüfung oder Revision der Regelfelder
falls eine Änderung in der Spezifikation der Maschine zu
berücksichtigen ist, relativ schwierigkeitslos durchgeführt
werden. Wenn nämlich die Kraftstoffeinspritzmenge oder Dauer
des Kraftstoffeinspritzimpulses unmittelbar auf den Motorbetriebszustand
in einem Feld bezogen werden, so wird in das
Feld eine große Informationsmenge eingegeben oder "gepackt",
was für eine Revision oder Korrektur des Feldes einen erheblichen
Zeit- und Arbeitsaufwand zur Folge hat. Wenn dagegen
die Beziehung zwischen dem Motorbetriebszustand und dem
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis im wesentlichen von der Spezifikation
der Maschine, vom Einspritzventil o. dgl. unabhängig
ist, so kann folglich das für die Berechnung des Ziel-
Kraftstoff/Luftverhältnisses nach dem Motorbetriebszustand verwendete
Kennfeld relativ leicht revidiert werden.
Gemäß Fig. 2 ist ein Kraftstoff-Einspritzventil 3 in einem
mit einem Brennraum 15 der Maschine 1 verbundenen Ansaugkanal
2 angeordnet, wobei dem Ansaugkanal 2 ein Luftfilter
16, ein Luftströmungsmengenfühler 17 und eine Drosselklappe
18 zugeordnet sind. Ein katalytischer Wandler 19 ist im Abgaskanal
12 der Maschine 1 angeordnet, während sich stromauf
von diesem Wandler 19 im Abgaskanal 12 ein Kraftstoff/
Luftverhältnisfühler
(Magerfühler) 13 befindet.
Das Kraftstoff/Luftverhältnis-Regelsystem in dieser Ausführungsform
regelt das Kraftstoff/Luftverhältnis des in den
Brennraum einzuführenden Kraftstoff-Luftgemischs, indem
es die vom Einspritzventil 3, das von einem Steuergerät
20 ausgegebenen Steuersignal gesteuert wird, einzuspritzende
Kraftstoffmenge regelt. Um den Motorbetriebszustand zu
bestimmen, werden dem Steuergerät 20 verschiedene Signale
eingegeben, und zwar ein Ansaugluftmengensignal vom Luftströmungsmengenfühler
17, ein die Öffnung der Drosselklappe
18 kennzeichnendes Drosselklappenöffnungssignal vom Drosselklappenstellungsfühler
21, ein von einem Verteiler 22
und einer Zündvorrichtung 23 erzeugtes Kurbelwinkelsignal,
ein Ansaugluft-Temperatursignal von einem Ansaugluft-Temperaturfühler
24, ein die Temperatur des Motorkühlwassers wiedergebendes
Kühlwasser-Temperatursignal von einem Kühlwasser-
Temperaturfühler 25 und ein Kraftstoff/Luftverhältnissignal
vom Kraftstoff/Luftverhältnisfühler 13. Das Steuergerät
20 regelt die vom Einspritzventil 3 einzuspritzende
Kraftstoffmenge sowie die Einspritzzeiteinteilung nach dem
Motorbetriebszustand. Das Steuergerät 20 steht mit einer
Batterie 26 in Verbindung.
Ferner erfüllt das Steuergerät 20 die Funktionen der Basis-
Kraftstoffeinspritzmengen-Recheneinrichtung 6, der Ziel-
Kraftstoff/Luftverhältnis-Recheneinrichtung 7, der Bezugswert-
Recheneinrichtung 11 der Rückkopplungskoeffizient-
Recheneinrichtung 8 und der End-Kraftstoffeinspritzmengen-
Recheneinrichtung 5, die in Fig. 1 gezeigt sind. Das bedeutet,
daß das Steuergerät 20 die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge
(Einspritzzeit) gemäß der Ansaugluftmenge bestimmt,
so daß das Kraftstoff/Luftverhältnis dem stöchiometrischen
Wert gleich wird, daß es das Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
nach dem Motorbetriebszustand bestimmt, daß es den Rückkopplungskoeffizienten
gemäß der Abweichung des Ausgangssignals
vom Kraftstoff/Luftverhältnisfühler 13 gegenüber dem Bezugswert
entsprechend dem stöchiometrischen Wert, wenn das tatsächliche
Kraftstoff-Luftverhältnis magerer ist als der
stöchiometrische Wert, bestimmt und daß es die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge
mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten
korrigiert, um die End-Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten.
Gemäß Fig. 3 wird zuerst ein Ansaugluftmengensignal Tp vom
Luftströmungsmengenfühler 17 für die Ansauglufttemperatur
durch einen Ansauglufttemperatur-Korrekturkoeffizienten
C Luft , der auf der Grundlage des Ausgangs vom Ansaugluft-
Temperaturfühler 24 bestimmt wird, kompensiert und dann
einer Berechnung des Basis-Kraftstoffeinspritzimpulses
(Tp × Ck) unterworfen. Gleichzeitig wird ein erstes Krafstoff/
Luftverhältnis AF 1 aus einer ersten Tafel M 1 entsprechend
der vom Kurbelwinkelsignal abgeleiteten Motordrehzahl
Ne sowie dem kompensierten Ansaugluftmengensignal ausgelesen.
Ferner wird ein zweites Kraftstoff/Luftverhältnis AF 2
aus einer zweiten Tafel M 2 in Übereinstimmung mit einer
vom Drosselklappenstellungsfühler 21 ausgegebenen Drosselklappenöffnung
Ta sowie der Motordrehzahl Ne ausgelesen.
Dann wird aus dem ersten sowie aus dem zweiten Kraftstoff/Luftverhältnis
AF 1 und AF 2 ein Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AF
abgeleitet.
Das Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AF wird zuerst für die
Temperatur des Motorkühlwassers durch einen Kühlwassertemperatur-
Koeffizienten Cw, der auf der Grundlage des Ausgangs
vom Kühlwasser-Temperaturfühler 25 bestimmt wird, kompensiert
und dann einer Berechnung eines Bezugswerts Vr und einer
Korrektur des Basis-Kraftstoffeinspritzimpulses unterworfen.
Das Ausgangssignal Vs des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
13 wird verstärkt und mit dem Bezugswert Vr durch einen Vergleicher
verglichen. Das Ausgangssignal vom Vergleicher wird
einer Berechnung eines Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten
Cfb durch eine Proportional-Integral-Regelung (PI-Regelung)
unterworfen. Spitzenwerte bei Signalumkehrungen in der PI-
Regelung werden ermittelt, um einen UntersuchungsKorrekturkoeffizienten
C Unt zu erhalten. Eine Beschleunigung oder
Verzögerung des Fahrzeugs wird mit Hilfe der Änderungsgeschwindigkeit
des Ansaugluftmengensignals Tp oder der Änderungsgeschwindigkeit
der Drosselklappenöffnung Ta erfaßt;
ein Beschleunigungszunahme-Korrekturkoeffizient C Be oder
ein Verzögerungszunahme-Korrekturkoeffizient C Ver werden
berechnet. Ferner wird das Anlassen der Maschine durch das
Kurbelwinkelsignal erfaßt; ein Korrekturkoeffizient Cs für
eine Zunahme nach dem Anlassen wird unter Berücksichtigung
der Kühlwassertemperatur berechnet. Ferner wird ein Rezirkulationsabnahme-
Korrekturkoeffizient C Rück berechnet. Der
Basis-Kraftstoffeinspritzimpuls wird auf der Grundlage der
auf diese Weise erhaltenen Korrekturkoeffizienten korrigiert
und gleichzeitig wird eine auf der Batteriespannung
beruhende unwirksame Einspritzeinheit Tv berechnet sowie der
Basis-Einspritzimpuls des weiteren auf der Grundlage der
unwirksamen Einspritzzeit Tv korrigiert, um einen End-
Kraftstoffeinspritzimpuls
zu erhalten. Der auf diese Weise erhaltene
End-Kraftstoffeinspritzimpuls wird an die Einspritzdüse
3 abgegeben. Die Kraftstoffeinspritzeinstellung wird durch
ein eigenes Steuersystem geregelt.
Die Arbeitsweise des Steuergeräts 20 wird unter Bezugnahme
auf den Flußplan von Fig. 4 im einzelnen erläutert, wobei
dieser Flußplan nur den Hauptteil einer Routine zur Berechnung
des End-Kraftstoffeinspritzimpulses zeigt.
Das Steuergerät 20 startet das System im Schritt S 1 und
liest im Schritt S 2 die Ausgänge der oben beschriebenen
Fühler, um den Betriebszustand der Maschine 1 zu ermitteln.
Im Schritt S 3 wird die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit To
(= Tp × Ck) auf der Grundlage des für die Ansauglufttemperatur
kompensierten Ansaugluftmengensignals Tp berechnet.
Die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit To entspricht der der
Ansaugluftmenge proportionalen Kraftstoffeinspritzmenge,
um das Kraftstoff/Luftverhältnis auf den stöchiometrischen
Wert (Luft/Kraftstoff = 14,7) zu bringen, und der Koeffizient
Ck ist ein Anpassungskoeffizient für den Luftströmungsmengenfühler
17 und die Einspritzdüse 3.
Dann wird im Schritt S 4 ein Ziel-Basis-Kraftstoff/Luftverhältnis
AF berechnet, das grundsätzlich auf die Motordrehzahl
Ne und die Motorlast (den Ansaugdruck Pb) bezogen ist,
so daß es im hohen Lastbereich fett und im mittleren sowie
niedrigen Lastbereich mager ist, wie die Fig. 5 zeigt. In
Übereinstimmung mit den in Fig. 5 gezeigten Kennkurven des
Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnisses führt eine geringe
Änderung in der Motorlast über die Grenze a zwischen dem
fetten und dem mageren Bereich hinaus zu einer abrupten Änderung
des Kraftstoff/Luftverhältnisses. Um das Kraftstoff/
Luftverhältnis ohne Erzeugung eines Stoßes präzis zu regeln,
wenn sich die Motorlast quer über die Grenze a ändert, werden
die erste sowie die zweite Tafel M 1 und M 2 für die Berechnung
des Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnisses AF benutzt.
In der ersten Tafel M 1 ist das erste Kraftstoff/Luftverhältnis
AF 1 auf die Motordrehzahl Ne und das Ansaugluftmengensignal
Tp bezogen, wie die Fig. 6 zeigt. Die Zahl in jedem
Flächenbereich der Fig. 6 kennzeichnet den Wert des ersten
Kraftstoff/Luftverhältnisses AF 1. In der zweiten Tafel M 2
ist das zweite Kraftstoff/Luftverhältnis AF 2 auf die Motordrehzahl Ne und die Drosselklappenöffnung
Ta bezogen, wie die Fig. 7 zeigt, wobei auch
hier die Zahl in jedem Flächenbereich den Wert des zweiten
Kraftstoff/Luftverhältnisses (Korrektur-Kraftstoff/Luftverhältnis
angibt. Das Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
AF wird durch Subtrahieren des zweiten Kraftstoff/Luftverhältnisses
AF 2 vom ersten Kraftstoff/Luftverhältnis AF 1,
also als AF = AF 1 - AF 2, erhalten.
Wenn beispielsweise der auf die Motordrehzahl Ne und die
Ansaugluftmenge Tp bezogene Motorbetriebszustand durch den
Punkt b in Fig. 6 wiedergegeben und die Drosselklappenöffnung
Ta gleich 60% ist, dann wird das erste Kraftstoff/Luftverhältnis
AF 1 aus der ersten Tafel M 1 mit 22 und das zweite
Kraftstoff/Luftverhältnis AF 2 aus der zweiten Tafel M 2 mit
8 bestimmt, so daß man ein Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
AF von 14 (22 - 8 = 14) erhält. Liegt die Drosselklappenöffnung
Ta im Bereich von 40-20%, dann wird das
zweite Kraftstoff/Luftverhältnis AF 2 fein mit 8 bis 2 festgesetzt,
so daß das Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
AF allmählich erhöht wird, womit es in den mageren Bereich
gebracht wird.
Im Schritt S 5 wird der Kühlwassertemperatur-Koeffizient Cw
auf der Grundlage des Erfassungssignals des Kühlwasser-Temperaturfühlers
25 berechnet. Im Schritt S 6 wird das im Schritt
S 4 berechnete Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AF auf
der Grundlage des Kühlwassertemperatur-Korrekturkoeffizienten
Cw korrigiert, um ein korrigiertes Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
AFD zu erhalten. Der Kühlwassertemperatur-Korrekturkoeffizient
Cw ist ein Wert, der nicht größer als 1 ist,
und er wird mit absinkender Kühlwassertemperatur vermindert,
wie die Fig. 8 zeigt, so daß das korrigierte Ziel-Kraftstoff/
Luftverhältnis AFD mit absinkender Kühlwassertemperatur
angereichert oder fetter wird. Steigt die Kühlwassertemperatur
wesentlich über 45°C an, so wird der Kühlwassertemperatur-
Koeffizient Cw an 1 angenähert, womit das korrigierte
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AFD im wesentlichen
gleich dem Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AF wird.
Im Schritt S 7 wird bestimmt, ob der Motorbetriebszustand
eine Rückkopplungsregelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses
erforderlich macht. Ist das korrigierte Ziel-Kraftstoff/
Luftverhältnis AFD nicht kleiner als 14,7 (mager), so wird
im Schritt S 7 bestimmt, daß die Rückkopplungsregelung ausgeführt
wird, im anderen Fall wird bestimmt, daß eine rückführungslose
(offene) Regelung durchgeführt wird.
Wenn die Durchführung der Rückkopplungsregelung (Rückführungssteuerung)
im Schritt S 7 entschieden wird, wird im
Schritt S 8 ein Bezugswert Vr für einen Vergleich des korrigierten
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnisses AFD mit dem Ausgang
Vs des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers 13, d. h. ein
Slicelevel, berechnet. Wie die Fig. 9 zeigt, ist der Bezugswert
VR eine Spannung, die auf das korrigierte Ziel-Kraftstoff/
Luftverhältnis AFD bezogen ist, so daß mit einem Anstieg
dieses korrigierten Verhältnisses AFD ebenfalls eine
Vergrößerung eintritt. Im Schritt S 9 wird der dem korrigierten
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AFD entsprechende Bezugswert
Vr mit dem Ausgang Vs des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
13 verglichen und ein Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient
Cfb berechnet. Im nächsten Schritt S 10 wird ein Untersuchungs-
Korrekturkoeffizient C Unt berechnet.
Der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient Cfb wird auf der
Grundlage der folgenden Gleichung berechnet, um eine PI-
Regelung zu erzielen:
Cfb = P + ∫ Δ Id R
Bei dieser Regelung wird der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient
Cfb so bestimmt, daß das in die Maschine einzuführende
Kraftstoff-Luftgemisch angereichert wird, wenn der Ausgang
Vs des Fühlers 13 größer ist als der Bezugswert Vr, d. h.,
wenn das ermittelte Kraftstoff/Luftverhältnis magerer ist
als das korrigierte Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AFD, und
daß das Kraftstoff-Luftgemisch abgemagert wird, wenn der
Fühlerausgang Vs kleiner als der Bezugswert Vr ist. Der
Wert P in der obigen Gleichung ist ein Wert, der gleichbleibend
addiert oder subtrahiert wird, wenn die Größenordnung
der Werte des Fühlerausgangs Vs und des Bezugswerts Vr umgekehrt
wird, und der Wert Δ I ist ein Wert, der bei jedem
vorbestimmten Kurbelwinkel zu subtrahieren oder zu addieren
ist. Die Werte P und Δ I werden, wie folgt, festgesetzt,
so daß der Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient Cfb oder das
Kraftstoff/Luftverhältnis des der Maschine zuzuführenden
Kraftstoff-Luftgemischs einer allmählichen Änderung während
des Leerlaufs unterliegen:
Der Untersuchungs-Korrekturkoeffizient C Unt wird durch
Addieren der Werte des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten
Cfb zur Zeit einer Umkehr im Anwachsen und Abnehmen des
Werts des Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten Cfb und durch
Nehmen eines Durchschnitts der Werte, wenn eine vorbestimmte
Anzahl der Werte addiert worden ist, erhalten. Wenn jedoch
der neueste Untersuchungs-Korrekturkoeffizient C Unt , so verwendet
wird, wie er ist, um die Basis-Kraftstoffeinspritzzeit
To zu korrigieren, so führt eine falsche Untersuchung zu
einer erheblichen Änderung im Kraftstoff/Luftverhältnis,
und demzufolge wird ein durch Addieren eines Viertels des
neuesten Untersuchungs-Korrekturkoeffizienten C Unt , zum vorherigen
Untersuchungs-Korrekturkoeffizienten C Unt erhaltener
Wert tatsächlich als der Untersuchungs-Korrekturkoeffizient
C Unt genommen.
Im Schritt S 11 werden weitere Korrekturkoeffizienten, wie
der Beschleunigungszunahme-Korrekturkoeffizient C Be , der
Verzögerungs-Korrekturkoeffizient C Ver , der Korrekturkoeffizient
Cs nach dem Anlassen, der Rezirkulations-Korrekturkoeffizient
C Rück , und die unwirksame Einspritzzeit Tv berechnet.
Dann wird im Schritt S 12 eine End-Kraftstoffeinspritzimpulsdauer
Ti berechnet, und Kraftstoff wird für eine
dieser End-Impulsdauer Ti entsprechende Zeit bei einer
vorbestimmten Zündzeiteinstellung eingespritzt
(Schritt S 13).
Die End-Kraftstoffeinspritzimpulsdauer Ti wird erhalten durch
Multiplizieren der im Schritt S 3 berechneten Basis-Einspritzzeit
To mit dem Verhältnis des stöchiometrischen Kraftstoff-
Luftverhältnisses (14,7) zum korrigierten, im Schritt S 6
berechneten Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AFD, womit die
dem korrigierten Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis AFD entsprechende
Kraftstoffeinspritzzeit erhalten wird, ferner durch
Erlangen einer korrigierten Kraftstoffeinspritzzeit, indem
die dem korrigierten Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis entsprechende
Kraftstoffeinspritzzeit mit einem durch Addieren
oder Subtrahieren der verschiedenen relevanten Korrekturkoeffizienten
zu oder von 1 erhaltenen Wert multipliziert wird,
und durch Addieren der unwirksamen Einspritzzeit Tv zur korrigierten
Kraftstoffeinspritzzeit.
Bei der oben beschriebenen speziellen Ausführungsform wird
das entsprechend dem Motorbetriebszustand berechnete Basis-
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis für die Motorkühlwassertemperatur
(Maschinentemperatur) kompensiert, um das korrigierte
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis zu erlangen, und dann wird
der Bezugswert, der das korrigierte Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
wiedergibt und einem Vergleich mit dem Ausgang des
Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers zu unterwerfen ist, berechnet.
Das ist gegenüber dem herkömmlichen System, in dem der
(das Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis wiedergebende)
einem Vergleich mit dem Ausgang des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
zu unterwerfende Bezugswert zuerst berechnet und
dann für die Motorkühlwassertemperatur kompensiert wird,
von Vorteil. Obwohl die Beziehung des Ausgangs des Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers zur Abgas-Sauerstoffkonzentration
linear ist, ist die Beziehung des Ausgangs des Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers zum Kraftstoff/Luftverhältnis
nicht linear, und demzufolge kann, wenn das Basis-Ziel-
Kraftstoff/Luftverhältnis zuerst berechnet und dann für die
Maschinentemperatur kompensiert wird, der Wert des tatsächlich
für einen gegebenen Wert des Korrekturkoeffizienten
geänderten Kraftstoff/Luftverhältnisses in Abhängigkeit von
dem Wert des Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnisses vor
der Korrektur variieren. Dadurch wird die Regelgenauigkeit
nachteilig beeinflußt. Dagegen kann bei dem System gemäß
der Erfindung, wobei das entsprechend dem Motorbetriebszustand
berechnete Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis zuerst
für die Motortemperatur kompensiert wird, um das korrigierte
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis zu erlangen, und dann der
das korrigierte Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis wiedergebende
sowie einem Vergleich mit dem Ausgang des Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers zu unterwerfende Bezugswert berechnet
wird, die Regelgenauigkeit nicht durch Eigenschaften des
Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers beeinflußt werden. Es wird
auch bevorzugt, eine Kompensation für verschiedene Motorbedingungen,
wie Änderung im Atmosphärendruck, Änderungen
mit dem Alter der Maschine oder in der Wahl der Betriebsart
(Leistungs- und Sparbetriebsart), vor einer Berechnung des
Bezugswerts vorzunehmen.
Ferner können die bei der beschriebenen Ausführungsform
durchgeführten Korrekturen außer der Rückkopplungskorrektur,
wenn es gewünscht wird, weggelassen werden.
Claims (6)
1. Vorrichtung zur Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses
einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kraftstoffeinspritzmenge
in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen
der Maschine berechnet und in Übereinstimmung
mit dem Ausgang eines Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers korrigiert
wird, gekennzeichnet durch eine Basis-Kraftstoffeinspritzmengen-
Recheneinrichtung (6), die eine dem stöchiometrischen
Kraftstoff/Luftverhältnis entsprechende Basis-
Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage der Ansaugluftmenge
berechnet, durch eine Ziel-Kraftstoff-Luftverhältnis-
Recheneinrichtung (7), die entsprechend dem Betriebszustand
der Maschine (1) ein Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
berechnet, durch eine Bezugswert-Recheneinrichtung
(11), die einen das Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
wiedergebenden, mit dem Ausgang des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
(13) zu vergleichenden Bezugswert berechnet,
durch eine einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten
entsprechend der Abweichung des Ausgangs des Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers vom Bezugswert berechnende
Einrichtung (8) und durch eine End-Kraftstoffeinspritzmengen-
Recheneinrichtung (5), die die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge
auf der Grundlage des Verhältnisses des
stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnisses zum Ziel-
Kraftstoff/Luftverhältnis und zum Rückkopplungskoeffizienten
korrigiert, um eine End-Kraftstoffeinspritzmenge
zu erhalten.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die End-Kraftstoffeinspritzmengen-Recheneinrichtung
(5) die End-Kraftstoffeinspritzmenge durch Multiplikation
der Basis-Kraftstoffeinspritzmenge mit dem Verhältnis
des stöchiometrischen Kraftstoff/Luftverhältnisses
zum Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis und zum Rückkopplungskoeffizienten
berechnet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch
eine Rückkopplungszustand-Bestimmungseinrichtung, die
die Durchführug der Rückkopplungsregelung bestimmt,
wenn das Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis in einem vorbestimmten
Bereich liegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem vorbestimmten Bereich das Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
magerer als das stöchiometrische Kraftstoff/Luftverhältnis
ist.
5. Vorrichtung zur Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses
einer Brennkraftmaschine, wobei eine Kraftstoffeinspritzmenge
in Übereinstimmung mit den Betriebszuständen
der Maschine berechnet und in Übereinstimmung mit dem
Ausgang eines Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers korrigiert
wird, gekennzeichnet durch eine Basis-Kraftstoffeinspritzmengen-
Recheneinrichtung (6), die entsprechend dem Betriebszustand
der Maschine eine Basis-Kraftstoffeinspritzmenge
berechnet, durch eine Basis-Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis-
Recheneinrichtung, die entsprechend dem Betriebszustand
der Maschine ein Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis
berechnet, durch eine das Basis-Ziel-Kraftstoff/
Luftverhältnis entsprechend einem Betriebszustand der
Maschine korrigierende Einrichtung, so daß ein korrigiertes
Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis erhalten wird, durch
eine Bezugswert-Recheneinrichtung (11), die einen das
korrigierte Ziel-Kraftstoff/Luftverhältnis wiedergebenden,
einem Vergleich mit dem Ausgang des Kraftstoff/Luftverhältnisfühlers
(13) zu unterwerfenden Bezugswert berechnet,
durch eine einen Rückkopplungs-Korrekturkoeffizienten
entsprechend der Abweichung des Ausgangs des Kraftstoff/
Luftverhältnisfühlers vom Bezugswert berechnende
Einrichtung und durch eine End-Kraftstoffeinspritzmengen-
Recheneinrichtung (5), die die Basis-Kraftstoffeinspritzmenge
auf der Grundlage des korrigierten Ziel-Kraftstoff/
Luftverhältnisses und des Rückkopplungskoeffizienten korrigiert,
um eine End-Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Betriebszustand der Maschine die Temperatur des Kühlwassers
der Maschine wiedergibt.
Applications Claiming Priority (2)
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| JP3019686A JPS62189341A (ja) | 1986-02-14 | 1986-02-14 | エンジンの空燃比制御装置 |
| JP3259086A JPS62191640A (ja) | 1986-02-17 | 1986-02-17 | エンジンの空燃比制御装置 |
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| DE3704691C2 DE3704691C2 (de) | 1993-06-03 |
Family
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