DE3729336A1

DE3729336A1 - Vorrichtung zur steuerung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3729336A1
Application number: DE19873729336
Authority: DE
Inventors: Masashi Kiyono; Tomoaki Abe; Mitsunori Takao
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1986-09-03
Filing date: 1987-09-02
Publication date: 1988-03-31
Anticipated expiration: 2007-09-03
Also published as: DE3729336C2; US4796591A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steu erung einer Brennkraftmaschine und insbesondere auf eine derartige Vorrichtung, die wenigstens entweder die Menge der Ansaugluft oder die Menge des der Maschine zuzuführen den Kraftstoffs und darüber hinaus das Luft-Kraftstoff-Ver hältnis des Gemischs regelt.

In jüngster Zeit setzen sich elektronische Steuerungen für Brennkraftmaschinen immer mehr durch. Verschiedene Arten von Steuervorrichtungen sind mit dem Ziel vorgeschlagen wor den, wenigstens eine der wesentlichen Regelgrößen der Brenn kraftmaschine in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine zu steuern, d. h. die Menge der Ansaugluft oder des zuzuführenden Kraftstoffs, wofür die JP-Patent-OS Nr. 56 - 1 07 925 ein Beispiel gibt. Diese Steuervorrichtun gen für eine Brennkraftmaschine (Motor) führen, wenn sie das Verfahren mit Luftvorrang anwenden, wobei die Drossel klappenöffnung aus dem Wert des niedergetretenen Gaspedals bestimmt wird, eine synchrone Kraftstoffeinspritzung durch, wobei die Kraftstoffmenge in geeigneter Weise auf der Grund lage der Ansaugluftmenge, der Motorkühlmitteltemperatur und der Ansauglufttemperatur festgelegt wird, und sie modifizie ren die Menge der Kraftstoffeinspritzung oder erhöhen die Kraftstoffzufuhr durch eine asynchrone Kraftstoffeinsprit zung in Abhängigkeit vom Betriebszustand. Diese Modifizier vorgänge finden bei Übergangszuständen des Motorbetriebs, wie einem erhöhten Leistungsbedarf bei Start des Fahrzeugs, wobei dessen geschlossene Drosselklappe in der Öffnungsrich tung betätigt wird, bei einem Aufheben des Zustands der Kraftstoffabsperrung und bei einem Betreiben der Klimaanla ge statt. Auch bei dem Verfahren mit Kraftstoffvorrang werden zuerst die Menge des zuzuführenden Kraftstoffs bestimmt und ebenfalls verschiedene Modifikationsvorgange durch ein Vorwegnehmen oder Abschätzen eines möglichen Übergangswech sels im Motorbetriebszustand durchgeführt.

Es wurden auch mehrere Steuervorrichtungen mit dem Ziel einer erhöhten Abgasentgiftung und Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (das im fol genden der Kürze halber mit L/K-Verhältnis beteichnet wird) vorgeschlagen. Derartige Steuervorrichtungen arbeiten norma lerweise so, daß die Ansaugluftmenge zum Motor ermittelt und daraus die einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt wird, und auch derart, daß die Kraftstoffeinspritzmenge in Abhän gigkeit von der Abgaszusammensetzung (im allgemeinen wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas ermittelt) gesteuert wird, so daß dadurch das gewünschte L/K-Verhältnis, z. B. das stöchiometrische L/K-Verhältnis (L/K=15) oder das mage re L/K-Verhältnis, in Verbindung mit dem spezifischen Motor betriebszustand eingehalten wird, wie beispielsweise in der JP-Patent-OS Nr. 54 - 57 029 beschrieben ist.

Die erstgenannten Steuervorrichtungen, die wenigstens die Ansaugluftmenge und die Menge des zuzuführenden Kraftstoffs steuern, führen jedoch eine Modifizierung für die Regelgrö ße, d. h. die Menge der Luft oder des Kraftstoffs, auf einer Rückschlußbasis zu einem gewissen Grad bei einem Übergang durch, weshalb die Modifizierung nicht immer das erwartete Ergebnis liefert und sogar die Betriebskennwerte verschlech tert werden, wenn ungünstige Umstände zusammentreffen oder eine Verschiedenheit in der Qualität und in der Alterung der Bauteile vorliegt.

Auch bei den an zweiter Stelle genannten Steuervorrichtun gen, wobei das L/K-Verhältnis geregelt wird, kann die Regel größe vom gewünschten L/K-Verhältnis bei einem Übergang eines Belastungszustands od. dgl. auf Grund der Verzögerung von einer Änderung in der Ansaugluftmenge, bis die einzuspritzen de Kraftstoffmenge berechnet ist, oder einer Verzögerung in der Ermittlung der Sauerstoffkonzentration im Abgas (die Maschine arbeitet nach dem Luftansaugen in einem Kompres sions- und einem Verbrennungshub, bevor die Sauerstoffkon zentration im Abgas gemessen wird) abweichen. Um dieses Problem zu meistern, wurde eine Steuervorrichtung vorgeschla gen, die eine asynchrone Kraftstoffeinspritzung ausführt, um durch eine Vorwegnahme oder Abschätzung das L/K-Verhält nis zu modifizieren, wodurch die Regelempfindlichkeit verbes sert wird. Auch in diesem Fall erscheint das Steuerergebnis im Abgas, nachdem der Motor den Kompressions- und Verbren nungshub ausgeführt hat, und es wird schließlich im Auspuff hub als eine Änderung in der Sauerstoffkonzentration festge stellt, was das gleiche Problem wie im Fall der erstgenann ten Motorsteuervorrichtungen hervorruft.

Beispielsweise wird in der Motorsteuervorrichtung, die so ausgelegt ist, daß bei einem Niederdrücken des Gaspedals, um den Motor aus seinem Leerlaufzustand hochzujagen, der Leerlaufschalter durch die sich öffnende Drosselklappe be tätigt wird, um die Kraftstoffmenge durch eine asynchrone Kraftstoffeinspritzung in Vorwegnahme eines Startvorgangs zu erhöhen, die Kraftstoffzufuhr in spezifischer Weise er höht wird, selbst wenn die Drosselklappenöffnung gering ist, weshalb sich die Ansaugluftmenge nicht erheblich ändert, was ein übermäßig fettes L/K-Verhältnis zum Ergebnis hat. Als Folge dessen fällt die Ausgangsleistung des Motors ab, was im schlechtesten Fall ein Abwürgen des Motors nach sich ziehen kann. Der gleiche untaugliche Vorgang findet bei einer asynchronen Kraftstoffeinspritzung statt, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder der Zustand der Kraftstoffabsper rung aufgehoben wird. Selbst mit einer raffinierteren oder kunstvolleren Motorsteuervorrichtung, die proportional auf Gegebenheiten oder Umstände anspricht, ist es schwierig, von den oben erwähnten Problemen freizukommen, sofern hier mechanische Fehler und Unterschiedlichkeiten im Kraft stoff-Einspritzventil, in der die Ansaugluft messenden Vor richtung und im Leerlaufschalter vorhanden sind.

Darüber hinaus haben Steuervorrichtungen, die das L/K-Ver hältnis regeln, die folgenden Probleme. Moderne Steuervor richtungen für die Kraftstoffeinspritzung bei Brennkraftma schinen sind sorgfältig ausgearbeitet und verwenden einen Mikrocomputer, um eine Interrupt-Steuerung für eine asyn chrone Kraftstoffeinspritzung, für eine Kraftstoffabsperrung u. dgl. in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen durchzu führen, so daß die Kraftstoffmenge in geeigneter Weise mit Bezug zur Ansaugluftmenge eingehalten wird. Gleichzeitig werden jedoch häufig verschiedene elektrische Einrichtungen einschließlich einer Klimaanlage in das Fahrzeug eingebaut, wodurch bewirkt wird, daß der Motor in einem weiteren Zu standsbereich und in einer Vielfalt von Kombinationen von individuellen Zuständen oder Bedingungen betrieben werden muß. Das Fehlen eines den Motorbetriebszustand ermittelnden Fühlers oder eine fälschliche Ermittlung des Betriebszu stands kann einen solchen Zustand zeigen, der üblicherweise niemals auftreten wird. Wenngleich für diese Fälle Gegenmaß nahmen ergriffen werden, so kann das L/K-Verhältnis in erheb lichem Maß dann unausgeglichen sein, wenn spezielle Kombina tionen des Motorbetriebszustands und eine Verschiedenheit sowie Änderung durch Alterung von Bauteilen auftreten, was letztlich Schwierigkeiten auf seiten des Motors, wie ein Ab würgen, nach sich zieht.

Im Hinblick auf den Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, das oben herausgestellte Problem einer Rück schlußsteuerung, das sich im Übergang des Motorbetriebszu stands ergibt, zu lösen und eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die imstande ist, das L/K- Verhältnis des Gemischs innerhalb eines vorgegebenen Bereichs bei jedem Motorbetriebszustand zu halten.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine eine Ein richtung, die den Wert einer Regelgröße, die entweder die Ansaugluftmenge oder die Kraftstoffzufuhrmenge zur Maschine ist, ermittelt, eine Einrichtung zur Regelung des L/K-Ver hältnisses, die auf der Grundlage der ermittelten Regel größe den Basiswert der Regelgröße zur Verwendung bei der Regelung der anderen Regelgröße bestimmt, eine den Übergang im Motorbetriebszustand erfassende Einrichtung, eine den Wert einer Modifizierung für den bestimmten Basisregelwert festlegende Einrichtung und eine die erstgenannte Regelgrö ße in Übereinstimmung mit dem festgelegten Modifikations wert kompensierende Einrichtung.

Wenn bei dieser Steuervorrichtung das Verfahren mit Luft vorrang zur Anwendung kommt, wobei die Regelgrößen-Erfas sungseinrichtung die Ansaugluftmenge mißt und die L/K- Verhältnisregeleinrichtung in Abhängigkeit von der ermittel ten Luftmenge die Basis-Kraftstoffmenge bestimmt, so wird der Modifikationswert für die Basis-Kraftstoffmenge in Abhän gigkeit vom Übergang im Motorbetriebszustand, welcher von der Übergang-Erfassungseinrichtung festgestellt wird, be stimmt und der Modifikationswert des weiteren zum Modifi zieren der Ansaugluftmenge verwendet. Wenn andererseits die Steuervorrichtung das Verfahren mit Kraftstoffvorrang anwen det, wobei die Basis-Luftmenge aus der Kraftstoffzufuhrmenge bestimmt wird, so wird die Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Modifikationswerts für die Ansaugluft durch die Kompensa tionseinrichtung modifiziert. Die Regelgrößen-Erfassungsein richtung ist eine solche, die die Ansaugluft im Fall des Verfahrens mit Luftvorrang mißt, und eine solche, die im Fall des Verfahrens mit Kraftstoffvorrang die Kraftstoffzu fuhr mißt. Die L/K-Verhältnisregeleinrichtung verwendet den von der Regelgrößen-Erfassungseinrichtung gemessenen Steu erwert zur Bestimmung des Basiswerts für eine Regelung der anderen Regelgröße, und der Basiswert wird allgemein be stimmt, um das gewünschte L/K-Verhältnis des Gemischs zu erzeugen oder das L/K-Verhältnis im gewünschten Bereich zu erlangen.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird die Steuervorrichtung zur Regelung des L/K-Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs verwendet. Diese Vorrichtung umfaßt eine Kraftstoff dem Motor zuführende Einrichtung, eine auf die in einen Motorzylinder eingeführ te Luftmenge rückschließende Folgerungseinrichtung, eine auf die dem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge rückschließen de Folgerungseinrichtung, eine auf der Grundlage der gefolger ten Mengen an Luft und Kraftstoff auf das L/K-Verhältnis des Gemischs im Zylinder rückschließende Folgerungseinrich tung und eine auf die Kraftstoff-Zuführeinrichtung in Über einstimmung mit dem gefolgerten L/K-Verhältnis einwirkende Einrichtung, um die Menge des dem Zylinder zugeführten Kraft stoffs zu modifizieren, so daß das L/K-Verhältnis innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs gehalten wird.

Diese Motorsteuervorrichtung kommt bei einer Brennkraftma schine zur Anwendung, die mit einer Kraftstoff-Einspritzre gelung versehen ist, und sie arbeitet so, daß die Luft-Fol gerungseinrichtung auf die in den Zylinder eingeführte Luft menge rückschließt, daß die Kraftstoff-Folgerungseinrich tung auf die dem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge rück schließt und daß die L/K-Verhältnis-Modifiziereinrichtung auf die Kraftstoff-Zuführeinrichtung in Übereinstimmung mit dem von der Luft-Kraftstoff-Folgerungseinrichtung geliefer ten Folgerungs-L/K-Verhältnis, das aus den gefolgerten Mengen von Luft und Kraftstoff bewertet wird, einwirkt, um die Menge des dem Zylinder zugeführten Kraftstoffs zu modifizieren, so daß das L/K-Verhältnis des Gemischs innerhalb eines vor geschriebenen Bereichs gehalten wird.

Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird die Motorsteuervorrichtung zur Regelung des L/K-Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs verwendet. Diese Vorrichtung umfaßt eine die Ansaugluftmenge verändern de Einrichtung, eine auf die in einen Motorzylinder einge führte Luftmenge rückschließende Folgerungseinrichtung, eine auf die in den Zylinder eingeführte Kraftstoffmenge rück schließende Folgerungseinrichtung, eine das L/K-Verhältnis des Gemischs im Zylinder auf der Grundlage der gefolgerten Mengen an Luft und Kraftstoff bewertende Folgerungseinrich tung sowie eine Einrichtung, die in Übereinstimmung mit dem gefolgerten L/K-Verhältnis auf die Luft-Änderungseinrich tung einwirkt, um die in den Zylinder eingeführte Ansaugluft menge zu modifizieren, so daß das L/K-Verhältnis innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs gehalten wird.

Diese Steuervorrichtung wird für eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Einspritzregelung verwendet und arbeitet so, daß die Luft-Folgerungseinrichtung auf die in den Zylinder eingeführte Luftmenge rückschließt, daß die Kraftstoff-Fol gerungseinrichtung auf die in den Zylinder eingeführte Kraft stoffmenge rückschließt und daß die L/K-Verhältnis-Modifi ziereinrichtung auf die Luft-Änderungseinrichtung in Überein stimmung mit dem von der L/K-Verhältnis-Folgerungseinrichtung gelieferten Folgerungs-L/K-Verhältnis, das aus den gefolger ten Mengen von Luft und Kraftstoff bewertet wird, einwirkt, um die Menge der in den Zylinder gesaugten Luft zu modifi zieren, so daß das L/K-Verhältnis innerhalb eines vorge schriebenen Bereichs gehalten wird.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockbild der Motorsteuervorrichtung und des Aufbaus einer Brennkraftmaschine, der diese Steuer vorrichtung zugeordnet ist;

Fig. 2 ein Blockbild des elektronischen Steuergeräts (ECU) der Motorsteuervorrichtung;

Fig. 3 ein Funktionsdiagramm, das die grundsätzliche An ordnung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungs form darstellt;

Fig. 4A und 4B Flußpläne von durch das ECU ausgeführten Interrupt-Routinen;

Fig. 5 ein Kurvenbild über die Beziehung zwischen der asynchronen Kraftstoffeinspritzmenge und dem Steu erwert K des Luftregelventils;

Fig. 6 ein Kurvenbild über die Beziehung zwischen dem L/K-Verhältnis und dem Motorausgangsdrehmoment;

Fig. 7 ein Zeitdiagramm, das der Erläuterung des durch die erste erfindungsgemäße Ausführungsform ausgeführten Steuervorgangs dient;

Fig. 8 ein Diagramm über die Beziehung zwischen der Kraftstoff spritzmenge und dem Saughub bei der ersten erfin dungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 9 ein Funktionsdiagramm, das die Anordnung der zwei ten Ausführungsform gemäß der Erfindung darstellt;

Fig. 10 einen Flußplan zur Erläuterung der von dem ECU bei der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform durch geführten L/K-Verhältnis-Störgrößenaufschaltroutine;

Fig. 11 ein Diagramm, das der Erläuterung der Bewertung oder Abschätzung der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge τ dient;

Fig. 12A und 12B Kurvenbilder, die die Beziehung zwischen dem Fehler des L/K-Verhältnisses und der Impuls breiten-Verminderungsgröße TK 1 für den Kraftstoff einspritzimpuls sowie die Beziehung zwischen dem Fehler des L/K-Verhältnisses und der Impulsbreiten- Erweiterungsgröße TK 2 für den Kraftstoffeinspritz impuls darstellen;

Fig. 13 ein Funktionsdiagramm zur Anordnung der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 14 einen Flußplan zur L/K-Verhältnis-Störgrößenauf schaltroutine, die durch das ECU bei der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform durchgeführt wird;

Fig. 15 ein Diagramm, das der Erläuterung der Bewertung oder Abschätzung der gesamten Kraft stoffeinspritzmenge τ bei der dritten Ausführungs form gemäß der Erfindung dient;

Fig. 16A und 16B Kurvenbilder, die die Beziehung zwischen dem Fehler des L/K-Verhältnisses und der Steuerungs werte K 1 und K 2 des Luftregelventils darstellen;

Fig. 17 ein Zeitdiagramm, das den Steuerungsvorgang der dritten erfindungsgemäßen Ausführungform darstellt.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird zuerst die Anordnung der erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine und ein elektronisches Steuergerät vorhanden sind, erläutert.

Gemäß Fig. 1 wird dem Motor zuzuführende Ansaugluft durch ein Luftfilter 1 geführt, wobei deren Strömungsmenge durch eine vom Fahrer über das Gaspedal betätigte Drosselklappe 2 geregelt wird. Die Luft wird durch einen Ausgleichbehäl ter 3 und ein Ansaugrohr 4 zu einer Ansaugöffnung 5 gelei tet. Das Ansaugsystem weist eine Umgehungsleitung 6, die die Drosselklappe 2 parallel umgeht, und ein motorgetriebe nes Luftregelventil 6 a auf, das die Strömungsmenge in der Umgehungsleitung 6 regelt und in der Mitte dieser Leitung angeordnet ist. Das Luftregelventil 6 a wird normalerweise zur Regelung der Leerlaufdrehzahl verwendet, indem die An saugluftmenge geregelt wird, und bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform wird dieses Ventil 6 a des weiteren dazu verwendet, die Ansaugluftmenge während des Motorbetriebs bei geöffneter Drosselklappe 2 einzuregeln. Die Funktion des Luftregelventils 6 a wird später noch näher erläutert.

Im Ansaugrohr 4 ist ein Kraftstoff-Einspritzventil 7 ange ordnet, dem von einem Kraftstofftank über eine Leitung der Kraftstoff zugeführt wird. In der Mitte der Kraftstofflei tung ist ein Druckregler vorgesehen, so daß der Kraftstoff druck konstantgehalten wird. Wenn an das Einspritzventil 7 ein Spannungsimpuls gelegt wird, so öffnet dieses, um eine bestimmte Kraftstoffmenge in die Ansaugöffnung 5 einzu spritzen, die exakt der wirksamen Einspritzimpulsbreite t proportional ist. Das in dieser Ansaugöffnung 5 erzeugte Luft-Kraftstoffgemisch wird durch ein Einlaßventil 8 in den Brennraum 10 des Motors 9 geführt und durch den Zündfunken zum geeigneten Zeitpunkt gezündet. Der Brennraum 10 wird von einem sich bewegenden Kolben 11 abgeschlossen. Das als Ergebnis der Verbrennung des Gemischs erzeugte Abgas wird über ein Auslaßventil 12, ein Abgasrohr 13 und einen kata lytischen Wandler 13 a zur Atmosphäre ausgestoßen.

Der Motor 9 ist mit verschiedenen Fühlern versehen, die seinen Betriebszustand erfassen, und zwar einem Ansaugrohr- Druckfühler 14, einem Ansaugluft-Temperaturfühler 15, ei nem Drosselklappen-Stellungsfühler 16, einem L/K-Verhältnis fühler 17, einem Kühlmittel-Temperaturfühler 18 und einem Kurbelwinkelfühler 19.

Der als Halbleiter-Druckfühleinrichtung ausgebildete An saugrohr-Druckfühler 14 ist im Ausgleichbehälter 3 ange ordnet und ermittelt den Saugrohrdruck Pm, für den er ein entsprechendes Analogsignal erzeugt. Der Ansaugluft-Tempe raturfühler 15 ist im Luftfilter 1 untergebracht und er zeugt ein Analogsignal, das die Ansauglufttemperatur Tam wiedergibt. Der Drosselklappen-Stellungsfühler 16 ist mit der Drehwelle der Drosselklappe 2 mechanisch verbunden und erzeugt ein die Öffnung R der Drosselklappe 2 kennzeichnen des Analogsignal. Dem Drosselklappen-Stellungsfühler 16 ist ein Leerlaufschalter 16 a eingegliedert, der ein ElN- oder AUS-Signal in Übereinstimmung mit dem völlig geschlossenen oder nicht völlig geschlossenen Zustand der Drosselklappe 2 abgibt. Der L/K-Verhältnisfühler 17 liegt im Abgasrohr 13 und liefert ein Analogsignal, das die Restsauerstoffkonzen tration λ im Abgas angibt. Im Kühlmittelmantel des Motors 9 ist der Kühlmittel-Temperaturfühler 18 angeordnet, der ein für die Kühlmitteltemperatur Thw kennzeichnendes Ana logsignal liefert. Der Kurbelwinkelfühler 19 ist gegenüber dem an der Welle des Verteilers 20, welcher mit der Kurbel welle des Motors 9 mechanisch verbunden ist, ausgebildeten Ringzahnrad angeordnet und erzeugt ein Impulssignal bei je weils einem bestimmten Intervall des Kurbelwinkels.

Diese Fühler sind elektrisch mit dem elektronischen Steuer gerät ("ECU") 25 verbunden, das die Menge des dem Motor einzuspritzenden Kraftstoffs regelt. Das ECU 25 erhält sei ne Energie von einer Batterie 27, empfängt die Signale von allen Fühlern und betätigt das Kraftstoff-Einspritzventil 7 in Übereinstimmung mit der vorbestimmten Prozedur oder Arbeitsweise, um eine bestimmte Kraftstoffmenge in Abhängig keit von der Ansaugluftmenge, welche durch das Öffnen der Drosselklappe 2 bestimmt wird, einzuspritzen.

Die Fig. 2 zeigt in einem Blockbild den Aufbau des ECU 25, das als eine arithmetische Logik-Operationsschaltung ausge bildet ist und dessen Hauptteile eine bekannte Zentralein heit (ZE) 40, einen Festwertspeicher (ROM) 41 und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 42 umfassen. Diese Bauelemente sind durch einen Datenbus 47 mit Eingabe-/Aus gabekanälen, welche einen digitalen Eingangskanal 43 und einen analogen Eingangskanal 44 einschließen, und mit ei nem Einspritzventil-Treiberkreis 45 sowie einem Luftregel ventil-Treiberkreis 46 verbunden.

Der digitale Eingangskanal 43 ist mit dem Leerlaufschal ter 16 sowie dem Kurbelwinkelfühler 19 verbunden, so daß die ZE 40 den völlig geschlossenen Zustand der Drosselklap pe 2 und den Kurbelwinkel ermitteln kann (die Motordreh zahl N wird durch aufeinanderfolgendes Lesen des Kurbel winkels erhalten). Der analoge Eingangskanal 44 ist mit dem Ansaugrohr-Druckfühler 14, dem Ansaugluft-Temperaturfühler 15, dem Drosselklappen-Stellungsfühler 16, dem L/K-Verhält nisfühler 17 und dem Kühlmittel-Temperaturfühler 18 verbun den und dient auch dazu, die analogen Ausgangssignale von diesen Fühlern in digitale Angaben umzuwandeln. Demzufolge kann die ZE 40 in Aufeinanderfolge den Saugrohrdruck Pm, die Ansauglufttemperatur Tam, die Abgas-Sauerstoffkonzen tration λ, die Kühlmitteltemperatur Thw und die Drosselklap penöffnung R durch den Eingangskanal 44 lesen.

Der Einspritzventil-Treiberkreis 45 umfaßt ein Vergleichs register 45 a sowie einen Zeitgeber 45 b und bewirkt das Öff nen des Kraftstoff-Einspritzventils 7, wenn die vom Zeitge ber 45 b getaktete Zeit mit der im Vergleichsregister 45 a festgesetzten Zeit übereinstimmt. Die ZE 40 berechnet aus dem Saugrohrdruck Pm und der Motordrehzahl N synchron mit der Motordrehung die Basis-Einspritzzeitdauer, sie modifi ziert das berechnete Ergebnis unter Verwendung eines Modifi kationswerts, der die Ansauglufttemperatur Tam, die Abgas- Sauerstoffkonzentration λ, die Kühlmitteltemperatur Thw und die Drosselklappenöffnung R wiedergibt, um die wirksame Ein spritzimpuls-Zeitdauer zu bewerten, sie modifiziert ferner das Ergebnis in Abhängigkeit von der Klemmenspannung der Batterie 27, um die unmittelbare Einspritzzeitdauer zu be stimmen, und sie gibt ein die Einspritzzeitdauer kennzeich nendes Signal an den Einspritzventil-Treiberkreis 45. Der Treiberkreis 45 betätigt das Kraftstoff-Einspritzventil 7, um es im Ansprechen auf das Steuersignal zu öffnen, und gibt die Ventilschließzeit in das Vergleichsregister 45 a ein. Das bedeutet, daß der Einspritzventil-Treiberkreis 45 den Zeitpunkt des Schließens des Einspritzventils 7 fest hält und die ZE 40 vom Befehlen des Ventilschließvorgangs frei ist, so daß sie sich auf die umfassende Steuerung der Kraftstoffeinspritzung konzentrieren kann.

Der Luftregel-Treiberkreis 46 betätigt den dem Luftregel ventil 6 a zugeordneten Motor mit dem Wert und in der Rich tung, die von der ZE 40 befohlen werden, so daß die der Maschine zugeführte Ansaugluftmenge während der Fahrt wie auch während des Leerlaufs vergrößert oder vermindert wer den kann.

Die Arbeitsweise des ECU bei der oben beschriebenen Anord nung des Motorsteuersystems zur Regelung von entweder der Ansaugluftmenge oder der Kraftstoffzuführmenge bei der er sten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird in der Haupt sache unter Bezugnahme auf das Funktionsdiagramm von Fig. 3 und die Flußpläne von Fig. 4A sowie 4B erläutert.

Das Funktionsdiagramm von Fig. 3 zeigt, daß die Steuervor richtung eine Regelgrößen-Erfassungseinrichtung M 2, die ent weder die Ansaugluftmenge oder die Kraftstoffzufuhrmenge zur Brennkraftmaschine M 1 mißt, eine L/K-Verhältnis-Regel einrichtung M 3, die auf der Grundlage des ermittelten Werts der einen der Stellgrößen den Basis-Steuerwert, der zur Re gelung der anderen Regelgröße verwendet wird, bestimmt, ei ne Übergang-Erfassungseinrichtung M 4, die die Übergangsän derung im Betriebszustand des Motors M 1 ermittelt, eine Modifiziereinrichtung M 5, die den Modifikationswert zur Einregelung des Basis-Steuerwerts auf der Grundlage der er mittelten Übergangsänderung bestimmt, und eine Regelgrößen- Kompensationseinrichtung M 6, die den Wert der von der Er fassungseinrichtung M 2 ermittelten Regelgröße einregelt, umfaßt. Diese Maßnahmen werden durch die Funktionen des ECU 25 und der Fühler verwirklicht.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4A und 4B die Arbeitsweise des ECU 25 erläutert. Zusätzlich zu der oben erwähnten Steuerung der Kraftstoffeinspritzung führt das ECU 25 eine 4-ms-Interruptroutine (Fig. 4A), die mit einem 4-ms-Intervall abläuft, indem vom Zeitgeber inner halb der ZE 40 ein Auslösesignal abgegeben wird, und eine 30°-Kurbelwinkel-Interruptroutine (Fig. 4B), die abläuft, indem sie durch das bei einem 30°-Intervall vom Kurbelwin kelfühler 19 erzeugte Impulssignal ausgelöst wird, aus.

Zuerst liest die 4-ms-Interruptroutine den Zustand des Leerlaufschalters 16 a durch den digitalen Eingangskanal 43 (Schritt 100) und prüft durch einen Vergleich mit dem vor hergehenden Zustand, ob der Leerlaufschalter 16 a einen Übergang von ElN (Drosselklappe völlig geschlossen) zu AUS (Drosselklappe nicht völlig geschlossen) ausgeführt hat (Schritt 110). Wenn der Leerlaufschalter einen Wechsel von EIN zu AUS durchgeführt hat, was bedeutet, daß die Drosselklappe 2 zu einer Öffnung aus dem völlig ge schlossenen Zustand betätigt worden ist, so berechnet die Routine die Menge einer asynchronen Kraftstoffeinspritzung in Erwartung eines Starts des Fahrzeugs (Schritt 120) und betätigt den Einspritzventil-Treiberkreis 45, um das Kraft stoff-Einspritzventil 7 zu aktivieren, so daß die asynchro ne Kraftstoffeinspritzung unmittelbar ausgeführt wird (Schritt 130). Dann setzt die Routine ein Flag F, das den Abschluß der asynchronen Kraftstoffeinspritzung angibt, und sie beendet den Vorgang bei RTN.

In der 30°-Kurbelwinkel-Interruptroutine wird zuerst das Flag F geprüft (Schritt 200). Wenn das Flag F eine Ände rung vom zurückgesetzten zum gesetzten Zustand im Vergleich mit dem Zustand bei der vorherigen Durchführung der Routine ausgeführt hat, so wird die Berechnung für den Steuerwert K des Luftregelventils 6 a (Schritt 210) durchgeführt und der Luftregelventil-Treiberkreis 46 betätigt, um das Luft regelventil 6 a in Übereinstimmung mit dem Steuerwert K zu öffnen (Schritt 220), so daß die Ansaugluftmenge erhöht wird. Der Steuerwert K für das Luftregelventil 6 a kann in Abhängigkeit von der Menge der asynchronen Kraftstoffein spritzung (asynchrone Einspritzzeitdauer tx) bestimmt wer den, wie die Fig. 5 zeigt, oder er kann ein vorbestimmter konstanter Wert sein. Infolgedessen steigt die Ansaugluft menge an, und selbst wenn das L/K-Verhältnis dazu neigt, als Ergebnis der asynchronen Kraftstoffeinspritzung über fettet zu werden, so wird das durch den Betrieb des Luft regelventils 6 a kompensiert, so daß das L/K-Verhältnis des Gemischs nicht aus dem günstigen Bereich A von Fig. 6 her ausgeht.

Wenn andererseits im Schritt 200 das Flag F als kontinuier lich gesetzt festgestellt wird, so prüft die Routine, ob die Kurbelwelle um einen bestimmten Wert des Kurbelwinkels aus der Lage bei der Durchführung der asynchronen Kraft stoffeinspritzung heraus gedreht hat (Schritt 230). Wenn das bestimmte Kurbelwinkelintervall noch nicht durchlaufen worden ist, so folgt wie im Fall eines zurückgesetzten Flags F kein weiterer Vorgang. Das spezielle Kurbelwinkel intervall wird aus der Zeitspanne, in welcher ungünstige Wirkungen einer asynchronen Kraftstoffeinspritzung gelöscht sind, vorherbestimmt und ist beispielsweise einer von drei Hüben in etwa gleich, wie die Fig. 7 zeigt. Wenn anderer seits das spezielle Kurbelwinkelintervall bereits durch laufen worden ist, so führt die Routine den Vorgang zur Zurücksetzung des Luftregelventils 6 a auf die Lage, bevor die Steuerung des Schritts 220 stattgefunden hat, aus (Schritt 240), und nach dem Zurücksetzen des Flags F (Schritt 250) wird der Vorgang bei RTN beendet.

Gemäß dem Motorsteuersystem in dieser Ausführungsform wird, wenn der Leerlaufschalter 16 a tätig ist, um einen Öffnungs zustand der Drosselklappe aus ihrer völlig geschlossenen Stellung heraus anzuzeigen, die Kraftstoffzufuhr durch eine asynchrone Kraftstoffeinspritzung (asynchroner Kraft stoffeinspritzimpuls tx in Fig. 8) in Erwartung eines Startens des Fahrzeugs vergrößert und gleichzeitig das Luftregelventil 6 a um den speziellen Wert K geöffnet, so daß die Ansaugluftmenge während des speziellen Kurbelwin kelintervalls vergrößert wird. Demzufolge wird selbst in dem Fall, da der Fahrer das Gaspedal geringfügig während des Leerlaufzustands des Motors niederdrückt, verhindert, daß das Gemisch ein überfettetes L/K-Verhältnis erhält, das eine fallende Ausgangsleistung und möglicherweise ein Abwürgen des Motors nach sich zieht. Da die Ansaugluftmen ge größer wird, um der asynchronen Kraftstoffeinspritzung zu entsprechen, womit die Ausgangsleistung des Motors er höht wird, wird das Gefühl des Fahrers, der das Gaspedal betätigt hat, nicht beeinträchtigt, und zusätzlich wird ei ne schlechtere Situation in der Abgasqualität verbessert. Im Fall eines starken Durchtretens des Gaspedals bei einem Start öffnet die Drosselklappe 2, um die Ansaugluftmenge zu vergrößern, und die folgende asynchrone Kraftstoffeinsprit zung erzeugt eine erhöhte Ausgangsleistung des Motors, so daß das Fahrzeug ruhig und glatt ohne eine Verzögerung star ten kann.

Wenngleich bei der beschriebenen Ausführungsform gemäß der Erfindung davon gesprochen wurde, daß das Luftregelventil 6 a von einem Motor betrieben wird, so kann jedoch auch ein bekanntes Leerlaufdrehzahl-Regelventil, das mit einem Schrittmotor, einem linearen Magneten, einem Drehmagneten oder einem Unterdruck-Schaltventil arbeitet, zur Anwendung kommen. Die Öffnungsdauer des Luftregelventils 6 a kann auf der Zeitachse anstatt des Kurbelwinkels geregelt werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausfüh rungsform begrenzt, sondern kann in verschiedenen anderen Formen in die Praxis umgesetzt werden. Beispielsweise kann das die Ansaugluftmenge regelnde Luftregelventil durch ei ne Drosselklappe ersetzt werden, die von einem Drosselklap penstellantrieb, wie einem Elektromotor, untergeordnet be trieben wird, oder kann die erfindungsgemäße Motorsteuer vorrichtung auch auf ein Verfahren mit Luftvorrang, bei dem die Ansaugluftmenge in Abhängigkeit von der vorher festge legten Kraftstoffmenge bestimmt wird, Anwendung finden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des ECU zur Regelung des L/K-Verhältnisses des Gemischs durch Regelung der zu geführten Kraftstoffmenge gemäß der zweiten Ausführungs form der Erfindung erläutert, und zwar in der Hauptsache unter Bezugnahme auf das Funktionsdiagramm von Fig. 9 und den Flußplan von Fig. 10.

Die Fig. 9 zeigt in einem Funktionsdiagramm die Motorsteu ervorrichtung in der zweiten Ausführungsform gemäß der Er findung. Die Steuervorrichtung umfaßt eine Kraftstoff-Zu führeinrichtung M 12, die der Brennkraftmaschine M 1 Kraft stoff zuführt, eine Ansaugluft-Folgerungseinrichtung M 13, die auf die in einen Zylinder der Maschine eingeführte Luftmenge rückschließt, eine Kraftstoffzufuhr-Folgerungs einrichtung M 14, die auf die dem Zylinder zugeführte Kraft stoffmenge rückschließt, eine L/K-Verhältnis-Folgerungs einrichtung M 15, die auf der Grundlage der gefolgerten Men gen von Luft und Kraftstoff auf das L/K-Verhältnis des Ge mischs im Zylinder rückschließt, und eine L/K-Verhältnis- Modifiziereinrichtung M 16, die in Übereinstimmung mit dem gefolgerten L/K-Verhältnis auf die Kraftstoff-Zuführein richtung M 12 einwirkt, um die dem Zylinder zugeführte Kraft stoffmenge einzuregeln, so daß das L/K-Verhältnis innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs gehalten wird. Diese Maß nahmen werden durch die Funktionen des ECU 25 und der Fühler verwirklicht.

Im folgenden wird auf die Arbeitsweise des ECU 25 unter Bezugnahme auf die Fig. 10 eingegangen. Zusätzlich zu der bekannten Kraftstoff-Einspritzregelung führt das ECU 25 die in Fig. 10 gezeigte L/K-Verhältnis-Störgrößen aufschaltroutine durch. Diese Steuerroutine wird für jeden Zylinder in einem vorgesehenen Intervall nach dem Beginn des Saughubes (am Zeitpunkt ST in Fig. 11) durchgeführt.

Zuerst führt die Routine den Vorgang zur Ableitung der ge samten, in den Zylinder eingeführten Kraftstoffmenge τ aus (Schritt 300). Der Folgerungsvorgang wird durch Summieren der nach dem Ende des vorherigen Saughubes bis zum gegen wärtigen Zeitpunkt für diesen Zylinder eingespritzten Kraftstoffmenge und der spezifischen Kraftstoffmenge, die als eine Bezugsmenge, welche während der Durchführung die ser Routine einzuspritzen ist, vorgegeben ist und als Er gebnis der Durchführung der Routine bestimmt ist, vorgenom men. Insbesondere beruht der Folgerungsvorgang auf der Tat sache, daß die Kraftstoffeinspritzmenge der wirksamen Ein spritzimpulsbreite t des am Einspritzventil 7 anliegenden Impulses proportional ist, und es werden die wirksamen Einspritzimpulsbreiten t 1 und t 2 während synchroner Kraft stoffeinspritzungen sowie die wirksame Einspritzimpulsbrei te tx während der synchronen Kraftstoffeinspritzung sum miert, wie Fig. 11 zeigt. Die wirksame Einspritzimpulsbrei te t 2 erhält den Wert To entsprechend der vorgeschriebenen Kraftstoffmenge. Der rückgeschlossene Kraftstoffeinspritz wert τ wird an einem bestimmten Platz des RAM 42 gespeichert.

Anschließend liest die Routine durch den analogen Eingangs kanal 44 den vom Fühler 14 gelieferten Saugrohrdruck Pm, um auf die vom Zylinder angesaugte Luftmenge rückzuschließen (Schritt 310). Die Ladeleistung des Gemischs im Zylinder einer Brennkraftmaschine wird vorherrschend durch den Saug rohrdruck Pm bestimmt, weshalb die gesamte Ansaugluftmenge aus dem Saugrohrdruck Pm zu einem bestimmten Zeitpunkt vor dem Ende des Saughubes gefolgert werden kann. Wenn ein Füh ler zur Messung der Masse Ga der Ansaugluft in der Zeitein heitslänge, wie er beispielsweise in der US-PS 39 75 951 offenbart ist, verwendet wird, so kann der Wert 1/N (worin N die Motordrehzahl ist) entsprechend der Zeitspanne, die für den Saughub notwendig ist, praktisch für den Rückschluß auf die gesamte Ansaugluftmenge in Form von Ga/N verwendet werden.

Im folgenden Schritt 320 berechnet die Routine das abgelei tete L/K-Verhältnis L/Kobs durch den Divisionsvorgang für den Saugrohrdruck Pm, der die gefolgerte Gesamtansaugluft wiedergibt und im Schritt 310 gelesen worden ist, mit der Gesamt-Kraftstoffmenge τ, die im Schritt 300 gefolgert wor den ist. Das abgeleitete L/K-Verhältnis L/Kobs wird durch Rückschluß vor dem Ende des Saughubes als ein L/K-Verhält nis des Gemischs, das bei der dem Saughub folgenden Ver brennung mitwirkt, bewertet. Das bedeutet, daß das abgelei tete L/K-Verhältnis eine Abschätzung des L/K-Verhältnisses des Gemischs ermöglicht, ohne auf die Ermittlung der Sauer stoffkonzentration im Abgas zu warten, die nach der Ver brennung in Erscheinung tritt.

Im Schritt 330 wird der Wert von L/Kobs geprüft, und wenn er gleich "8" oder kleiner ist, so geht der Ablauf zum Vor gang der Verminderung der Kraftstoffzufuhr (Schritt 340) über, oder wenn er gleich "16" oder größer ist, so geht der Ablauf zum Vorgang der Erhöhung der Kraftstoffzufuhr (Schritt 350) über. Das bedeutet, daß im Schritt 340 das Gemisch überfettet ist, was zu einer verminderten Motor ausgangsleistung oder sogar zum Abwürgen des Motors führt, wie durch den Bereich B von Fig. 6 angegeben ist, weshalb die Routine auf den Einspritzventil-Treiberkreis 45 ein wirkt, um die wirksame synchrone Einspritzimpulsbreite t 2 gegenüber dem spezifischen Wert To zu verkleinern, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 11 angedeutet ist, so daß die Kraftstoffzufuhr abnimmt. Die wirksame Einspritz impulsbreite t 2 wird vom spezifischen Wert To um den Wert TK 1 verkleinert, welcher Wert in Beziehung mit einem Feh ler Δ L/K vorbestimmt wird, der das Ergebnis einer Subtrak tion für den in der Diskriminierung des gefolgerten L/K- Verhältnisses L/Kobs um den Wert von L/Kobs verwendeten Wert "8" ist, wie die Fig. 12A zeigt, und der im ROM 41 vorgegeben ist.

Der Schritt 350 ist für ein übermagertes Gemisch, das einen verschlechterten Motorausgang nach sich zieht, wie durch den Bereich C in Fig. 6 angegeben ist, und die Routine er weitert die wirksame Einspritzimpulsbreite t 2 um den Wert von TK 2 unter Verwendung der im ROM 41 gespeicherten Be ziehung (Fig. 12B), wie durch die strich-punktierte Linie in Fig. 11 angedeutet ist, so daß die Kraftstoffzufuhr im Gegensatz zum Fall von Schritt 340 zunimmt. Wenn das abge leitete L/K-Verhältnis L/Kobs zwischen den Werten "8" und "16" liegt (Bereich A in Fig. 6), so findet für die Kraft stoffzufuhr keine Modifizierungsregelung statt, womit die Routine bei "nächster Schritt" endet. Obwohl in Fig. 12A und 12B die Werte von Δ L/K und TK 1 oder TK 2 in einer li nearen Beziehung stehen, so ist das lediglich ein Beispiel, und sie können in Abhängigkeit von der verwendeten Ein spritzvorrichtung eine nicht-lineare Beziehung haben.

Durch den beschriebenen Steuervorgang wird auf das L/K- Verhältnis des Gemischs zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Beginn des Saughubes rückgeschlossen. Wenn das abge leitete L/K-Verhältnis L/Kobs außerhalb des vorgegebenen Bereichs (zwischen "8" und "16") auf Grund der Anwendung der synchronen Kraftstoffeinspritzung od. dgl. liegt, so wird das Einspritzventil 7 sofort geregelt, um dadurch die Kraftstoffzufuhr zu modulieren, und das L/K-Verhältnis des Gemischs im Zylinder wird bis zum Ende des Saughubes auf den spezifizierten Bereich zurückgebracht. Demzufolge kann das Problem des überfetteten Gemischs und der somit schlech ten Motorausgangsleistung, was auf eine ungeeignete syn chrone Kraftstoffeinspritzung zurückzuführen ist, die bei spielsweise auftreten kann, wenn der Fahrer im Leerlaufzu stand das Gaspedal geringfügig niederdrückt, vollständig gelöst werden. Das heißt mit anderen Worten, daß die Mo torsteuervorrichtung in dieser Ausführungsform eine Stör größenaufschaltungsroutine für das L/K-Verhältnis des Ge mischs vor einer Verbrennung ausführt, während das herkömm licherweise später getan wurde, nämlich nach dem Erfassen der Abgas-Sauerstoffkonzentration g im Anschluß an eine Verbrennung. Dieses Regelschema verhindert die Leistungs minderung der Brennkraftmaschine, und zwar insbesondere am Übergang des Betriebszustandes, und mindert gleichzeitig die Giftigkeit des Abgases. Zusätzlich wird es möglich, die durch eine asynchrone Kraftstoffeinspritzung im Leerlaufzu stand bewirkte Störung des L/K-Verhältnisses und damit das Auftreten eines unangenehmen Absackens und Abwürgens zu verhindern.

Da bei dieser Ausführungsform das L/K-Verhältnis des Ge mischs innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs durch das Steuerprogramm unabhängig von einer Kraftstoffdosierrege lung eingehalten wird, kann eine asynchrone Kraftstoffein spritzung zur Verbesserung der Beschleunigungsleistung ohne die Gefahr einer Abweichung vom richtigen Bereich des L/K- Verhältnisses in die Praxis umgesetzt werden, so daß die auf einer Kraftstoffeinspritzregelung beruhende Steigerung der Betriebsleistung in vollem Maß ausgeübt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungs form begrenzt, vielmehr sind in der Praxis verschiedene Formen möglich, wie die Durchführung einer asynchronen Kraftstoffeinspritzung während des Saughubes nach der Aus führung des Steuerprogramms anstelle der Erweiterung der wirksamen Einspritzimpulsbreite durch den Einspritzventil- Treiberkreis oder das Umstellen oder Ändern der Schwellen werte des abgeleiteten L/K-Verhältnisses L/Kobs oder der funktionellen Beziehungen zwischen Δ L/K sowie TK 1 und zwi schen Δ L/K und TK 2, die in den Fig. 12A und 12B gezeigt sind, und zwar in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Ma schine (z. B. von der Kühlmitteltemperatur Thw und der Mo tordrehzahl N).

Schließlich wird die Arbeitsweise des ECU zur Steuerung des L/K-Verhältnisses des Gemischs durch Einregeln der Ansaug luftmenge gemäß der dritten Ausführungsform nach der Er findung beschrieben, wobei in der Hauptsache auf das Funk tionsdiagramm von Fig. 13 und den Flußplan von Fig. 14 Be zug genommen wird.

Wie das Funktionsdiagramm der Motorsteuervorrichtung von Fig. 13 in der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt, umfaßt die Vorrichtung eine Ansaugluftmengen-Ände rungseinrichtung M 22, die die in die Brennkraftmaschine M 1 eingeführte Ansaugluftmenge verändert, eine Ansaugluftmen gen-Folgerungseinrichtung M 23, die auf die in einen Zylin der eingesaugte Luftmenge rückschließt, eine Kraftstoff mengen-Folgerungseinrichtung M 24, die auf die in den Zylin der eingeführte Kraftstoffmenge rückschließt, eine L/K-Ver hältnis-Folgerungseinrichtung M 25, die auf der Grundlage der gefolgerten Mengen von Luft und Kraftstoff auf das L/K- Verhältnis des Gemischs im Zylinder rückschließt, und eine L/K-Verhältnis-Modifiziereinrichtung M 26, die in Überein stimmung mit dem gefolgerten L/K-Verhältnis auf die Ansaug luftmengen-Änderungseinrichtung M 22 einwirkt, um die in den Zylinder eingeführte Luftmenge einzuregeln, so daß das L/K- Verhältnis des Gemischs innerhalb des vorgeschriebenen Be reichs gehalten wird. Diese funktionellen Maßnahmen werden durch die Funktionen des ECU 25 und der Fühler verwirklicht.

Im folgenden wird auf die Arbeitsweise des ECU 25 unter Be zugnahme auf die Fig. 14 eingegangen. Zusätzlich zu der be kannten Kraftstoff-Einspritzregelung führt das ECU 25 eine L/K-Verhältnis-Störaufschaltungsroutine, die in Fig. 14 ge zeigt ist, durch. Diese Routine wird zu einem bestimmten Zeitintervall nach dem Beginn des Saughubes durchgeführt.

Zuerst führt die Routine den Vorgang zur Ableitung der Ge samtmenge τ an Kraftstoff, die in den Zylinder gelangt, durch (Schritt 400). Das Rückschließen auf die Gesamt-Kraft stoffmenge τ beruht auf der Summierung des eingespritzten Kraftstoffs bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt für den Zylin der, nachdem der vorherige Saughub geendet hat. Insbesonde re beruht der Folgerungsvorgang auf der Tatsache, daß die Kraftstoff-Einspritzmenge proportional der wirksamen, an das Einspritzventil 7 gelegten Einspritzimpulsbreite t ist, und im Vorgang werden die wirksamen Einspritzimpulsbreiten t 1 sowie t 2 während synchroner Kraftstoffeinspritzungen und die wirksame Einspritzimpulsbreite tx während einer synchro nen Kraftstoffeinspritzung summiert, wie die Fig. 15 zeigt.

Der abgeleitete Kraftstoff-Einspritzwert τ wird an einem bestimmten Platz des RAM 42 gespeichert.

Anschließend liest die Routine den vom Fühler 14 geliefer ten Saugrohrdruck Pm durch den analogen Eingangskanal 44, um eine Folgerung in bezug auf die in den Zylinder gesaug te Luftmenge auszuführen (Schritt 410). Die Ladeleistung des Gemischs im Zylinder einer Brennkraftmaschine wird vor herrschend durch den Saugrohrdruck Pm bestimmt, weshalb die gesamte Ansaugluftmenge aus dem Saugrohrdruck Pm zu ei nem bestimmten Zeitpunkt vor dem Ende des Saughubes gefol gert werden kann. Wenn ein Fühler zur Messung der Masse Ga an Ansaugluft in der Zeiteinheitslänge, wie er beispiels weise in der US-PS 39 75 951 offenbart ist, verwendet wird, so kann der Wert 1/N (worin N die Motordrehzahl ist) ent sprechend der für den Saughub benötigte, Zeitspanne prak tisch für die Folgerung auf die Gesamt-Ansaugluftmenge in Form von Ga/N benutzt werden.

Im folgenden Schritt 420 berechnet die Routine das abge leitete L/K-Verhältnis L/Kobs durch die Division des im Schritt 410 als eine gefolgerte Gesamt-Ansaugluftmenge gelesenen Saugrohrdrucks Pm durch die im Schritt 400 ge folgerte Gesamt-Kraftstoffmenge τ. Das abgeleitete L/K- Verhältnis L/Kobs wird durch einen Rückschluß vor dem Ende des Saughubes als ein L/K-Verhältnis des Gemischs, das bei der dem Saughub folgenden Verbrennung mitwirkt, bewertet. Das bedeutet, daß das abgeleitete L/K-Verhältnis L/Kobs die Abschätzung des L/K-Verhältnisses des Gemischs er möglicht, ohne auf die Ermittlung der Abgas-Sauerstoffkon zentration, die sich nach einer Verbrennung herausstellt, zu warten.

Im Schritt 430 wird der Wert von L/Kobs geprüft, und wenn er gleich "8" oder kleiner ist, so geht der Ablauf zum Vorgang der Vermehrung der Ansaugluft über (Schritt 440), oder wenn er gleich 16 oder größer ist, so geht der Ab lauf zum Vorgang der Verminderung der Ansaugluft über (Schritt 450). Im Schritt 440 ist das Gemisch überfettet, was eine verschlechterte Motorleistung oder sogar ein Ab würgen des Motors zur Folge hat, wie durch den Bereich B in Fig. 6 angegeben ist, weshalb die Routine auf den Luft regelventil-Treiberkreis 46 einwirkt, um das Ventil 6 a zu betätigen, so daß im gegenwärtigen Saughub die Ansaugluft unter Verwendung der zusätzlichen Luftleitung vermehrt wird. Für das Luftregelventil 6 a ist der Steuerwert K 1 in Beziehung mit dem Fehler Δ L/K vorbestimmt, der aus der Subtraktion für den bei der Diskriminierung von L/Kobs durch den Wert von L/Kobs verwendeten Wert "8" resultiert, wie die Fig. 16A zeigt, und der im ROM 41 vorgegeben ist.

Der Schritt 450 ist für ein übermagertes Gemisch, das eine verschlechterte Motorausgangsleistung nach sich zieht, wie durch den Bereich C in Fig. 6 gezeigt ist, und durch die Routine wird die Öffnung des Luftregelventils 6 a um die Größe des Steuerwerts K 2 unter Verwendung der im ROM 41 ge speicherten Beziehung (Fig. 16B) vermindert, so daß die An saugluft im Gegensatz zum Fall des Schritts 440 vermindert wird. Wenn das abgeleitete L/K-Verhältnis L/Kobs zwischen den Werten "8" und "16" bleibt (Bereich A in Fig. 6), so findet für die Ansaugluft keine Modifizierungsregelung statt, womit die Routine bei "nächster Schritt" endet. Wenngleich in Fig. 16A und 16B die Werte für Δ L/K und K 1 oder K 2 in einer linearen Beziehung sind, so besteht hier für keine Begrenzung, vielmehr können sie eine nicht-line are Beziehung in Abhängigkeit von den Kennwerten des ver wendeten Stellantriebs und den Versuchsergebnissen für die optimalen Steuerwerte haben. Beispielsweise können die Steuerwerte K 1 und K 2 in Abhängigkeit von der Kühlmittel temperatur Thw, der Motordrehzahl N oder des Saugrohr drucks Pm modifiziert werden oder sie können eine andere funktionelle Beziehung haben.

Durch den vorstehend beschriebenen Steuervorgang wird das L/K-Verhältnis des Gemischs, das zur Verbrennung mitwirkt, zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Beginn des Saughubes, z. B. am Zeitpunkt ST für den zweiten Zylinder in Fig. 17, gefolgert. Falls das abgeleitete L/K-Verhältnis L/Kobs außer halb des vorbestimmten Bereichs (zwischen "8" und "16") auf Grund der Anwendung einer asynchronen Kraftstoffeinsprit zung od. dgl. liegt, so wird das Luftregelventil 6 a sofort gesteuert, um dadurch die Ansaugluft zu modulieren, und das L/K-Verhältnis des Gemischs im Zylinder wird auf den spezi fizierten Bereich bis zum Ende des Saughubes zurückgebracht. Demzufolge kann das Problem eines überfetteten Gemischs und somit der verschlechterten Motorausgangsleistung, was auf eine ungeeignete asynchrone Kraftstoffeinspritzung, die bei spielsweise auftreten kann, wenn der Fahrer im Leerlaufzu stand das Gaspedal geringfügig niederdrückt, zurückzuführen ist, vollkommen gelöst werden. Das heißt mit anderen Worten, daß die Motorsteuervorrichtung in dieser Ausführungsform eine Störaufschaltungsregelung für das L/K-Verhältnis des Gemischs vor einer Verbrennung durchführt, während das her kömmlicherweise erst nach der Feststellung der Abgas-Sauer stoffkonzentration λ im Anschluß an eine Verbrennung getan wurde. Dieses Steuerschema verhindert die Minderung in der Leistung der Brennkraftmaschine, und zwar insbesondere im Übergang des Betriebszustands, und vermindert gleichzeitig die Giftigkeit des Abgases. Darüber hinaus besteht die Mög lichkeit, die durch eine asynchrone Kraftstoffeinspritzung im Leerlaufzustand bewirkte Störung des L/K-Verhältnisses und damit das Auftreten eines unangenehmen Absackens und Abwürgens zu verhindern.

Da bei dieser Ausführungsform das L/K-Verhältnis des Ge mischs innerhalb des vorgeschriebenen Bereichs durch das Steuerprogramm unabhängig von einer Kraftstoffdosierrege lung gehalten wird, kann eine asynchrone Kraftstoffeinsprit zung zur Verbesserung der Beschleunigungsleistung ohne die Gefahr einer Abweichung vom geeigneten Bereich des L/K-Ver hältnisses in die Tat umgesetzt werden, so daß die Steige rung der auf einer Kraftstoffeinspritzregelung beruhenden Betriebsleistung in vollem Maß verwirklicht und ausgeübt werden kann.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern kann selbstverständlich in anderen Formen, die aber im Rahmen der Erfindung liegen, in die Praxis um gesetzt werden, wie die Durchführung der Einregelung der Ansaugluftmenge durch Betätigen eines Drosselklappen-Stellan triebs, wie einem Elektromotor, um die Drosselklappe 2 zu bewegen, anstatt die Ansaugluftmenge unter Verwendung des Luftregelventils einzustellen, oder durch das Umstellen oder Ändern der Schwellenwerte des abgeleiteten L/K-Verhältnisses L/Kobs oder der Kennwerte der Steuerwerte K 1 und K 2, die in Fig. 16A und 16B gezeigt sind, und zwar in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine (z. B. von der Kühlmittel temperatur Thw und der Motordrehzahl N).

Erfindungsgemäß werden eine Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, wobei aus der Ansaugluft- und Kraftstoff zufuhrmenge wenigstens ein Wert geregelt wird, und eine Mo torsteuervorrichtung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Ver hältnisses des Gemischs offenbart. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Steuerung der Maschine bei einem Übergang im Betriebszustand. Die erstgenannte Steuervorrich tung erfaßt die Änderung entweder in der Ansaugluft- oder in der Kraftstoffzufuhrmenge und kompensiert die andere Menge, so daß die Maschine durch geschätzte Vorwegnahme an einem Übergang des Regelzustandes gesteuert wird. Die zweitgenannte Steuervorrichtung schließt in einem ersten Fall auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs in der gleichen Weise wie im ersten Fall zurück, um die in den Zy linder, der gegenwärtig im Saughub ist, eingeführte Luftmen ge zu regeln. In beiden Fällen wird die Vorwegnahme oder Erwartungssteuerung durchgeführt, so daß das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs innerhalb des vorge schriebenen Bereichs gehalten wird.

Claims

1. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet

- durch eine Regelgrößen-Erfassungseinrichtung (M 2), die aus der Ansaugluftmenge und der Kraftstoffzufuhrmenge eine Menge als einen Steuerwert, der den Betriebszu stand der Brennkraftmaschine (M 1) wiedergibt, mißt,
- durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung (M 3), die auf der Grundlage der gemessenen Regelgröße einen zur Regelung der anderen Regelgröße verwendeten Basis-Steuerwert bestimmt,
- durch eine Übergang-Erfassungseinrichtung (M 4), die eine Übergangsänderung im Betriebszustand der Maschine erfaßt,
- durch eine Modifiziereinrichtung (M 5), die in Überein stimmung mit dem erfaßten Übergang den Modifikations wert für eine Vergrößerung oder Verminderung des bestimm ten Basis-Steuerwerts festsetzt, und
- durch eine Regelgrößen-Kompensationseinrichtung (M 6), die in Übereinstimmung mit dem festgesetzten Modifika tionswert den von der Regelgrößen-Erfassungseinrichtung (M 2) ermittelten Steuerwert vergrößert oder verkleinert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Regelgrößen-Erfassungseinrichtung (M 2) ermittel te Regelgröße die in die Brennkraftmaschine (M 1) einge führte Ansaugluftmenge und der von der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regeleinrichtung (M 3) bestimmte Basis-Steuer wert eine in Abhängigkeit von der ermittelten Ansaugluft menge bestimmte Basis-Kraftstoffmenge sind, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine zugeführten Gemischs ein vorbestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis hat.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Übergang-Erfassungseinrichtung (M 4) erfaß te Übergangsänderung die Beschleunigung der Brennkraftma schine (M 1) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Modifiziereinrichtung (M 5) bestimmte Wert eine Zugabe für die von der Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Regeleinrichtung (M 3) festgesetzte Basis-Kraft stoffmenge ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet

- durch ein Kraftstoff der Brennkraftmaschine (9, M 1) ein spritzendes Kraftstoff-Einspritzventil (7),
- durch eine die von der Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regeleinrichtung (M 3) bestimmte Basis-Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine periodisch durch das Kraftstoff- Einspritzventil (7) zuführende erste Kraftstoff-Zufuhr einrichtung und
- durch eine zweite Kraftstoff-Zufuhreinrichtung, die eine Zugabe zu der von der Modifiziereinrichtung (M 5) bestimm ten Basis-Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine (9, M 1) durch das Kraftstoff-Einspritzventil (7) im Anspre chen auf das Erfassen einer Motorbeschleunigung durch die Übergang-Erfassungseinrichtung (M 4) unabhängig von der durch die erste Kraftstoff-Zufuhreinrichtung vorge nommene Kraftstoffzufuhr zuführt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelgrößen-Kompensationseinrichtung (M 6) eine Ansaug luft-Änderungseinrichtung, die die Ansaugluftmenge verän dert, und eine Ansaugluft-Kompensationseinrichtung, die auf die Ansaugluft-Änderungseinrichtung einwirkt, um die Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit einem von der Mo difiziereinrichtung (M 5) bestimmten Modifikationswert zu erhöhen, umfaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergang-Erfassungseinrichtung (M 4), die eine Motorbe schleunigung erfaßt, eine Einrichtung, welche die Bewegung einer in einem Ansaugrohr (4) der Brennkraftmaschine (9) angeordneten Drosselklappe (2) von ihrem völlig geschlos senen zu einem geöffneten Zustand feststellt, umfaßt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft-Änderungseinrichtung ein elektrisch betrie benes, in einem Ansaugrohr (4) der Maschine (9) angeord netes Ventil (6 a) umfaßt.

9. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine unter Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in die Ma schine eingeführten Gemischs, gekennzeichnet

- durch eine Kraftstoff der Maschine (M 1) zuführende Kraftstoff-Zufuhreinrichtung (M 12),
- durch eine Ansaugluft-Folgerungseinrichtung (M 13), die auf die Menge der in einen Zylinder der Maschine einge führten Luft rückschließt,
- durch eine Kraftstoffzufuhr-Folgerungseinrichtung (M 14), die auf die dem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge rückschließt,
- durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Folgerungseinrich tung (M 15), die auf der Grundlage der gefolgerten Mengen von Ansaugluft und Kraftstoff auf das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Gemischs im Zylinder rückschließt, und
- durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Modifiziereinrich tung (M 16), die in Übereinstimmung mit dem gefolgerten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die Kraftstoff-Zufuhrein richtung (M 12) einwirkt, um die dem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge zu erhöhen oder zu vermindern, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines vorbestimm ten Bereichs verbleibt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhr-Folgerungseinrichtung (M 14) auf der Grundlage der Summierung der Kraftstoffeinspritzimpulse, die nach dem Ende des vorhergegangenen Saughubes bis zum Ablauf einer bestimmten Zeitspanne im Anschluß an den Be ginn des nächsten Saughubes erzeugt worden sind, auf die Kraftstoffmenge rückschließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft-Folgerungseinrichtung (M 13) eine den Saug rohrdruck (Pm) ermittelnde Einrichtung (14) umfaßt und daß auf die Ansaugluftmenge auf der Grundlage des von der Druckermittlungseinrichtung (14) ermittelten Saugrohr drucks rückgeschlossen wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluft-Folgerungseinrichtung (M 13) eine Ansaug luft-Meßeinrichtung umfaßt und daß auf die Ansaugluftmen ge durch eine Berechnung, wobei ein von der Meßvorrich tung erfaßter Ansaugluftwert (Ga) durch einen Wert der Motordrehzahl (N) dividiert wird, rückgeschlossen wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Modifiziereinrichtung (M 16) eine den Regelbereich des Luft-Kraftstoff-Verhält nisses in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine, welcher wenigstens einen Wert aus der Kühlmit teltemperatur (Thw), der Drehzahl (N) der Maschine und des Saugrohrdrucks (Pm) einschließt, verändernde Einrich tung umfaßt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Modifiziereinrichtung (M 16) den Wert der Zunahme oder der Abnahme des Kraft stoffs in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine, der wenigstens einen Wert aus der Kühlmittel temperatur (Thw), der Drehzahl (N) der Maschine und des Saugrohrdrucks (Pm) einschließt, verändert.

15. Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine unter Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des in die Maschine eingeführten Gemischs, gekennzeichnet

- durch eine Ansaugluftmengen-Änderungseinrichtung (M 22), die die der Maschine (M 1) zugeführte Ansaugluftmenge verändert,
- durch eine Ansaugluftmengen-Folgerungseinrichtung (M 23), die auf die einem Zylinder der Maschine zugeführte Luftmenge rückschließt,
- durch eine Kraftstoffmengen-Folgerungseinrichtung (M 24), die auf die dem Zylinder zugeführte Kraftstoffmenge rückschließt,
- durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Folgerungseinrich tung (M 25), die auf der Grundlage der gefolgerten Men gen von Luft und Kraftstoff auf das Luft-Kraftstoff-Ver hältnis des Gemischs im Zylinder rückschließt, und
- durch eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Modifizierein richtung (M 26), die in Übereinstimmung mit dem gefol gerten Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf die Ansaugluft- Änderungseinrichtung (M 22) einwirkt, so daß das Luft- Kraftstoff-Verhältnis in einem vorbestimmten Bereich verbleibt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhr-Folgerungseinrichtung (M 24) auf der Grundlage der Summierung der Kraftstoffeinspritz impulse, die nach dem Ende des vorhergegangenen Saughubes bis zum Ablauf einer bestimmten Zeitspanne im Anschluß an den Beginn des nächsten Saughubes erzeugt worden sind, auf die Kraftstoffmenge rückschließt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluftmengen-Folgerungseinrichtung (M 23) eine den Saugrohrdruck (Pm) ermittelnde Einrichtung (14) umfaßt und daß auf die Ansaugluftmenge auf der Grundlage des von der Ermittlungeinrichtung (14) ermittelten Saugrohr drucks rückgeschlossen wird.

18. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugluftmengen-Folgerungseinrichtung (M 23) eine die Ansaugluftmenge in einem bestimmten Bereich messende Ansaugluft-Meßeinrichtung umfaßt und daß auf die Ansaug luftmenge durch eine Berechnung, wobei ein erfaßter An saugluftwert (Ga) durch einen Wert der Motordrehzahl (N) dividiert wird, rückgeschlossen wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Modifiziereinrich tung (M 26) eine den Regelbereich des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine, welcher wenigstens einen Wert aus der Kühl mitteltemperatur (Thw), der Drehzahl (N) der Maschine und des Saugrohrdrucks (Pm) einschließt, verändernde Einrich tung umfaßt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Modifiziereinrichtung (M 26) eine den Steuerwert eines Stellantriebs zur Rege lung der Ansaugluftmenge in Übereinstimmung mit dem Be triebszustand der Maschine, welcher wenigstens einen Wert aus der Kühlmitteltemperatur (Thw), der Drehzahl (N) der Maschine und des Saugrohrdrucks (Pm) einschließt, modi fizierende Einrichtung umfaßt.