DE3714543A1

DE3714543A1 - Verfahren zum regeln des luft/kraftstoffverhaeltnisses fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3714543A1
Application number: DE19873714543
Authority: DE
Inventors: Toyohei Nakajima; Yasushi Okada; Toshiyuki Mieno; Nobuyuki Oono
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1987-11-05
Also published as: DE3714543C2; JP2947353B2; JPS62255551A; GB8710322D0; GB2189908B; GB2189908A; US4766870A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine.

Um die Höhe der Schadstoffe im Abgas zu verringern und den Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine zu verbessern, ist es gegenwärtig üblich, einen Sauerstoffkonzentrationssensor zu verwenden, der die Sauerstoffkonzentration im Maschinenabgas wahrnimmt, und eine Regelung mit Rückführung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des der Maschine gelieferten Gemisches auszuführen, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem Sollwert zu halten. Diese Regelung mit Rückführung erfolgt nach Maßgabe des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor.

Ein Sauerstoffkonzentrationssensor, der für eine derartige Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verwandt werden kann, arbeitet so, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, das sich proportional zur Sauerstoffkonzentration im Maschinenabgas ändert. Ein derartiger Sauerstoffkonzentrationssensor ist beispielsweise in der JP-OS 52-72 286 beschrieben und besteht aus einem sauerstoffionenleitenden festen elektrolytischen Element, das in Form einer flachen Platte mit Elektroden auf beiden Hauptflächen ausgebildet ist, wobei eine dieser Elektrodenflächen einen Teil einer Gasaufnahmekammer bildet. Diese Gasaufnahmekammer steht mit dem zu messenden Gas, d. h. dem Abgas, über eine Einlaßöffnung in Verbindung. Bei einem derartigen Sauerstoffkonzentrationssensor arbeitet das sauerstoffionenleitende feste elektrolytische Element und seine Elektroden als Sauerstoffpumpelement. Wenn ein Strom zwischen den Elektroden derart fließt, daß die Elektrode in der Gasaufnahmekammer zur negativen Elektrode wird, dann wird das Sauerstoffgas in der Gasaufnahmekammer neben dieser negativen Elektrode ionisiert und strömt das Sauerstoffgas durch das feste elektrolytische Element zur positiven Elektrode, um dort von der Außenfläche des Sensorelementes als gasförmiger Sauerstoff abgegeben zu werden. Der Stromfluß zwischen den Elektroden ist ein Grenzstromwert, der im wesentlichen konstant, d. h. im wesentlichen von Schwankungen in der anliegenden Spannung unbeeinflußt ist, und ist proportional zur Sauerstoffkonzentration im gemessenen Gas. Dadurch, daß die Höhe dieses Grenzstromes wahrgenommen wird, ist es somit möglich, die Sauerstoffkonzentration im gemessenen Gas zu bestimmen. Wenn ein derartiger Sauerstoffkonzentrationssensor jedoch dazu benutzt wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines einer Brennkraftmaschine gelieferten Gemisches über die Messung der Sauerstoffkonzentration im Maschinenabgas zu regeln, wird es nur möglich sein, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert zu regeln, der im armen Bereich relativ zum stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis liegt. Es ist nicht möglich, eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses so auszuführen, daß ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis beibehalten wird, das im reichen Bereich liegt. Ein Sauerstoffkonzentrationssensor, der einen Ausgangssignalpegel liefert, der sich proportional zur Sauerstoffkonzentration im Maschinenabgas sowohl für den reichen als auch den armen Bereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ändert, ist in der JP-OS 59-1 92 955 beschrieben. Dieser Sensor besteht aus zwei sauerstoffionenleitenden festen elektrolytischen Elementen, von denen jedes als flache Platte mit Elektroden ausgebildet ist. Zwei gegenüberliegende Elektrodenflächen, d. h. eine Fläche jedes der festen elektrolytischen Elemente, bilden einen Teil einer Gasaufnahmekammer, die über eine Einlaßöffnung mit dem zu messenden Gas in Verbindung steht. Die andere Elektrode eines der festen elektrolytischen Elemente ist der Außenluft zugewandt. Bei diesem Sauerstoffkonzentrationssensor arbeiten eines der festen elektrolytischen Elemente und seine Elektroden als Sauerstoffkonzentrationssensorelement, während das andere feste elektrolytische Element und seine Elektroden als Sauerstoffpumpelement arbeiten. Wenn die Spannung, die zwischen den Elektroden des Sauerstoffkonzentrationssensorelementes entwickelt wird, unter einem Bezugsspannungswert liegt, dann wird der Strom den Elektroden des Sauerstoffpumpelementes derart geliefert, daß die Sauerstoffionen durch das Sauerstoffpumpelement zur Elektrode desjenigen Elementes strömen, das sich in der Gasaufnahmekammer befindet. Wenn die zwischen den Elektroden des Sensorelementes entwickelte Spannung über dem Bezugsspannungswert liegt, dann wird den Elektroden des Sauerstoffpumpelementes ein Strom derart geliefert, daß die Sauerstoffionen durch dieses Element zur Sauerstoffpumpelementeelektrode strömen, die auf der der Gasaufnahmekammer gegenüberliegenden Seite liegt. In dieser Weise wird ein Wert des Stromflusses zwischen den Elektroden des Sauerstoffpumpelementes erhalten, der sich proportional zur Sauerstoffkonzentration des gemessenen Gases ändert, und zwar sowohl im reichen als auch im armen Bereich des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses.

Wenn jedoch ein derartiger Sauerstoffkonzentrationssensor verwandt wird, der ein Ausgangssignal erzeugt, das sich proportional zur Sauerstoffkonzentration ändert, werden normalerweise Änderungen in der Charakteristik des Sensors mit der Zeit sowie Verschlechterungen des Sensors auftreten. Das hat zur Folge, daß die Genauigkeit, mit der ein Grundwert, der unter Verwendung des Sauerstoffkonzentrationssensors festgelegt wird, zu einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis in Beziehung steht, verringert wird, so daß Fehler auftreten werden. Eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, besteht darin, Kompensationswerte zum Kompensieren der Fehler im Grundwert zusätzlich zum Ausgangssignal vom Sauerstoffkonzentrationssensor zu berechnen und diese Kompensationswerte als Daten an Speicherplätzen zu speichern, die jeweils nach Maßgabe des jeweiligen Maschinenarbeitsbereiches zum Zeitpunkt der Berechnung eines Kompensationswertes bestimmt sind. Wenn die Berechnung des Ausgangswertes in diesem Fall erfolgen soll, dann wird ein geeigneter Kompensationswert, der den laufenden Arbeitsverhältnissen der Maschine entspricht, über eine Suche in den gespeicherten Daten erhalten und wird der in dieser Weise erhaltene Kompensationswert dazu benutzt, den Grundwert zu kompensieren. Bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine werden jedoch gewisse Unterschiede zwischen den jeweiligen angesaugten Luftmengen auftreten, die den verschiedenen Zylindern geliefert werden, selbst wenn die Arbeitsverhältnisse aller Zylinder im übrigen gleich sind. Das beruht auf Faktoren wie beispielsweise der Genauigkeit der Bauteile und Abweichungen in der Form des Ansaugrohres. Ungleichmäßigkeiten werden dadurch zwischen den Luft/Kraftstoff-Verhältnissen des den jeweiligen Zylindern gelieferten Gemisches auftreten. Wenn der obenerwähnte Kompensationswert somit auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor berechnet wird, kann es unmöglich sein, eine gewünschte Verbesserung in der Wirksamkeit der Verringerung der Schadstoffe im Abgas zu erzielen.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, die einen Sauerstoffkonzentrationssensor verwendet, der ein Ausgangssignal erzeugt, das sich proportional zur Sauerstoffkonzentration ändert, indem Kompensationswerte genau zum Kompensieren der Fehler eines Grundwertes berechnet werden, um dadurch eine hohe Genauigkeit der Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und eine stärkere Verringerung der Schadstoffe im Abgas zu erzielen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses werden bei Maschinenarbeitsverhältnissen, bei denen die Abweichung eines ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter einem bestimmten Wert liegt, wobei das ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor erhalten wird, jeweilige Kompensationswerte für die einzelnen Zylinder der Maschine berechnet und fortgeschrieben, wobei diese Kompensationswerte nach Maßgabe der Änderungen in der Höhe des ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses berechnet werden.

Durch die Erfindung wird insbesondere ein Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Mehrzylinder- Brennkraftmaschine geschaffen, die mit wenigstens einem Sauerstoffkonzentrationssensor versehen ist, der im Abgasleitungssystem der Brennkraftmaschine angebracht ist und ein Ausgangssignal erzeugt, das sich proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine ändert, bei dem ein Grundwert für die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nach Maßgabe einer Vielzahl von Maschinenarbeitsparametern bezüglich der Maschinenlast festgelegt wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine gelieferten Gemisches auf der Grundlage des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor ermittelt wird, der Grundwert mit wenigstens einem ersten Kompensationswert, der nach Maßgabe einer Abweichung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das unter Verwendung des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor ermittelt wird, vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis gebildet wird, und mit einem zweiten Kompensationswert kompensiert wird, der nach Maßgabe eines Fehlers des Grundwertes gebildet wird, um dadurch einen Ausgangswert bezüglich des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu bestimmen, und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches nach Maßgabe dieses Ausgangswertes geregelt wird, wobei das erfindungsgemäße Verfahren sich dadurch auszeichnet, daß Arbeitsverhältnisse der Maschine wahrgenommen werden, bei denen die Abweichung des ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter einem bestimmten Wert liegt, und während dieser Arbeitsverhältnisse jeweilige einzelne Werte des zweiten Kompensationswertes für die jeweiligen Zylinder der Maschine berechnet und fortgeschrieben werden, wobei jede dieser Berechnungen nach Maßgabe der Höhe der Änderung des ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine elektronische Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung, die nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses arbeitet,

Fig. 2 den inneren Aufbau einer Sensoreinheit eines Sauerstoffkonzentrationssensors,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer elektronischen Steuereinheit ECU,

Fig. 4, 5 und 6 in Flußdiagrammen die Arbeitsweise einer Zentraleinheit CPU,

Fig. 7 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl N _e und einem Kompensationskoeffizienten G,

Fig. 8 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen der Maschinendrehzahl N _e und der Arbeitsleistung eines Sauerstoffkonzentrationssensors bei der Wahrnehmung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der einzelnen Zylinder und

Fig. 9 bis 11 in Diagrammen Anordnungen der Abgaszweigleitungen und Sauerstoffkonzentrationssensoren für Brennkraftmaschinen mit jeweils verschiedener Anzahl von Zylindern.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine elektronische Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung für eine Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung, die nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses arbeitet. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Abgaszweigleitungen 2 der jeweiligen Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 1, die im folgenden als erster bis vierter Zylinder bezeichnet werden, so angeordnet, daß der Rohrabschnitt 2 a des ersten Zylinders, d. h. der Rohrabschnitt, der so angeschlossen ist, daß er das Abgas vom ersten Zylinder der Maschine 1 aufnimmt, und der Rohrabschnitt 2 d des vierten Zylinders zu einem gemeinsamen Rohrabschnitt 2 e zusammenlaufen, während der Rohrabschnitt 2 b des zweiten Zylinders und der Rohrabschnitt 2 c des dritten Zylinders zu einem gemeinsamen Rohrabschnitt 2 f zusammenlaufen. Die gemeinsamen Rohrabschnitte 2 e und 2 f laufen stromabwärts von den Stellen, an denen die Abschnitte 2 a bis 2 d zusammenlaufen, zu einem gemeinsamen Rohrabschnitt 2 g zusammen. Der gemeinsame Rohrabschnitt 2 g ist mit einem Abgasrohr 3 verbunden. Im Abgasrohr 3 ist ein katalytischer Wandler 10 angeordnet.

Sensoreinheiten 4, 5 aus einem ersten und einem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor jeweils sind in den gemeinsamen Rohrabschnitten 2 e und 2 f jeweils angeordnet. Die Eingänge und die Ausgänge der Sensoreinheiten 4, 5 sind mit einer elektronischen Steuereinheit ECU 6 verbunden.

Jede Sensoreinheit 4, 5 hat den inneren Aufbau, der in Fig. 2 dargestellt ist. Ein Schutzgehäuse der Sensoreinheit enthält ein sauerstoffionenleitendes festes elektrolytisches Element 12, das in der dargestellten Weise eine etwa rechteckige Form haben kann. Eine Gasaufnahmekammer 13 ist im Inneren des festen elektrolytischen Elementes 12 gebildet und steht über eine Einlaßöffnung 14 mit dem Abgas an der Außenseite des festen elektrolytischen Elementes 12 in Verbindung, das das zu messende Gas bildet. Die Einlaßöffnung 14 ist so angeordnet, daß das Abgas leicht vom Inneren des Abgasrohres in die Gasaufnahmekammer 13 strömen kann. Es ist zusätzlich eine Außenluftbezugskammer 15 im festen elektrolytischen Element 12 gebildet, in die Außenluft eingeführt wird. Die Außenluftbezugskammer 15 ist von der Gasaufnahmekammer 13 durch einen Teil des festen elektrolytischen Elementes 12 getrennt, der als Trennwand dient. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind jeweils Elektrodenpaare 17 a, 17 b und 16 a, 16 b an der Trennwand zwischen den Kammern 13 und 15 und an der Wand der Kammer 15 auf der der Kammer 13 gegenüberliegenden Seite dieser Kammer ausgebildet. Das feste elektrolytische Element 12 arbeitet in Verbindung mit den Elektroden 16 a und 16 b als Sauerstoffpumpelement 18 und in Verbindung mit den Elektroden 17 a und 17 b als Sensorelement 19. Ein Heizelement 20 ist an der Außenfläche der Außenluftbezugskammer 15 angebracht. Die Sensoreinheit 5 des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors ist in derselben Weise wie die Sensoreinheit 4 ausgebildet.

Das sauerstoffionenleitende feste elektrolytische Element 12 besteht aus ZrO₂ (Zirkondioxid), während die Elektroden 16 a bis 17 b jeweils aus Platin gebildet sind.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, enthält die ECU 6 einen Sauerstoffkonzentrationssensorsteuerteil, der aus einem Differentialverstärker 21, einer Bezugsspannungsquelle 22 und Widerständen 23 und 24 besteht. Zunächst wird im folgenden die Art des Anschlusses des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors an die ECU 6 beschrieben. Die Elektrode 16 b des Sauerstoffpumpelementes 18 und die Elektrode 17 b des Sensorelementes 19 liegen jeweils an Masse. Die Elektrode 17 a des Sensorelementes 19 ist mit einem Eingang des Operationsverstärkers 21 verbunden, der eine Ausgangsspannung nach Maßgabe des Unterschiedes zwischen der Spannung, die zwischen den Elektroden 17 a, 17 b auftritt, und der Ausgangsspannung der Bezugsspannungsquelle 22 erzeugt. Die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 22 entspricht dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und beträgt beispielsweise 0,4 V. Der Ausgang des Operationsverstärkers 21 ist über den Stromaufnahmewiderstand 23 mit der Elektrode 16 a des Sauerstoffpumpelementes 18 verbunden. Die Anschlüsse des Stromaufnahmewiderstandes 23 bilden die Ausgänge des Sauerstoffkonzentrationssensors und sind mit der Steuerschaltung 25 verbunden, die als Mikroprozessor ausgebildet ist. Der Steuerteil des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors besteht aus einem Differentialverstärker 26, einer Bezugsspannungsquelle 27 und einem Widerstand 28 und ist in derselben Weise wie der des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors mit der Steuerschaltung 25 verbunden.

Ein Drosselventilöffnungssensor 31, der eine Ausgangsspannung nach Maßgabe des Öffnungsgrades des Drosselventils 7 erzeugt und der in Form eines Potentiometers ausgebildet sein kann, ist mit der Steuerschaltung 25 verbunden, mit der gleichfalls ein Absolutdrucksensor 32 verbunden ist, der im Ansaugrohr 8 an einer Stelle stromabwärts vom Drosselventil 7 angeordnet ist und eine Ausgangsspannung erzeugt, deren Pegel sich nach Maßgabe des Absolutdruckes im Ansaugrohr 8 ändert. Ein Wassertemperatursensor 33, der eine Ausgangsspannung erzeugt, deren Pegel sich nach Maßgabe der Temperatur des Maschinenkühlwassers ändert, ein Ansauglufttemperatursensor 34, der nahe einer Luftansaugöffnung 28 angeordnet ist und ein Ausgangssignal mit einem Pegel erzeugt, der nach Maßgabe der Temperatur der angesaugten Luft bestimmt ist, und Kurbelwellenwinkelsensoren 35 a und 35 b, die synchron mit der Drehung der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine 1 Signalimpulse erzeugen, sind gleichfalls mit der Steuerschaltung 25 verbunden. Der Kurbelwellenwinkelsensor 35 a erzeugt einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn sich die Kurbelwelle um 180° dreht. Der Kurbelwellenwinkelsensor 35 b erzeugt einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn sich die Kurbelwelle um 720° dreht. Die Einspritzer 36 a bis 36 d sind in den Ansaugzweigrohren 9 in der in Fig. 1 dargestellten Weise an Stellen nahe den nicht dargestellten Ansaugventilen der Maschine 1 angebracht.

Die Steuerschaltung 25 enthält Analog/Digital-Wandler 39 und 40, an denen jeweils die Spannungen, die über den Stromaufnahmewiderständen 23 und 28 entwickelt werden, als Differentialeingangssignale liegen und die diese Spannungen in jeweilige digitale Signale umwandeln. Die Steuerschaltung 25 enthält auch eine Pegelumwandlungsschaltung 41, die eine Pegelumwandlung jedes der Ausgangssignale vom Drosselventilöffnungssensor 31, vom Absolutdrucksensor 32, vom Luftansaugtemperatursensor 34 und vom Wassertemperatursensor 33 durchführt. Die sich ergebenden, in ihrem Pegel umgewandelten Signale von der Pegelumwandlungsschaltung 41 liegen an den Eingängen eines Multiplexers 42. Die Steuerschaltung 25 enthält gleichfalls einen Analog/Digital-Wandler 43, der die Ausgangssignale vom Multiplexer 42 in eine digitale Form umwandelt, wellenformende Schaltungen 44 und 55, die eine Wellenformung der Ausgangssignale von den Kurbelwellenwinkelsensoren 35 a und 35 b durchführen, um jeweils Signalimpulse für den oberen Totpunkt als Ausgangssignale zu erzeugen, und einen Zähler 45, der die Anzahl an Taktimpulsen, die von einer nicht dargestellten Taktimpulsgeneratorschaltung erzeugt werden, während jedes Intervalls zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen für den oberen Totpunkt von den wellenformenden Schaltungen 44 und 55 zählt. Die Steuerschaltung 25 enthält weiterhin Treiberschaltungen 46 a bis 46 d zum Betreiben einer Gruppe von Kraftstoffeinspritzern 36 a bis 36 d, eine Zentraleinheit CPU 47, die die digitalen Rechenvorgänge nach Maßgabe eines Programms durchführt, einen Festspeicher ROM 48, in dem die verschiedenen Arbeitsprogramme und Daten gespeichert sind, und einen Speicher mit direktem Zugriff RAM 49. Die Analog/Digital-Wandler 40 und 43, der Multiplexer 42, der Zähler 45, die Treiberschaltungen 46 a, 46 b, die CPU 47, der ROM 48 und der RAM 49 sind miteinander über eine Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung 50 verbunden. Die von dem Kurbelwellenwinkelsensor 35 a erzeugten Signalimpulse für den oberen Totpunkt werden von der wellenformenden Schaltung 44 der CPU 47 geliefert, während zusätzlich ein Bezugszylindersignal, das vom Kurbelwellenwinkelsensor 35 b erzeugt wird und über die wellenformende Schaltung 55 übertragen wird, an der CPU 47 liegt. Die Steuerschaltung 25 enthält gleichfalls eine Heizstromversorgungsschaltung 41, die beispielsweise ein Schaltelement enthalten kann, das auf einen Heizstromversorgungsbefehl von der CPU 47 anspricht, um eine Spannung an die Anschlüsse des Heizelementes 20 zu legen und dadurch dieses mit Heizstrom zu versorgen, damit das Heizelement 20 Wärme erzeugt. Der RAM 49 ist ein nicht löschbarer Sicherheitsspeicher, dessen Inhalt auch dann nicht gelöscht wird, wenn der nicht dargestellte Zündschalter der Maschine ausgeschaltet wird.

Daten, die einen Pumpstromwert I _P wiedergeben, der dem Stromfluß durch das Sauerstoffpumpelement 18 des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors entspricht, und die vom Analog/ Digital-Wandler 39 übertragen werden, Daten, die einen Pumpstromwert I _P, der dem Stromfluß durch das Sauerstoffpumpelement 52 des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors entsprechen, und die vom Analog/Digital-Wandler 40 übertragen werden, werden zusammen mit Daten, die den Grad der Drosselventilöffnung R _th wiedergeben, Daten, die den Absolutdruck P _BA im Ansaugrohr wiedergeben und Daten, die die Kühlwassertemperatur T _W und die Ansauglufttemperatur T _A wiedergeben, und die jeweils durch den Analog/Digital-Wandler 43 gewählt und übertragen werden, der CPU 47 über die Eingabe/Ausgabe- Sammelleitung 50 geliefert. Zusätzlich werden Daten, die den Zählwert des Zählers 45 ausdrücken, der während jeder Periode der Impulse für den oberen Totpunkt erreicht wird, gleichfalls über die Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung 50 der CPU 47 geliefert.

Im folgenden wird zunächst die Ermittlung der Sauerstoffkonzentration durch den ersten Sauerstoffkonzentrationssensor beschrieben. Wenn die Pumpstromversorgung des Sauerstoffpumpelements 18 beginnt und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine 1 gelieferten Gemisches zu diesem Zeitpunkt im armen Bereich liegt, dann wird die Spannung, die zwischen den Elektroden 17 a und 17 b des Sensorelementes 19 erzeugt wird, unter der Ausgangsspannung von der Bezugsspannungsquelle 22 liegen, was zur Folge hat, daß der Ausgangsspannungspegel vom Differentialverstärker 21 positiv sein wird. Diese positive Spannung liegt an der Reihenschaltung aus dem Widerstand 23 und dem Sauerstoffpumpelement 18. Dadurch fließt ein Pumpstrom von der Elektrode 16 a zur Elektrode 16 b des Sauerstoffpumpelementes 18, so daß der Sauerstoff in der Gasaufnahmekammer 13 durch die Elektrode 16 b ionisiert wird und durch das Innere des Sauerstoffpumpelementes 18 von der Elektrode 16 b aus strömt, um von der Elektrode 16 a als gasförmiger Sauerstoff abgegeben zu werden. In dieser Weise wird Sauerstoff aus dem Inneren der Gasaufnahmekammer 13 abgezogen.

Als Folge dieses Abziehens von Sauerstoff aus der Gasaufnahmekammer 13 wird ein Unterschied in der Sauerstoffkonzentration zwischen dem Abgas in der Gasaufnahmekammer 13 und der Außenluft in der Außenluftbezugskammer 15 auftreten. Dadurch wird eine Spannung V _S zwischen den Elektroden 17 a und 17 b des Sensorelementes 19 mit einem Pegel erzeugt, der durch diesen Unterschied in der Sauerstoffkonzentration bestimmt ist, wobei diese Spannung V _S am invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 21 liegt. Die Ausgangsspannung vom Differentialverstärker 21 ist proportional zum Spannungsunterschied zwischen der Spannung V _S und der Spannung, die von der Bezugsspannungsquelle 22 erzeugt wird, so daß auch der Pumpstrom proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas ist. Der Pumpstromwert wird als Wert einer Spannung ausgegeben, die zwischen den Anschlüssen des Stromaufnahmewiderstandes 23 auftritt.

Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis im reichen Bereich liegt, dann wird die Spannung V _S über der Ausgangsspannung der Bezugsspannungsquelle 22 liegen, so daß die Ausgangsspannung vom Differentialverstärker 21 von einem positiven auf einen negativen Wert umgekehrt wird. Auf diesen negativen Wert der Ausgangsspannung ansprechend, wird der Pumpstrom, der zwischen den Elektroden 16 a und 16 b des Sauerstoffpumpelementes 18 fließt, verringert und wird die Richtung umgekehrt, in der der Strom fließt. Da somit die Richtung, in der der Pumpstrom fließt, nun von der Elektrode 16 b zur Elektrode 16 a geht, wird der Sauerstoff durch die Elektrode 16 a ionisiert, so daß der Sauerstoff in Form von Ionen durch das Sauerstoffpumpelement 18 auf die Elektrode 16 b übertragen wird, um in Form von gasförmigem Sauerstoff in die Gasaufnahmekammer 13 abgegeben zu werden. In dieser Weise wird Sauerstoff in die Gasaufnahmekammer 13 gezogen. Die Pumpstromversorgung wird dabei so gesteuert, daß die Sauerstoffkonzentration in der Gasaufnahmekammer 13 auf einem konstanten Wert gehalten wird, indem Sauerstoff in die Kammer 13 und aus der Kammer 13 gezogen wird, so daß der Pumpstrom I _P dieses Sensors immer proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas sowohl für eine Arbeit mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis im armen als auch im reichen Bereich sein wird. Die Arbeitsweise des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors ist mit der des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors identisch, und der Pumpstrom I _P des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors ist gleichfalls proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas sowohl für eine Arbeit im reichen Bereich als auch im armen Bereich.

Die Arbeitsabfolge eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird im folgenden anhand der Arbeitsflußdiagramme für die CPU 47 beschrieben, die in Fig. 6 dargestellt sind.

Immer dann, wenn ein Impuls für den oberen Totpunkt erzeugt wird, erzeugt die CPU 47 ein internes Unterbrechungssignal und wird ein Kraftstoffversorgungsprogramm auf dieses Unterbrechungssignal ansprechend ausgeführt. Das Kraftstoffversorgungsprogramm ist in den Fig. 4a und 4b dargestellt. Zunächst wird entschieden, ob die Aktivierung des ersten und zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors abgeschlossen ist oder nicht (Schritt 61). Diese Entscheidung basiert auf der Zeit, die seit Beginn der Heizstromversorgung für die jeweiligen Heizelemente dieser Sauerstoffkonzentrationssensoren vergangen ist, oder kann auf der Kühlwassertemperatur T _W basieren. Wenn entschieden wird, daß die Aktivierung der Sensoren abgeschlossen ist, wird ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF _TAR nach Maßgabe verschiedenartiger Daten festgelegt (Schritt 62). Der Wert von AF _TAR kann beispielsweise über eine Suche in einer AF _TAR-Datenliste festgelegt werden, die vorher im ROM 48 gespeichert ist, wobei diese Suche nach Maßgabe der laufenden Arbeitsverhältnisse der Maschine, d. h. mit dem Speicherlistenplatz, durchgeführt wird, von dem ein Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältniswert erhalten wird, der den Arbeitsverhältnissen entspricht. Die Maschinenarbeitsverhältnisse werden auf der Grundlage der Maschinendrehzahl N _e und des Absolutdruckes P _BA im Ansaugrohr beurteilt. Die Nummer des Zylinders, der mit Kraftstoff als Folge der laufenden Ausführung des Kraftstoffversorgungsprogramms zu versorgen ist, wird dann festgelegt. Der in dieser Weise bestimmte Zylinder wird im folgenden als der j-te Zylinder bezeichnet (Schritt 63). Der Pumpstrom I _P des Sauerstoffkonzentrationssensors, dessen Sensoreinheit 4 oder 5 im gemeinsamen Rohrabschnitt 2 e oder 2 f angeordnet ist, der dem j-ten Zylinder entspricht, wird dann durch die CPU 47 eingelesen (Schritt 64). Die Kraftstoffversorgung der Zylinder erfolgt in der Reihenfolge erster Zylinder - dritter Zylinder - vierter Zylinder - zweiter Zylinder. Der j-te Zylinder wird unter Bezug auf den ersten Zylinder bestimmt. Unmittelbar vor der Erzeugung des Impulses für den oberen Totpunkt, der dem ersten Zylinder entspricht, d. h. des Impulses für den oberen Totpunkt, der die Ausführung des Kraftstoffversorgungsprogramms zum Versorgen des ersten Zylinders mit Kraftstoff anstößt, wird insbesondere ein Bezugszylindersignal erzeugt. Wenn der j-te Zylinder der erste oder der vierte Zylinder ist, dann wird der Pumpstrom I _P vom ersten Sauerstoffkonzentrationssensor eingelesen, während dann, wenn der j-te Zylinder der zweite oder dritte Zylinder ist, der Pumpstrom I _P vom zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor eingelesen wird. Das ermittelte Luft/Kraftstoff- Verhältnis AF _ACT, das von dem in dieser Weise eingelesenen Pumpstrom I _P wiedergegeben wird, wird aus einer AF _ACT- Datenliste erhalten, die vorher im ROM 48 gespeichert ist. Der AF _ACT-Wert für den j-ten Zylinder, der in dieser Weise erhalten wird, wird dann im Speicher gespeichert (Schritt 65). Diese Speicherung des AF _ACT-Wertes muß wenigstens abgeschlossen sein, bevor n _AVE-Zyklen anschließend an den Impuls für den oberen Totpunkt des j-ten Zylinders abgelaufen sind, wobei n _AVE beim vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich 1 ist. Ein Zyklus ist als die Zeit definiert, die vergeht, bis der Kurbelwinkel 720° nach der Erzeugung des Impulses für den oberen Totpunkt erreicht. Nachdem das laufende ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF _ACT für den j-ten Zylinder erhalten ist, wird dieser Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses den anderen Werten des ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses AF _ACT zuaddiert, die während der n _AVE-Zyklen erhalten wurden. Das heißt insbesondere, daß im Fall einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF _ACT für den j-ten Zylinder und die Werte von AF _ACT, die vorher für die restlichen drei Zylinder während der vorhergehenden n _AVE-Ausführungen dieses Programms jeweils, d. h. während der vorhergehenden drei Ausführungen, wenn n _AVE=1, erhalten und gespeichert wurden, zusammenaddiert werden. Der sich ergebende Wert wird dann durch 4n _AVE, d. h. durch 4 dividiert, wenn n _AVE= 1, um dadurch ein mittleres Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF _AVE zu berechnen (Schritt 66). Die Abweichung DAF _AVE dieses mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses AF _AVE vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF _TAR wird dann berechnet (Schritt 67). Der Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungskompensationkoeffizient K _02(n-1), der während einer vorhergehenden Ausführung des Programms erhalten und gespeichert wurde, wird dann ausgelesen, und es wird anschließend ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungskompensationskoeffizient K₀₂ dadurch berechnet, daß die Abweichung DAF _AVE mit einem K₀₂-Rückkopplungsintegralkoeffizienten K _I multipliziert und das Ergebnis dieser Multiplikation dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungskompensationskoeffizienten K _02(n-1) zuaddiert wird, der ausgelesen wurde (Schritt 68). Es erfolgt dann eine Entscheidung, ob der Absolutwert der Abweichung DAF _AVE kleiner als ein vorbestimmter Wert DAF₁ ist oder nicht (Schritt 69). Wenn | DAF _AVE | DAF₁ ist, dann wird entschieden, ob der Absolutwert von DAF _AVE kleiner als ein bestimmter Wert DAF₂ ist oder nicht, wobei DAF₁<DAF₂ (Schritt 72). Wenn | DAF _AVE |<DAF₁ ist, dann gibt das andererseits an, daß die Abweichung DAF _AVE außerordentlich klein ist, und wird ein automatischer Regelkompensationskoeffizient K _REF(j) für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den j-ten Zylinder unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet und wird das Ergebnis am Speicherplatz (a, b) in einer K _REF(j)-Datenliste gespeichert (Schritt 70).

K _REF(j) = K _{REF(j) (n-1)} + C _REF (AF _AVE × K ₀₂ - AF _TAR ) (1)

In der obigen Gleichung ist K _{REF(j) (n-1)} ein Wert dieses Kompensationskoeffizienten, der während einer vorhergehenden Ausführung dieses Programms erhalten und gespeichert wurde und der vom RAM 49 ausgelesen wird. C _REF ist ein Konvergenzkoeffizient für eine gleichförmige Lernregelung für alle Zylinder. Der Wert a im Speicherplatz (a, b) ist einer der Werte 1, 2 . . . x, der nach Maßgabe der Maschinendrehzahl N _e bestimmt ist, während der Wert b einer der Werte 1, 2 . . . y ist, der nach Maßgabe des Absolutdruckes P _BA im Ansaugrohr bestimmt ist.

Wenn der Kompensationskoeffizient K _REF(j) durch die Ausführung des Schrittes 70 berechnet und fortgeschrieben ist, wird der Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungskompensationskoeffizienten K₀₂, der im Schritt 68 berechnet wurde, übermäßig hoch sein. In diesem Fall wird daher K₀₂ unter Verwendung der folgenden Gleichung (2) berechnet (Schritt 71). Dann wird der Schritt 72 ausgeführt.

K ₀₂ = K ₀₂ - C _REF (AF _AVE · K ₀₂ - AF _TAR ) (2)

Wenn im Schritt 72 beurteilt wird, daß | DAF _AVE |<DAF₂ ist, dann wird der Grad der Drosselventilöffnung R _th ermittelt und eingelesen, wird der Wert für den Grad der Drosselventilöffnung R _{th (n-1)}, der während einer vorhergehenden Ausführung dieses Programms erhalten und gespeichert wurde, ausgelesen und wird entschieden, ob die Änderung im Grad der Drosselventilöffnung zwischen dem Drosselventilöffnungsgrad R _th, der während dieser Ausführung des Programms ermittelt wird, und dem Wert R _{th (n-1)} kleiner als ein bestimmter Wert ΔR₁ ist oder nicht (Schritt 73). Wenn ΔR _th<ΔR₁ ist, dann wird der Absolutdruck P _BA im Ansaugrohr ermittelt und als laufender Ermittlungswert eingelesen und wird das Maß an Änderung Δ P _BA zwischen dem ermittelten Wert Δ P _BA(n-1) und dem laufenden ermittelten Wert P _BA berechnet. Es wird entschieden, ob das Maß an Änderung Δ P _BA unter einem vorbestimmten Wert Δ P _{BA 1} liegt oder nicht (Schritt 74).Wenn Δ P _BA<Δ P _{BA 1} ist, dann wird entschieden, ob der Absolutwert des Unterschiedes zwischen dem laufenden Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis AF _TAR und dem Wert des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, der bei der vorhergehenden Ausführung dieses Programms ermittelt wurde und mit AF _TAR(n-1) bezeichnet wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert DAF₃ ist oder nicht (Schritt 75). Wenn | AF _TAR- AF _TAR(n-1) |<DAF₃ ist, dann wird entschieden, ob der laufende Maschinenarbeitsbereich, der durch die Maschinendrehzahl N _e und den Absolutdruck P _BA im Ansaugrohr bestimmt ist und bei der Suche in der K _REF(j)-Datenliste für den automatischen Regelkompensationskoeffizienten K _REF(j) für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis benutzt wurde, der gleiche wie der Maschinenarbeitsbereich ist, der bei der Suche nach K _{REF(j) (n-1)} benutzt wurde. Das heißt, daß entschieden wird, ob der Speicherplatz (a, b), der bei dieser Suche in der K _REF(j)-Datenliste benutzt wird, der gleiche Speicherplatz (a,b) _(n-1) ist, von dem K _REF(j) zuletzt erhalten wurde (Schritt 76).

Wenn alle folgenden Bedingungen erfüllt sind, nämlich

| DAF _AVE |<DAF₂, ΔR _th<ΔR _{th 1},
Δ P _BA<Δ P _{BA 1}, | AF _TAR-AF _TAR(n-1) |<DAF₃ und
-(a, b) = (a, b) _(n-1),

dann wird entschieden, ob das Lernkennzeichen F _CC für die einzelnen Zylinder auf 1 gesetzt ist oder nicht (Schritt 77). Wenn F _CC=0, dann wird F _CC auf 1 gesetzt (Schritt 78) und wird ein nicht in der Zeichnung dargestellter Zeitgeber T₁ in der CPU 47 rückgesetzt, so daß er mit dem Messen der abgelaufenen Zeit beginnt (Schritt 79). Der Wert des Kompensationskoeffizienten K₀₂, der im Schritt 68 oder 71 bei dieser Ausführung des Programms berechnet wurde, wird danach unverändert in einem Haltestatus gehalten, und zwar unabhängig von den Ergebnissen der anschließenden Berechnungen, bis dieser Haltestatus aufgehoben wird (Schritt 80). Das Sensorkennzeichen F _S wird dann auf 0 oder 1 gesetzt, je nachdem, welcher Sauerstoffkonzentrationssensor während dieser Ausführung des Programms zur Benutzung gewählt wird (Schritt 81). Das heißt, daß dann, wenn j=1 oder 4 ist, F _S gleich 0 gesetzt wird, während dann, wenn j =2 oder 3 ist, F _S gleich 1 gesetzt wird. Wenn andererseits wenigstens eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist, nämlich

| DAF _AVE |DAF₂, ΔR _th ΔR _{th 1},
Δ P _BA Δ P _{BA 1}, | AF _TAR-AF _TAR(n-1) |DAF₃ und
(a, b) (a, b) _(n-1),

dann wird das Lernkennzeichen F _CC der einzelnen Zylinder auf 0 rückgesetzt (Schritt 82) und wird der Haltestatus des Kompensationskoeffizienten K₀₂ aufgehoben (Schritt 83). Nachdem der Schritt 81 oder 83 ausgeführt ist oder wenn im Schritt 77 beurteilt wird, daß F _CC=1 ist, dann wird das Kraftstoffeinspritzzeitintervall T _OUT(j) berechnet. Dieses Kraftstoffeinspritzzeitintervall bestimmt die Kraftstoffmenge, die dem j-ten Zylinder der Maschine 1 geliefert wird, und zwar als Folge der Ausführung dieses Programms, und wird unter Verwendung einer bestimmten Gleichung berechnet (Schritt 84). Ein Steuerbefehl, der dieses Kraftstoffeinspritzzeitintervall T _OUT(j) ausdrückt, wird dann einer der Treiberschaltungen 46 a bis 46 d geliefert, die einen entsprechenden Einspritzer 36 a bis 36 d, d. h. den Einspritzer des j-ten Zylinders, ansteuert (Schritt 85). Der gewählte Einspritzer wird dadurch so betrieben, daß er den j-ten Zylinder der Maschine 1 mit Kraftstoff versorgt.

Das Kraftstoffeinspritzzeitintervall T _OUT(j) kann beispielsweise aus der folgenden Gleichung berechnet werden:

T _OUT = T _i × K _₀₂ × K _REFj × K _j K _WOT × K _TW + T _V (3)

In der obigen Gleichung ist T _i ein Grundwert für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der ein Grundeinspritzzeitintervall bildet und über eine Suche in einer Datenliste, die im ROM 48 gespeichert ist, nach Maßgabe der Maschinendrehzahl N _e und des Absolutdruckes P _BA im Ansaugrohr erhalten wird. K _j ist ein Sukzessivregelkoeffizient für das Luft/Kraftstoff- Verhältnis, K _WOT ist ein Kraftstoffmengenzunahmekompensationskoeffizient, der dann verwandt wird, wenn die Maschine unter hoher Last arbeitet, und K _TW ist ein Kühlwassertemperaturkoeffizient. T _V ist ein Spannungskompensationswert, der nach Maßgabe des Spannungspegels der Energieversorgung der elektronischen Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gebildet wird.

Wenn im Schritt 61 festgestellt wird, daß die Aktivierung sowohl des ersten als auch des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors noch nicht abgeschlossen ist, dann wird der Kompensationskoeffizient K₀₂ gleich 1 gesetzt (Schritt 86) und geht die Programmausführung unmittelbar auf den Schritt 84 über.

Im folgenden wird anhand der Fig. 5a und 5b das Lernregelprogramm für die einzelnen Zylinder beschrieben. Die Ausführungen des Lernregelprogramms für die einzelnen Zylinder beginnen auf Taktimpulse ansprechend, die vom Signal für den oberen Totpunkt getrennt sind. Am Anfang des Programms beurteilt die CPU 47, ob das Lernkennzeichen F _CC der einzelnen Zylinder auf 1 gesetzt ist oder nicht (Schritt 91). Wenn F _CC=0 ist, dann wird die Ausführung des Lernregelprogramms für die einzelnen Zylinder beendet. Wenn F _CC=1 ist, dann wird entschieden, ob ein Zeitintervall t₁ seit dem Setzen des Lernkennzeichens F _CC der einzelnen Zylinder auf 1 abgelaufen ist oder nicht, wobei diese Entscheidung auf der abgelaufenen Zeit basiert, die vom Zeitgeber T₁ gemessen wird (Schritt 92). Die Zeit t₁ ist die Zeit, die zur Übertragung vom Ansaugsystem der Maschine 1 zum Abgassystem benötigt wird. Wenn t₁ abgelaufen ist, dann wird entschieden, ob ein Zeitintervall T₂ seit dem Zeitpunkt abgelaufen ist, an dem t₁ abgelaufen ist. Diese Entscheidung basiert auf der abgelaufenen Zeit, die vom Zeitgeber T₁ gemessen wird (Schritt 93). Das Zeitintervall t₂ gibt die maximale Zeitdauer anschließend an das Intervall t₁ wieder, während der es möglich ist, einen hohen Spitzenwert und einen niedrigen Spitzenwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (die später beschrieben werden) aus den Ausgangssignalen des ersten und zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors zu erhalten. Wenn t₂ nicht abgelaufen ist, dann wird ein Spitzenmittelwertunterprogramm ausgeführt, um einen hohen Spitzenmittelwert AF _HAV und einen niedrigen Spitzenmittelwert AL _LAV zu berechnen (Schritt 94).

Wie es im Flußdiagramm von Fig. 6 dargestellt ist, wird in diesem Spitzenmittelwertunterprogramm zuerst entschieden, ob das Sensorkennzeichen F _S auf 0 gesetzt ist oder nicht (Schritt 131). Wenn F _S=0 ist, dann wird der Pumpstrom I _P des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors durch die CPU 47 zu einem bestimmten Meßzeitpunkt eingelesen (Schritt 132). Wenn F _S=1 ist, dann wird der Pumpstrom I _P des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors zu einem bestimmten Zeitpunkt eingelesen (Schritt 133). Der laufend ermittelte Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses AF _ACT, der durch den Pumpstrom I _P ausgedrückt wird, der in dieser Weise eingelesen wird, wird dann über eine Suche in einer AF-Datenliste erhalten, die vorher im ROM 48 gespeichert ist, und dann im Speicher gespeichert (Schritt 134).

Es erfolgt dann eine Entscheidung auf der Grundlage des gespeicherten Wertes des ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, ob es möglich ist oder nicht, einen hohen Spitzenwert AF _H oder einen niedrigen Spitzenwert AF _L für jede der Zylindergruppen zu ermitteln, die jeweils dem ersten und zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor entsprechen (Schritt 135). Der hohe Spitzenwert und der niedrige Spitzenwert sind jeweils in der folgenden Weise definiert. Wenn beispielsweise das laufende ermittelte Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit AF _ACT(n) bezeichnet wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das während der vorhergehenden Ausführung des Programms ermittelt wurde, als AF _ACT(n-1) bezeichnet wird, und das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis, das während der Ausführung des Programms davor ermittelt wurde, mit AF _ACT(n-2) bezeichnet wird, und AF _ACT(n-2)<AF _ACT(n-1) ist und AF _ACT(n)<AF _ACT(n-1) ist, dann wird AF _ACT(n-1) als hoher Spitzenwert erfaßt, der mit AF _H bezeichnet wird. Wenn in ähnlicher Weise AF _ACT(n-2) <AF _ACT(n-1) und AF _ACT(n-1)<AF _ACT(n) ist, dann wird AF _ACT(n-1) als niedriger Spitzenwert erfaßt und mit AF _L bezeichnet. Die nacheinander ermittelten Werte des hohen Spitzenwertes AF _H werden addiert und dann durch die Anzahl der Ermittlungsvorgänge dividiert, um dadurch einen mittleren hohen Spitzenwert A _HAV zu berechnen. In ähnlicher Weise werden die ermittelten Werte des niedrigen Spitzenwertes AF _L addiert und dann durch die Anzahl der Ermittlungsvorgänge diviert, um dadurch einen mittleren niedrigen Spitzenwert AF _LAV zu erhalten (Schritt 136).

Wenn der mittlere hohe Spitzenwert AF _HAV und der mittlere niedrige Spitzenwert AF _LAV berechnet sind, wird der Schritt 93 erneut ausgeführt und erfolgt eine Entscheidung, ob das Zeitintervall t₂ anschließend an den Zeitpunkt abgelaufen ist oder nicht, an dem das Intervall t₁ abgelaufen ist. Wenn t₂ abgelaufen ist, dann wird der Unterschied Δ AF₁ zwischen dem mittleren hohen Spitzenwert AF _HAV und dem mittleren niedrigen Spitzenwert AF _LAV berechnet (Schritt 95) und erfolgt eine Entscheidung, ob der Absolutwert des Unterschiedes Δ AF₁ kleiner als ein bestimmter Wert DAF₄ ist oder nicht (Schritt 96). Wenn | Δ AF₁ |<DAF₄, dann werden die Zeitgeber T₁ und T₂ rückgesetzt und wird die Ausführung des Lernprogramms für die einzelnen Zylinder beendet (Schritt 97). Wenn andererseits | Δ AF₁ |<DAF₄ ist, dann wird Δ K₀ dadurch berechnet, daß der Unterschied Δ AF₁ mit dem Kompensationskoeffizienten C _PK für die einzelnen Zylinder multipliziert wird (Schritt 98), und wird entschieden, ob das Sensorkennzeichen F _S=0 gesetzt ist oder nicht (Schritt 99). Wenn F _S=0 ist, dann wird j gleich 4 gesetzt und j+1 gleich 1 gesetzt (Schritt 100). Wenn F _S=1 ist, dann wird j gleich 2 gesetzt und wird j+1 gleich 3 gesetzt (Schritt 101). Die Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) werden dann vom Speicherplatz (a, b) der K _REF(j)-Datenliste und vom Speicherplatz (a, b) der K _REF(j+1)-Datenliste jeweils erhalten, wobei diese Speicherplätze nach Maßgabe der Maschinendrehzahl N _e und des Absolutdruckes P _BA im Ansaugrohr bestimmt sind. Es erfolgt eine Entscheidung, ob der Kompensationskoeffizient K _REF(j)<K _REF(j+1) ist oder nicht (Schritt 102). Wenn K _REF(j)<K _REF(j+1), dann wird das als ein Anzeichen dafür genommen, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des j-ten Zylinders ärmer als das des (j+1)-ten Zylinders ist und wird ein Zylinderunterscheidungskennzeichen F _PP auf 0 rückgesetzt (Schritt 103). Es wird dann zu Δ K₀ eins zuaddiert, und das Ergebnis wird als sukzessiver Regelkoeffizient K _j für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet. Δ K₀ wird dann von eins abgezogen, und das Ergebnis wird als Regelkoeffizient K _(j+1) bezeichnet (Schritt 104). Wenn K _REF(j)≦K _REF(j+1) ist, dann wird das als ein Anzeichen dafür genommen, daß das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des j-ten Zylinders reicher als das des (j+1)- ten Zylinders ist und wird das Zylinderunterscheidungskennzeichen F _PP auf 1 gesetzt (Schritt 105). Δ K₀ wird von 1 abgezogen, und der sich ergebende Wert wird als sukzessiver Regelkoeffizient K _j für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet, während Δ K₀ 1 zuaddiert wird und das Ergebnis als Regelkoeffizient K _j+1 bezeichnet wird (Schritt 106). Immer dann, wenn das Kraftstoffversorgungsprogramm ausgeführt wird, wenn ein Signalimpuls für den oberen Totpunkt auftritt und das Kraftstoffeinspritzintervall T _OUT(j) nach der Gleichung (3) berechnet wird und anschließend die Kraftstoffeinspritzung erfolgt, wird aufgrund der Tatsache, daß der Kompensationskoeffizient K₀₂ konstant gehalten wird, das Kraftstoff/ Luft-Verhältnis nach Maßgabe der Einflüsse der Regelkoeffizienten K _j und K _j+1 variieren. Nach der Festlegung der Werte der Regelkoeffizienten K _j und K _j+1 wird ein in der Zeichnung nicht dargestellter Zeitgeber T₂ in der CPU 47 rückgesetzt und beginnt die Messung der abgelaufenen Zeit durch diesen Zähler (Schritt 107). Es wird entschieden, ob ein Zeitintervall t₃ abgelaufen ist oder nicht, das durch den Zeitgeber t₂ gemessen wird (Schritt 108). Die Zeit t₃ ist die Zeit, die für die Übertragung vom Ansaugsystem der Maschine 1 auf das Abgassystem notwendig ist. Wenn t₃ abgelaufen ist, dann wird entschieden, ob eine Zeit t₄ seit dem Zeitpunkt abgelaufen ist oder nicht, an dem die Zeit t₃ abgelaufen ist. Diese Entscheidung basiert auf der abgelaufenen Zeit, die durch den Zeitgeber T₁ gemessen wird (Schritt 109). Das Zeitintervall t₄ gibt eine maximale Zeitdauer anschließend an das Zeitintervall t₃ wieder, während der es möglich ist, einen hohen Spitzenwert und einen niedrigen Spitzenwert des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses (wie es später beschrieben wird) aus den Ausgangsignalen des ersten und zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors zu erhalten. Wenn t₄ nicht abgelaufen ist, dann wird das Spitzenmittelwert-Unterprogramm ausgeführt, um einen hohen Spitzenmittelwert AF _HAV und einen niedrigen Spitzenmittelwert AF _LAV zu berechnen (Schritt 110).

Nachdem der hohe Spitzenmittelwert AF _HAV und der niedrige Spitzenmittelwert AF _LAV berechnet sind, wird der Schritt 109 erneut ausgeführt und wird entschieden, ob das Zeitintervall t₄ anschließend an dem Zeitpunkt abgelaufen ist oder nicht, an dem das Intervall t₃ abgelaufen ist. Wenn t₄ abgelaufen ist, dann wird der Unterschied Δ AF₂ zwischen dem hohen Spitzenmittelwert AF _HAV und dem niedrigen Spitzenmittelwert AF _LAV berechnet (Schritt 111) und wird entschieden, ob der Unterschied Δ AF₂<Δ AF₁ ist oder nicht (Schritt 112). Wenn Δ AF₂<Δ AF₁ ist, dann wird entschieden, ob das Zylinderunterscheidungskennzeichen F _PP im Schritt 102 auf 0 rückgesetzt wurde oder nicht, um anzuzeigen, daß das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des j-ten Zylinders ärmer als das des j+1-ten Zylinders ist (Schritt 113). Wenn F _PP=0 ist, dann wird F _PP auf 1 gesetzt und wird der Schritt 106 erneut ausgeführt (Schritt 114). Wenn F _PP=1, dann wird F _PP auf 0 rückgesetzt und wird der Schritt 104 erneut ausgeführt (Schritt 115). Wenn Δ AF₂≦Δ AF₁ ist, dann zeigt das an, daß das Ergebnis der Beurteilung des relativen Luft/Kraftstoff- Verhältnisses des j-ten und j+1-ten Zylinders im Schritt 102 richtig war und werden eine hohe Spitzenabweichung DAF _ACTH und eine niedrige Spitzenabweichung DAF _ACTL jeweils unter Verwendung der folgenden Gleichungen berechnet (Schritt 116).

DAF _ACTH = { G (AF _HAV-AF _AVE ) + AF _AVE} · K₀₂-AF _TAR (4)

DAF _ACTL = { G (AF _LAV-AF _AVE ) + AF _AVE} · K₀₂-AF _TAR (5)

In den obigen Gleichungen ist G ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Spitzenkompensationskoeffizient. Die Beziehung zwischen dem Kompensationskoeffizienten G und der Maschinendrehzahl N _e ist graphisch in Fig. 7 dargestellt. Die Beziehung ist in Form einer Datenliste im Speicher ROM 48 gespeichert, und der erforderliche Wert von G wird durch eine Suche in dieser Datenliste nach Maßgabe der laufenden Maschinendrehzahl N _e erhalten. Dieser Kompensationskoeffizient G wird deshalb benutzt, da in der in der graphischen Darstellung der Beziehung zwischen der Sauerstoffkonzentrationsmessung für die einzelnen Zylinder und der Maschinendrehzahl in Fig. 8 dargestellten Weise die Meßleistung bei hoher Maschinendrehzahl aufgrund der Beschränkungen in der Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffkonzentrationssensors und auch bei niedrigen Drehzahlen aufgrund der Tatsache abnimmt, daß das Abgas von den einzelnen Zylindern verteilt und mit dem Abgas von anderen Zylindern vermischt wird.

Nach der Berechnung der hohen Spitzenabweichung DAF _ACTH und der niedrigen Spitzenabweichung DAF _ACTL erfolgt eine Entscheidung, ob das Zylinderunterscheidungskennzeichen F _PP auf 0 zurückgesetzt ist oder nicht (Schritt 117). Wenn F _PP=0 ist, dann werden die Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) aus den folgenden Gleichungen (6) und (7) berechnet und werden die berechneten Werte jeweils an Speicherplätzen (a, b) in der K _REF(j)-Datenliste und in der K _REF(j+1)-Datenliste gespeichert (Schritt 118).

K _REF(j) = K _{REF(j) (n-1)} + C _PREF · DAF _ACTH (6)

K _REF(j+1) = K _{REF(j+1) (n-1)} + C _PREF · DAF _ACTL (7)

In den obigen Gleichungen ist C _PREF ein Lernregelkonvergenzkoeffizient für die einzelnen Zylinder.

Wenn andererseits F _PP=1 ist, dann werden die Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) jeweils unter Verwendung der folgenden Gleichungen (8) und (9) berechnet und werden die berechneten Werte jeweils an Speicherplätzen (a, b) in der K _REF(j)-Datenliste und in der K _REF(j+1)-Datenliste gespeichert (Schritt 119).

K _REF(j) = K _{REF(j) (n-1)} + C _PREF · DAF _ACTL (8)

K _REF(j+1) = K _{REF(j+1) (n-1)} + C _PREF · DAF _ACTH (9)

Nach dem Fortschreiben der Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) in den Schritten 118 und 119 wird der Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Rückkopplungskompensationskoeffizient K₀₂ nach Maßgabe der Abweichungen DAF _ACTH und DAF _ACTL unter Verwendung der folgenden Gleichung (10) kompensiert (Schritt 120). Jeder Regelkoeffizient K _j und K _j+1 wird dann auf 1 rückgesetzt (Schritt 121).

K₀₂ = K₀₂ - { C _PREF (DAF _ACTH+DAF _ACTL) } / 2 (10)

Das obige Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde für den Fall einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine beschrieben. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf diese Anzahl von Zylindern beschränkt. Wenn beispielsweise bei einer 5- Zylinder-Brennkraftmaschine eine Zündfolge der Zylinder von 1 → 2 → 4 → 5 → 3 angenommen wird, dann kann das Abgasleitungssystem so ausgebildet sein, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Bei dieser Ausbildung ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 54 a für den ersten und vierten Zylinder vorgesehen, ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 54 b für den zweiten und dritten Zylinder vorgesehen, und ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 54 c für den fünften Zylinder vorgesehen. Die Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) werden in derselben Weise wie für eine 4-Zylinder-Maschine berechnet, wie es oben beschrieben wurde, wobei K _REF für den fünften Zylinder auf der Grundlage einer 1-Zylinder-Maschine berechnet wird. Wenn bei einer 6-Zylinder-Brennkraftmaschine eine Zündfolge von 1 → 5 → 3 → 6 → 2 → 4 angenommen wird, dann kann die Abgaszweigrohrleitungsanordnung 56 verwandt werden, die in Fig. 10 dargestellt ist. Bei dieser Anordnung ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 57 a für den ersten, den zweiten und den dritten Zylinder vorgesehen, und ist ein Sensor 57 b für den vierten, fünften und sechsten Zylinder vorgesehen. Die Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) können jeweils unter Verwendung von j=1, j+1=2 oder j=2, j+1=3 im Falle des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor 57 a und unter Verwendung von j=4, j+1=5 oder j=5, j+1=6 im Falle des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor 57 b berechnet werden. Wenn in ähnlicher Weise bei einer 8-Zylindermaschine eine Zündfolge 1 → 5 → 7 → 3 → 8 → 4 → 2 → 6 angenommen wird, dann können die Abgaszweigrohrleitungen 58 in der in Fig. 11 dargestellten Weise angeordnet sein. Bei dieser Anordnung ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 59 a für den ersten und achten Zylinder vorgesehen, ist ein Sensor 59 b für den zweiten und siebten Zylinder vorgesehen, ist ein Sensor 59 c für den dritten und sechsten Zylinder vorgesehen und ist ein Sensor 59 d für den vierten und fünften Zylinder vorgesehen. In diesem Fall können die Kompensationskoeffizienten K _REF(j) und K _REF(j+1) aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59 a unter Verwendung von j=1, j+1=8, aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59 b unter Verwendung von j=2, j+1=7, aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59 c unter Verwendung von j=3, j+1=6 und aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59 d unter Verwendung von j=4, j+1=5 berechnet werden. Die Verwendung von mehreren Sensoren bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie es oben beschrieben wurde, ist bevorzugt, um eine Störung zwischen den Abgasströmen von den verschiedenen Zylindern zu vermeiden und dadurch die Wirksamkeit der Ermittlung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines bestimmten Zylinders zu verbessern. Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch genauso auf die Verwendung eines einzigen Sauerstoffkonzentrationssensors gemeinsam für alle Zylinder anwendbar, der an einer Stelle im Abgassystem angeordnet ist, an dem die Abgasströme von allen Zylindern kombiniert werden. In diesem Fall können verschiedene Kombinationen von j und j+1 dazu benutzt werden, die Werte von K _REF für die jeweiligen Zylinder zu berechnen.

Bei dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses werden während eines Maschinenbetriebes unter der Bedingung, daß die Stärke der Abweichung eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das aus dem Ausgangssignal von einem Sauerstoffsensor ermittelt wird, vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis, unter einem vorbestimmten Wert liegt, jeweilige Kompensationswerte für die einzelnen Zylinder nach Maßgabe der Höhe der Änderung im ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet und fortgeschrieben. Der in dieser Weise berechnete Kompensationswert für einen bestimmten Zylinder wird dazu benutzt, das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des diesem Zylinder gelieferten Gemisches zu regeln. In dieser Weise können Unregelmäßigkeiten in den jeweiligen Werten des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des tatsächlich den verschiedenen Zylindern gelieferten Gemisches kompensiert werden. Das hat zur Folge, daß eine höhere Genauigkeit der Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einer besseren Maschinenleistung und einer höheren Abgasschadstoffverringerung erzielt werden kann.

Claims

1. Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die mit wenigstens einem Sauerstoffkonzentrationssensor versehen ist, der im Abgassystem der Brennkraftmaschine angebracht ist und ein Ausgangssignal erzeugt, das sich proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine ändert, bei dem ein Grundwert für die Regelung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses nach Maßgabe einer Vielzahl von Maschinenarbeitsparametern bezüglich der Maschinenlast festgelegt wird, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine gelieferten Gemisches auf der Grundlage des Ausgangssignals des Sauerstoffkonzentrationssensors ermittelt wird, der Grundwert mit wenigstens einem ersten Kompensationswert, der nach Maßgabe einer Abweichung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses, das unter Verwendung des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor ermittelt wird, vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abgeleitet wird, und mit einem zweiten Kompensationswert kompensiert wird, der nach Maßgabe eines Fehlers des Grundwertes abgeleitet wird, um dadurch einen Ausgangswert bezüglich des Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu bestimmen, und das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches nach Maßgabe dieses Ausgangswertes geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsverhältnisse der Maschine wahrgenommen werden, bei denen die Abweichung des ermittelten Luft/Kraftstoff- Verhältnisses vom Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis unter einem vorbestimmten Wert liegt, und während dieser Arbeitsverhältnisse einzelne Werte des zweiten Kompensationswertes für die jeweiligen Zylinder der Maschine berechnet und fortgeschrieben werden, wobei jede dieser Berechnungen nach Maßgabe der Höhe der Änderung des ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kompensationswert ein Kompensationskoeffizient (KO₂) ist, mit dem der Grundwert multipliziert wird, und daß der zweite Kompensationswert ein Kompensationskoeffizient (K _REF) ist, mit dem der Grundwert multipliziert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Sauerstoffkonzentrationssensoren versehen ist, wobei jeder Konzentrationssensor die Sauerstoffkonzentration im Abgas wahrnehmen kann, das von wenigstens einem bestimmten entsprechenden Zylinder der Maschine erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine mit einer Vielzahl von Sauerstoffkonzentrationssensoren versehen ist, wobei jeder der Sauerstoffkonzentrationssensoren die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas wahrnehmen kann, das von einem bestimmten entsprechenden Paar von Zylindern der Maschine erzeugt wird.