DE3714543C2

DE3714543C2 -

Info

Publication number: DE3714543C2
Application number: DE3714543A
Authority: DE
Inventors: Toyohei Nakajima; Yasushi Okada; Toshiyuki Mieno; Nobuyuki Wako Saitama Jp 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: 1992-07-30
Also published as: US4766870A; GB2189908B; JPS62255551A; GB2189908A; GB8710322D0; DE3714543A1; JP2947353B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 35 90 028 T1 ist ein Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit einer Lernregelung bekannt, die einen Lernkorrekturkoeffizienten und einen Regelkorrektur koeffizienten aufweist. Die Lernregelung erfolgt nur bei stationären Betriebszuständen, wobei der stationäre Betriebs zustand im wesentlichen durch gleichbleibende Fahrzeuggeschwin digkeit festgestellt wird.

In der EP 01 36 519 A2 ist eine Vorrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses offenbart, die ein solches Verhält nis über einen weiten Bereich von der fetten zur mageren Seite mit Hilfe eines Sensors festellen kann. Das gewünschte Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird so eingestellt, daß es bei geringer Last kleiner, bei mittlerer Last gleich und bei großer Last größer als 1 ist. Der Alterung des Sensors wird durch Ausnützen des Effekts entgegengewirkt, daß sein Ausgangssignal an der Stelle des stöchiometrischen Verhältnisses λ=1 nicht dem Alterungseffekt unterliegt. Es ist vorgesehen, für ein von λ=1 abweichendes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu bestimmen, ob eine Alterung des Sensors vorliegt, um dann durch eine Rückkopplungs regelung mit einem Lernkorrekturkoeffizienten die Alterung zu kompensieren. Bei keiner Alterung des Sensors wird der Lernkor rekturkoeffizient auch zur Berechnung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses verwendet, aber er wird nur beim stöchiometrischen Verhältnis λ=1 neu ermittelt und fort geschrieben.

Die DE 32 01 372 A1 lehrt ein Rückkoppelungssteuersystem für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und das entsprechende Verfahren für einen Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern so auszuführen, daß jeder einzelne Zylinder individuell geregelt wird, um eine gleichmäßige Zylinder-zu-Zylinder-Verteilung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses zu erhalten. Dies wird dadurch erreicht, daß durch Überprüfung der Schwankungen des Signals eines Sauerstoffühlers festgestellt wird, welcher Zylinder die Ursache für eine Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist, um dem individuell entgegenzuwirken. Bei diesem Steuersystem wird nur ein Sauerstoffsensor verwendet, der angibt, ob ein mageres oder ein fettes Gemisch vorliegt, aber keine qualitative Aussage über das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zuläßt. Deshalb ist auch keine proportionale Regelung auf ein bestimmtes Luft/Kraftstoff- Verhältnis möglich, sondern nur ein Regeln, bei dem der Stellwert ständig um den Sollwert schwingt.

In der DE 37 13 791 A1 wird ein Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor offenbart, der ein Ausgangs signal erzeugt, das zur Sauerstoffkonzentration proportional ist. Es wird ein Lernkorrekturkoeffizient zum Kompensieren eines Fehlers eines Grundwertes, beispielsweise eines Grundkraftstoff einspritzintervalls berechnet, und es wird eine Abweichung des unter Verwendung des Sauerstoffkonzentrationssensors ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von einem Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis gemessen. Ein Lernkorrekturkoeffizient wird nur dann berechnet und fortgeschrieben, wenn die Abweichung unter einem vorbestimmten Wert liegt, wobei der Lernkorrekturkoeffizient nach Maßgabe der Stärke der Abweichung bestimmt wird. Bei diesem Verfahren wird nicht berücksichtigt, daß bei einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine Unterschiede in den von den einzelnen Zylindern angesaugten Luftmengen auftreten, selbst wenn die Arbeitsverhältnisse aller Zylinder im übrigen gleich sind. Damit treten Ungleichmäßigkeiten zwischen den Luft/Kraftstoff-Ver hältnissen der einzelnen Zylinder auf. Wenn somit ein Lernkorrek turkoeffizient zum Korrigieren einer Änderung am Sauerstoffkon zentrationssensor auf der Basis des Ausgangs des Sauerstoffkon zentrationssensors errechnet wird, um einen Ausgangswert für die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu erhalten, ist es nicht möglich, eine hohe Genauigkeit der Regelung für jeden Zylinder individuell zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so auszubilden, daß eine individuelle und genaue Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für jeden Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Um die Genauigkeit der Regelung zu erreichen, wird ein vor bestimmter Betriebszustand, d. h. ein stabiler bzw. stationärer Betriebszustand der Maschine festgestellt, in dem die Regelabwei chung, eine Abweichung zwischen einem Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis und einem Mittelwert des vom Sauerstoff-Konzen trationssensors festgestellten Ist-Luft/Kraftstoff- Verhältnisses, geringer als ein vorbestimmter Wert ist, und es werden die jeweiligen Einzelwerte des Lernkorrekturkoeffizienten für die einzelnen Zylinder der Maschine errechnet und fort geschrieben, wobei jede Berechnung in Abhängigkeit von der Größe einer Änderung im festgestellten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ausgeführt wird, wenn der vorbestimmte Betriebszustand festge stellt wird.

Während eines nicht-stationären Betriebszustandes der Maschine wird dagegen der Lernkorrekturkoeffizient weder errechnet noch fortgeschrieben. Dies erfolgt deswegen, weil der Lernkorrekturkoeffizient Fehler auf der Basis der Änderung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses enthält, wenn die Berechnung in einem nicht stationären Betriebszustand der Maschine ausgeführt wird. Durch das Berechnen und Fortschreiben des Lernkorrekturkoeffizienten in einem stationären Betriebszustand werden die Unterschiede zwischen den jeweiligen Ansaugluftmengen zu den einzelnen Zylindern, exakt kompensiert, so daß das Luft/Kraftstoff- Verhältnis des allen Zylindern zugeführten Gemisches dem Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis angeglichen und damit Fahreigen schaften verbessert, Schadstoffaustoß verringert und einer Alterung des Sensors entgegengewirkt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen dargelegt.

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

Fig. 1 eine elektronische Kraftstoff einspritzsteuervorrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,

Fig. 2 den inneren Aufbau einer Sensoreinheit eines Sauerstoffkonzen trationssensors,

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 Sauer stoffkonzentrationssensoren für Brennkraftmaschinen mit jeweils verschiedener Anzahl von Zylindern.

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

Fig. 1 bis 3 zeigen eine elektronische Kraftstoffein spritzsteuervorrichtung für eine Vierzylinder-Brennkraftma schine mit Kraftstoffeinspritzung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Bei diesem Aus führungsbeispiel 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 2a 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 2d des vierten Zylinders zu einem gemeinsamen Rohrabschnitt 2e zusammenlaufen, während der Rohrabschnitt 2b des zweiten Zylinders und der Rohrabschnitt 2c des dritten Zylinders zu einem gemeinsamen Rohrabschnitt 2f zusammenlaufen. Die gemeinsamen Rohrabschnitte 2e und 2f laufen stromabwärts von den Stellen, an denen die Abschnitte 2a bis 2d zusammenlaufen, zu einem gemeinsamen Rohrabschnitt 2g zusammen. Der gemeinsame Rohrabschnitt 2g ist mit einem Abgasrohr 3 verbunden. Im Abgasrohr 3 ist ein Drei-Weg-Katalysator 10 angeordnet.

Sensoreinheiten 4, 5 aus einem ersten und einem zweiten Sauerstoffkonzentrationssensor sind jeweils in den gemeinsamen Rohrabschnitten 2e und 2f 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 4 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 festelektrolytischen Elementes 12 gebildet und steht über eine Einlaßöffnung 14 mit dem Abgas an der Außenseite des festelektrolytischen 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 festelektrolytischen Element 12 gebildet, in die Außenluft eingeführt wird. Die Außenluftbezugskammer 15 ist von der Gasaufnahmekammer 13 durch einen Teil des festelektrolytischen Elementes 12 getrennt, der als Trennwand dient. Wie es in der Zeichnung dargestellt ist, sind jeweils Elektrodenpaare 17a, 17b und 16a, 16b an der Trennwand zwischen den Kammern 13 und 15 und an der Wand der Kammer 13 auf der der Kammer 15 gegenüberliegenden Seite dieser Kammer ausgebildet. Das festelektrolytische Element 12 arbeitet in Verbindung mit den Elektroden 16a und 16b als Sauerstoffpumpelement 18 und in Verbindung mit den Elektroden 17a und 17b 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 festelektrolytische Element 12 besteht aus ZrO₂ (Zirkondioxid), während die Elektroden 16a bis 17b 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 einem Widerstand 23 besteht. Zunächst wird im folgenden die Art des Anschlusses des ersten Sauerstoffkonzentrationssensors an die ECU 6 beschrieben. Die Elektrode 16b des Sauerstoffpumpelementes 18 und die Elektrode 17b des Sensorelementes 19 liegen jeweils an Masse. Die Elektrode 17a des Sensorelementes 19 ist mit einem Eingang des Differentialver stärkers 21 verbunden, der eine Ausgangsspannung nach Maßgabe des Unterschiedes zwischen der Spannung, die zwischen den Elektroden 17a, 17b 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 16a des Sauerstoffpumpelementes 18 verbunden. Die Anschlüsse des Stromaufnahmewiderstandes 23 bilden die Ausgänge des ersten Sauerstoff konzentrationssensors 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 29 angeordnet ist und ein Ausgangssignal mit einem Pegel erzeugt, der nach Maßgabe der Temperatur der angesaugten Luft bestimmt ist, und Kurbelwellenwinkelsensoren 35a und 35b, die synchron mit der Drehung der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine 1 Signalimpulse erzeugen, sind gleichfalls mit der Steuerschaltung 25 verbunden. Der Kurbelwellenwinkelsensor 35a erzeugt einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn sich die Kurbelwelle um 180° dreht. Der Kurbelwellenwinkelsensor 35b erzeugt einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn sich die Kurbelwelle um 720° dreht. Die Einspritzer 36a bis 36d sind mit der Steuerschaltung 25 verbunden und in den Ansaugzweigrohren 9 in der in Fig. 1 dargestellten Weise an Stellen nahe den nicht dargestellten Ansaugventilen des jeweiligen Zylinders 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 Schaltung 44, die eine Wellenformung des Ausgangssignals von dem Kurbelwellenwinkelsensor 35a durchführt, um jeweils einen Signalimpuls 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 der wellenformenden Schaltung 44 zählt. Die Steuerschaltung 25 enthält weiterhin Treiberschaltungen 46a bis 46d zum Betreiben einer Gruppe von Kraftstoffeinspritzern 36a bis 36d, 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 39, 40 und 43, der Multiplexer 42, der Zähler 45, die Treiberschaltungen 46a-46d, die CPU 47, der ROM 48 und der RAM 49 sind miteinander über eine Eingabe/Ausgabe-Sammelleitung 50 verbunden. Die von dem Kurbelwellenwinkelsensor 35a erzeugten Signalimpulse für den oberen Totpunkt werden von der wellenformenden Schaltung 44 der CPU 47 geliefert, während zusätzlich ein Bezugszylindersignal, das vom Kurbelwellenwinkelsensor 35b erzeugt wird und über die wellenformende Schaltung 55 übertragen wird, an der CPU 47 liegt. Die Steuerschaltung 25 enthält gleichfalls eine Heizstromversorgungsschaltung 51, 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, die vom Analog/ Digital-Wandler 39 übertragen werden, und Daten, die einen Pumpstromwert I_P, der dem Stromfluß durch das Sauerstoffpumpelement 52 des zweiten Sauerstoffkonzentrationssensors entsprechen, 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 mageren Bereich liegt, wird die Spannung, die zwischen den Elektroden 17a und 17b des Sensorelementes 19 erzeugt wird, unter der Ausgangsspannung 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 16a zur Elektrode 16b des Sauerstoffpumpelementes 18, so daß der Sauerstoff in der Gasaufnahmekammer 13 durch die Elektrode 16b ionisiert wird und durch das Innere des Sauerstoffpumpelementes 18 von der Elektrode 16b aus strömt, um von der Elektrode 16a 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 17a und 17b 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 fetten 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 16a und 16b 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 16b zur Elektrode 16a geht, wird der Sauerstoff durch die Elektrode 16a ionisiert, so daß der Sauerstoff in Form von Ionen durch das Sauerstoffpumpelement 18 auf die Elektrode 16b 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 im wesentlichen proportional zur Sauer stoffkonzentration im Abgas sowohl für eine Arbeit mit einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis im mageren als auch im fetten 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 im wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas sowohl für eine Arbeit im fetten Bereich als auch im mageren 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. 4-6 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-Datentabelle festgelegt werden, die vorher im ROM 48 gespeichert ist, wobei diese Suche nach Maßgabe der laufenden Arbeitsverhältnisse der Maschine, d. h. mit dem Platz in der Datentabelle, durchgeführt wird, von dem der Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältniswert AF_TAR 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 2e oder 2f 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- Datentabelle 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-Regelkorrektur koeffizient 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-Regelkorrektur koeffizient K₀₂ dadurch berechnet, daß die Abweichung DAF_AVE mit einem K₀₂-Regelintegralkoeffizienten K_I multipliziert und das Ergebnis dieser Multiplikation dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelkorrekturkoeffizienten 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 klein ist, und wird ein Lernkorrektur koeffizient 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 × K₀₂ - AF_TAR) (1)

In der obigen Gleichung ist K_{REF(j) (n-1)} ein Wert dieses Lernkorrekturkoeffizienten, 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 Lernkorrekturkoeffizient K_REF(j) durch die Ausführung des Schrittes 70 berechnet und fortgeschrieben ist, wird der Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnis-Regelkorrektur koeffizienten 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.

K₀₂ = K₀₂ - C_REF (AF_AVE · K₀₂ - 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 ΔR_th 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 ΔP_BA zwischen dem vorher ermittelten Wert ΔP_BA(n-1) und dem laufenden ermittelten Wert P_BA berechnet. Es wird entschieden, ob das Maß an Änderung ΔP_BA unter einem vorbestimmten Wert ΔP_BA1 liegt oder nicht (Schritt 74).Wenn ΔP_BA<ΔP_BA1 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)-Datentabelle für den Lernkorrekturkoeffizienten 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)-Datentabelle 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<ΔR₁,
ΔP_BA<ΔP_{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 Korrekturkoeffizienten 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_thΔR₁,
ΔP_BAΔP_{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 Korrekturkoeffizienten 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 46a bis 46d geliefert, die einen entsprechenden Einspritzer 36a bis 36d, 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_REF(j) × 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 des j-ten Zylinders, 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 Spannungskorrekturwert, 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 Korrekturkoeffizient 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 AF_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-Datentabelle 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 ΔAF₁ 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 ΔAF₁ kleiner als ein bestimmter Wert DAF₄ ist oder nicht (Schritt 96). Wenn | ΔAF₁ |<DAF₄, dann werden die Zeitgeber T₁ und T₂ rückgesetzt und wird die Ausführung des Lernprogramms für die einzelnen Zylinder beendet (Schritt 97). Wenn andererseits | ΔAF₁ |<DAF₄ ist, dann wird ΔK₀ dadurch berechnet, daß der Unterschied ΔAF₁ mit dem Korrekturkoeffizienten 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 Korrekturkoeffizienten K_REF(j) und K_REF(j+1) werden dann vom Speicherplatz (a, b) der K_REF(j)-Datentabelle und vom Speicherplatz (a, b) der K_REF(j+1)-Datentabelle 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 ΔK₀ eins zuaddiert, und das Ergebnis wird als sukzessiver Regelkoeffizient K_j für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet. ΔK₀ 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). ΔK₀ wird von 1 abgezogen, und der sich ergebende Wert wird als sukzessiver Regelkoeffizient K_j für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezeichnet, während ΔK₀ 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 Korrektur koeffizient 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 T₂ 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 ΔAF₂ zwischen dem hohen Spitzenmittelwert AF_HAV und dem niedrigen Spitzenmittelwert AF_LAV berechnet (Schritt 111) und wird entschieden, ob der Unterschied ΔAF₂ΔAF₁ ist oder nicht (Schritt 112). Wenn ΔAF₂<ΔAF₁ ist, dann wird entschieden, ob das Zylinderun terscheidungskennzeichen F_PP gleich 0 ist, da das Ergebnis der Entscheidung aus Schritt 102 in bezug auf die Luft/Kraftstoff- Verhältnisse des j-ten Zylinders und des j+1-ten Zylinders unkorrekt 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 ΔAF₂≦ΔAF₁ 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- Spitzenkorrekturkoeffizient. Die Beziehung zwischen dem Korrekturkoeffizienten 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 Korrekturkoeffizient 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 Korrekturkoeffizienten 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 Lernregelkonvergenz koeffizient für die einzelnen Zylinder.

Wenn andererseits F_PP=1 ist, dann werden die Korrektur koeffizienten 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)-Datentabelle und in der K_REF(j+1)-Datentabelle 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 Lernkorrekturkoeffizienten K_REF(j) und K_REF(j+1) in den Schritten 118 und 119 wird der Luft/ Kraftstoff-Verhältnis-Regelkorrekturkoeffizient 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 gesetzt (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 Abgaslei tungssystem bzw. Abgasrohre 53 so ausgebildet sein, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Bei dieser Ausbildung ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 54a für den ersten und vierten Zylinder vorgesehen, ist ein Sauerstoffkonzentrationssensor 54b für den zweiten und dritten Zylinder vorgesehen, und ist ein Sauerstoffkonzen trationssensor 54c für den fünften Zylinder vorgesehen. Die Lernkorrekturkoeffizienten 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 57a für den ersten, den zweiten und den dritten Zylinder vorgesehen, und ist ein Sensor 57b für den vierten, fünften und sechsten Zylinder vorgesehen. Die Korrekturkoeffizienten 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 57a und unter Verwendung von j=4, j+1=5 oder j=5, j+1=6 im Falle des Ausgangssignals vom Sauerstoffkonzentrationssensor 57b 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 59a für den ersten und achten Zylinder vorgesehen, ist ein Sensor 59b für den zweiten und siebten Zylinder vorgesehen, ist ein Sensor 59c für den dritten und sechsten Zylinder vorgesehen und ist ein Sensor 59d für den vierten und fünften Zylinder vorgesehen. In diesem Fall können die Korrekturkoeffizienten K_REF(j) und K_REF(j+1) aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59a unter Verwendung von j=1, j+1=8, aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59b unter Verwendung von j=2, j+1=7, aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59c unter Verwendung von j=3, j+1=6 und aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors 59d 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 Korrekturwerte für die einzelnen Zylinder nach Maßgabe der Höhe der Änderung im ermittelten Luft/Kraftstoff-Verhältnis berechnet und fortgeschrieben. Der in dieser Weise berechnete Korrekturwert 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 korrigiert 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 des einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches, wobei die Brennkraftmaschine mit einem Sauerstoffkonzentrationssensor ausgerüstet ist, der im Abgasleitungssystem angeordnet ist und ein sich im wesentli chen proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine änderndes Ausgangssignal erzeugt, mit folgenden Schritten:

a) Bestimmen eines Grundwerts (Ti) für einen Bestandteil des Gemisches in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Maschinenarbeitsparametern (Ne, P_BA),
b) Bestimmen eines Wertes für das Soll-Luft/Kraftstoff- Verhältnis (AF_TAR) des Gemisches,
c) Ermitteln eines Ist-Luft/Krafststoff-Verhältnisses (AF_ACT) des Gemisches auf der Grundlage des Ausgangssignals des Sauerstoffkonzentrationssensors (4, 5),
d) Ermitteln einer Regelabweichung (DAF; ΔAF) des Ist- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AF_ACT) vom Soll- Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF_TAR),
e) Berechnen eines Regelkorrekturkoeffizienten (K₀₂) in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung,
f) Berechnen und Fortschreiben eines Lernkorrekturkoeffi zienten (K_REF(j)) in Abhängigkeit von der ermittelten Regelabweichung,
g) Korrigieren des Grundwerts (Ti) mit dem Regelkorrektur koeffizienten (K₀₂) und dem Lernkorrekturkoeffizienten (K_REF(j)),
h) Zuführen des einen Bestandteils des Gemisches ent sprechend dem korrigierten Grundwert (T_out),

wobei das Berechnen und Fortschreiben des Lernkorrekturko effizienten (K_REF(j)) gemäß Schritt f) durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

i) Ermitteln eines vorbestimmten Betriebszustandes der Maschine, in dem ein Absolutwert (|DAF_AVE|) eines Mittelwerts der Regelabweichung kleiner als ein vor bestimmter Wert (DAF₂) ist (Schritt 72),
j) Berechnen der Regelabweichung (DAF_ACTH, DAF_ACTL) des ermittelten Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (AF_ACT) gegenüber dem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis (AF_TAR) für jeden Zylinder, wenn der vorbestimmte Betriebszustand ermittelt ist (Schritt 116), und
k) Berechnen und Erneuern der jeweiligen individuellen Werte der Regelkorrekturkoeffizienten (K_REF(j), K_REF(j+1)) für jeden Zylinder in Abhängigkeit von der berechneten zylinderspezifischen Regelabweichung (DAF_ACTH, DAF_ACTL) (Schritte 118 und 119).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der Regelabweichung gemäß Schritt j) durch folgende Schritte gekennzeichnet ist:

l) Berechnen eines mittleren Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (A_AVE) aus dem Ist-Luft/Kraftstoff-Verhältnis für jeden vorbestimmten Zyklus (4n_AVE) der Maschine (Schritt 66),
m) Ermitteln eines zylinderspezifischen hohen und niedrigen Spitzenwertes (AF_H, AF_L) des ermittelten Ist-Luft/Kraftstoff- Verhältnisses (AF_ACT) jeweils für ein vorbestimmtes Zeitintervall (t₂; t₄),
n) Berechnen eines zylinderspezifischen mittleren hohen und niedrigen Spitzenwertes (AF_HAV, AF_LAV) aus den ermittelten Spitzenwerten (AF_H, AF_L) (Schritt 94; 110),
o) Berechnen einer hohen Spitzenabweichung (DAF_ACTH) und einer niedrigen Spitzenabweichung (DAF_ACTL) gemäß den folgenden Formeln DAF_ACTH = {G(AF_HAV - AF_AVE) + AF_AVE} · K₀₂ - AF_TARDAF_ACTL = {G(AF_LAV - AF_AVE) + AF_AVE} · K₀₂ - AF_TARwobei G ein vorzugsweise drehzahlabhängiger Kompensationskoeffizient ist (Schritt 116).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Zustand zusätzlich die Bedingungen erfüllen muß, daß die Änderung der Drosselventilöffnung (ΔR_th) kleiner als ein bestimmter Wert (ΔR₁) ist (Schritt 73), daß die Änderung des Absolutdrucks im Ansaugrohr (ΔP_BA) kleiner als ein bestimmter Wert (ΔP_BA1) ist (Schritt 74), daß der Absolutwert der Änderung des Soll-Luft/Kraftstoff-Verhält nisses |AF_TAR-AF_TARn-1| kleiner ist als ein bestimmter Wert (DAF₃) ist (Schritt 75), und daß der Maschinenarbeitsbereich, der zur Suche augenblicklich nach dem Lernkorrekturkoeffizienten (K_REF(j)(n)) verwendet wird, der gleiche ist, der zur Suche des vorhergehenden Lernkorrekturkoeffizienten (K_REF(j)(n-1)) benutzt wurde (Schritt 76).