DE3823277A1

DE3823277A1 - Motorsteuersystem

Info

Publication number: DE3823277A1
Application number: DE3823277A
Authority: DE
Inventors: Masahide Sakamoto; Takeshi Atago; Junichi Ishii; Matsuo Amano; Nobuo Kurihara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-07-09
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1989-01-19
Also published as: US4991102A; GB8816203D0; KR0123561B1; GB2207779A; KR890002530A; GB2207779B; DE3823277C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für Kraftfahrzeugmotoren, insbesondere ein Benzinmotor-Steuersystem mit Lernregelung zur Bestimmung der Kraftstoffdurchflußmenge bei der Rückführungsregelung des Luft-Kraftstoffverhältnisses.

Moderne Kraftfahrzeug-Benzinmotoren sind mit einem Steuersystem ausgestattet, das einen Mikrorechner zur synthetischen Steuerung der Betriebsbedingungen aufweist, um dadurch die schädlichen Bestandteile im Abgas zu vermindern und den Benzinverbrauch zu senken. Dabei arbeitet ein elektronisches Motorsteuersystem in solcher Weise, daß aufgrund von Signalen von verschiedenen Fühlern, die Motorbetriebsbedingungen darstellen, verschiedene Faktoren, u. a. die Kraftstoffördermenge und der Zündzeitpunkt, geregelt werden, um so die optimalen Betriebsbedingungen für den Motor zu erreichen.

Ein Beispiel eines elektronischen Motorsteuersystems ist in JP-A-55-1 34 721 (entsprechend US-PS 43 63 097) angegeben.

Bei diesem elektronischen Motorsteuersystem wird die Kraftstoffmenge durch ein Luft-Kraftstoff-Rückführungsverfahren geregelt. Dabei werden die von einem Luftdurchflußmengenmesser erfaßte Saugluftmenge und die Motordrehzahl dazu genützt, eine Grund-Einspritzmenge zu bestimmen. Diese Grund-Einspritzmenge wird mit einem Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückführungsfaktor multipliziert unter Bildung eines Rückführungswerts, der der Sauerstoffkonzentration im Abgas und weiteren Kompensationsfaktoren, die Regelparameter darstellen, entspricht. Zu der resultierenden Grund-Einspritzmenge wird eine Batteriespannungs-Kompensation hinzuaddiert, um dadurch eine erforderliche Einspritzmenge zu bestimmen. Durch ein Ansteuersignal, das der so errechneten erforderlichen Einspritzmenge entspricht, wird die Öffnungszeit einer Einspritzdüse so geregelt, daß das Gemisch auf einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis) gehalten wird.

Die erforderliche Einspritzmenge ist somit durch die Impulsbreite des an die Einspritzdüse geführten Ansteuersignals gegeben. Die Impulsbreite T _p des Ansteuersignals entsprechend der Grund-Einspritzmenge, d. h. die Grund- Einspritzmengen-Impulsbreite und die Impulsbreite T _i, die der erforderlichen Einspritzmenge entspricht (nachstehend als "erforderliche Einspritzimpulsbreite" bezeichnet), sind wie folgt gegeben:

T _P = k × Q _a/N (1)
Ti = T _P × K × α × K _L + T _S (2)

mit K einer Konstanten, Q _a einer Saugluftmenge, N einer Motordrehzahl, K einem Kompensationsfaktor aufgrund der Kühlwassertemperatur etc., α einem Kompensationsfaktor für die Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückführung, K _L einem Lernausgleichswert der Kraftstoffmenge und T _S einer ineffektiven Einspritzdüsen-Impulsbreite (Batteriespannungs-Kompensation).

Insbesondere wird durch Nutzung der Saugluftmenge Q _A des Motors und der Motordrehzahl N die Grund-Einspritzzeit T _p aus Gleichung (1) bestimmt. Der resultierende Wert der Grund-Einspritzzeit T _p wird multipliziert mit dem Luft- Kraftstoffverhältnis-Rückführungsausgleichsfaktor zur Bestimmung einer Einspritzmenge, die einem Soll-Mischungsverhältnis (stöchiometrischen Mischungsverhältnis) zugeordnet ist. Bei dem Kraftstoffmengenregelsystem eines gebauten Motors unterliegen die Eingangs/Ausgangskennlinien der verschiedenen Stelleinheiten (z. B. der Einspritzdüse) und Fühler (z. B. des Luftdurchflußmengenfühlers) Langzeit- und anderen Änderungen. Es genügt nicht, die Kraftstoffmenge nur mit dem Rückführungsausgleichsfaktor α zu regeln, sondern es müssen Langzeit- und andere Änderungen durch einen Lernvorgang kompensiert werden, um dadurch eine exakte Luft-Kraftstoffverhältnisregelung zu erzielen. Die so durch Lernen erreichte Kompensation ist ein Lern-Kompensationswert K _L.

Der Lern-Kompensationswert K _L wird nachstehend im einzelnen erläutert. Eine in der Abgasleitung angeordnete O₂-Sonde erzeugt ein Binärsignal (Hochpegel-Spannung für fettes und Niedrigpegel-Spannung für mageres Gemisch) entsprechend der Sauerstoffkonzentration (mager bei hoher und fett bei niedriger Sauerstoffkonzentration) im Abgas. Dieses Binärsignal wird genützt, um den Mischungsverhältnis-Rückführungsfaktor α schrittweise zu erhöhen oder zu verringern, gefolgt von einer allmählichen Erhöhung bzw. Verringerung in Annäherung an ein Soll-Mischungsverhältnis. Fig. 1 zeigt die Bedingungen des Luft-Kraftstoffverhältnis- bzw. Mischungsverhältnis-Rückführungsfaktors α, der bei Erfassung eines auf der fetten oder der mageren Seite liegenden Werts des Mischungsverhältnisses eine Änderung aufgrund des Ausgangssignals λ der Sauerstoffsonde erfährt.

In bezug auf den Mischungsverhältnis-Rückführungsfaktor bei richtungsmäßig umgekehrtem Signal der Sauerstoffsonde wird der lokale Höchstwert im Verlauf der Änderung vom mageren zum fetten Zustand mit α _max angenommen, und der Mindestwert im Verlauf der Änderung vom fetten zum mageren Zustand wird mit a _min angenommen. Der Mittelwert aus beiden α _ave ergibt sich als

α _ave = (a _max + α _min)/2 (3)

Die Differenz zwischen dem in Gleichung (3) aufgeführten Mittelwert a _ave und Eins ist als Lern-Kompensationswert K _L definiert, d. h. also:

L _L = a _ave - 1 (4)

Wenn der Mischungsverhältnis-Rückführungsfaktor α Eins ist, hat man den gleichen Zustand, wie wenn das Mischungsverhältnis einen Sollwert ohne Mischungsverhältnis-Rückführungsregelung durch die Sauerstoffsonde erreicht hat.

Der Lern-Kompensationswert K _L ist von einem Motorbetriebsbereich zum nächsten verschieden, und daher ist in einem Speicher ein Lern-Kompensationswert zur Einschreibung des Lern-Kompensationswerts K _L für jeden Betriebsbereich entsprechend der Motordrehzahl und der Grund-Einspritzmenge (Impulsbreite) gespeichert (Fig. 2). In einem der Mischungsverhältnis-Rückführungsregelung unterliegenden Betriebsbereich wird der Rechenvorgang der Gleichung (4) so durchgeführt, daß der K _L-Wert in jeden Bereich auf der Map eingeschrieben ist. Ferner wird zur Kompensation der Langzeit-Änderungen des Kraftstoffmengen-Regelsystems jeder Wert von K _L in der Map während der Betriebsdauer gelernt und aktualisiert. Zum Zeitpunkt der Berechnung der erforderlichen Einspritzmenge wird der Speicher ausgelesen, so daß der Lern-Kompensationswert K _L eines zugeordneten Betriebsbereichs genützt werden kann. Der Lern-Kompensationswert K _L wird gelernt, d. h. aktualisiert, zu einem Zeitpunkt, zu dem der Motorbetriebsbereich unverändert bleibt, während eine vorbestimmte Anzahl lokaler Höchstwerte des Mischungsverhältnis-Kompensationsfaktors α nacheinander auftreten, d. h. wenn es sich nicht um einen Übergangs- Betriebszustand handelt. Die Map von Fig. 2 ist in insgesamt 64 Betriebsbereiche unterteilt. Im Normalbetrieb eines Fahrzeugs kommt es selten vor, daß sämtliche Bereiche auf der Map zur Anwendung gelangen. Der Lern-Kompensationswert K _L für einen nichtgelernten oder noch nicht aufgetretenen Betriebsbereich wird errechnet durch Schätzung aus den Lern-Kompensationswerten K _L für diejenigen Bereiche, die den speziellen Betriebsbereich umgeben.

Die Lernregelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist z. B. in JP-A-60-6 525 und JP-A-60-1 11 034 (entsprechend US-PS 47 03 430) angegeben.

Die konventionellen Lernregelsysteme dienen dem Ausgleich von Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien oder Langzeitänderungen sämtlicher Fühler und Stelleinheiten eines Einspritzsteuersystems mit nur einem einzigen Lern-Kompensationswert K _L. Wie aus Gleichung (1) hervorgeht, wird ferner die Grund-Einspritzmenge T _p überhaupt nicht kompensiert. Die Eingangs/Ausgangskennlinie etwa des Luftdurchflußmengenfühlers, der z. B. ein Hitzdrahtfühler zur Erfassung der Saugluftmenge Q _a ist, unterliegt jedoch im Verlauf der Fertigung manchmal Änderungen, oder die ursprünglichen Eingangs/Ausgangskennlinien ändern sich infolge von Verschmutzung durch Staub oder Öl im Lauf der Betriebszeit. Infolgedessen ist der erfaßte Wert der Saugluftmenge Q _a mit einem Fehler behaftet. Wenn die Saugluftmenge Q _a fehlerbehaftet ist, entwickelt die Grund-Einspritzmenge T _p selbstverständlich ebenfalls einen Fehler. Die Grund-Einspritzmenge T _p entspricht einer Motorbelastung, auf deren Grundlage der optimale Zündzeitpunkt bestimmt wird, und daher führt ein Fehler in der vom Luftdurchflußmengenfühler erfaßten Saugluftmenge zu einem falschen Zündzeitpunkt, was in verschlechterter Motorleistung oder höherem Kraftstoffverbrauch oder Klopfen resultiert.

Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien aufgrund von Langzeitänderungen sind andererseits nicht auf den Luftdurchflußmengenfühler begrenzt, sondern treten auch in der Einspritzdüse auf. Insbesondere wird der Durchmesser der Einspritzdüse durch Ablagerungen von Staub im Kraftstoff oder von Kohlenstoff aufgrund von Fehlzündungen verringert, so daß die Einspritzmenge verringert wird. Die Langzeitänderungen der Einspritzdüse führen also zu einem Fehler in der Einspritzmenge, wodurch die Regelung des Luft-Kraftstoffverhältnisses stark beeinflußt wird.

Wenn daher bei der Lernregelung der Kraftstoffeinspritzmenge ein genaues Mischungsverhältnis und ein exakter Zündzeitpunkt erhalten werden sollen, muß eine separate Kompensation der Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers und der Einspritzdüse erfolgen.

Im Hinblick auf das vorgenannte Problem bei der Lernregelung der Einspritzmenge in konventionellen Systemen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Motorsteuersystem anzugeben, das eine genaue Luft-Kraftstoffverhältnis- und Zündzeitpunktregelung durchführen kann, wobei ein Kompensationsfaktor vorgesehen ist, der Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers und der Einspritzdüse getrennt kompensiert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung ein Motorsteuersystem vorgesehen, das gekennzeichnet ist durch einen Fühler, der die Saugluftmenge eines Motors erfaßt, durch Mittel zur Erfassung der Motordrehzahl, durch eine Sonde, die die Sauerstoffkonzentration im Motorabgas erfaßt, durch Mittel zum Errechnen einer Abweichung zwischen einem Ist- und einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration im Abgas, durch Mittel, die einen ersten Kompensationsfaktor, der den Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Saugluftmengenfühlers entspricht, durch Lernen der Änderungen in dessen Eingangs/Ausgangskennlinien festlegen, durch Mittel, die einen zweiten Kompensationsfaktor, der den Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien einer Einspritzdüse entspricht, durch Lernen der Änderungen in deren Eingangs/Ausgangskennlinien festlegen, durch Mittel, die aus dem ersten Kompensationsfaktor, der Motordrehzahl und der Saugluftmenge eine Grund-Einspritzmenge errechnen, durch Mittel, die aus der Grund-Einspritzmenge, dem zweiten Kompensationsfaktor und der Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses eine erforderliche Einspritzmenge zur Verringerung der Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses errechnen, durch Mittel zur Erzeugung eines die erforderliche Kraftstoffmenge bezeichnenden Ansteuersignals, und durch eine Einspritzdüse, die aufgrund des die erforderliche Kraftstoffmenge bezeichnenden Ansteuersignals Kraftstoff in den Ansaugkrümmer des Motors einspritzt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Fehler zwischen dem ersten und dem zweiten Lern-Kompensationsfaktor dadurch bestimmt, daß der Mischungsverhältnis-Fehler in einem vorbestimmten Verhältnis aufgeteilt wird, wobei das vorbestimmte Verhältnis nach Maßgabe der Saugluftmenge änderbar ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden der erste und der zweite Lern-Kompensationsfaktor in verschiedenen Saugluftmengenbereichen errechnet.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung werden der erste und der zweite Lern-Kompensationsfaktor errechnet, nachdem eine bestimmte Betriebszeit des Motors abgelaufen ist.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Diagramm, das ein Beispiel für die Änderung des Mischungsverhältnis-Rückführungs- Kompensationsfaktors in Abhängigkeit von der Mischungsverhältnis-Regelung zeigt;

Fig. 2 eine Map, in der der Lernregelungs-Kompensationswert K _L gespeichert ist;

Fig. 3 die allgemeine Auslegung eines Motorsteuersystems, bei dem die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das einen Steuerkreis eines Motorsteuersystems und die umgebenden Schaltungen gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das einen Verlauf des Verteilungsverhältnisses des Lern-Kompensationswerts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das einen weiteren Verlauf des Verteilungsverhältnisses des Lern-Kompensationswerts zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Map zeigt, die zwei Lern-Kompensationswerte speichert;

Fig. 8 ein Diagramm, das Langzeitänderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien eines Luftdurchsatzmengenfühlers zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, das Langzeitänderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien einer Einspritzdüse zeigt;

Fig. 10 eine weiteres Beispiel der Map zur Speicherung von zwei Lern-Kompensationswerten;

Fig. 11 ein Beispiel für eine Zündzeitpunkt-Map;

Fig. 12 einen Ablaufplan eines Lernprogramms für die Lern-Kompensationswerte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Langzeitänderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers zeigt;

Fig. 14 einen Ablaufplan, der ein Lernprogramm für die Lern-Kompensationswerte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 15 ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Map zur Speicherung von zwei Lern-Kompensationswerten zeigt;

Fig. 16 einen Ablaufplan eines Zählprogramms zur Zählung der Anzahl Betriebszeiten des Motors;

Fig. 17 einen Teil des Ablaufplans des Lernprogramms für den Lern-Kompensationswert nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 18 ein Zeitschema für die Abarbeitung entlang dem Ablaufplan nach Fig. 17;

Fig. 19 eine Charakteristik des Verteilungsfaktors für das separate Lernen des Lern-Kompensationswerts; und

Fig. 20 einen Teil des Ablaufplans des Lernprogramms, das die Charakteristik von Fig. 19 nützt.

Das Schema von Fig. 3 zeigt die Gesamtauslegung des Systems, bei dem eine Motorsteuerung anwendbar ist. Saugluft wird in einen Zylinder 8 durch einen Luftfilter 2, einen Trichter 4 und einen Ansaugkrümmer 6 angesaugt. Das Abgas aus dem Zylinder 8 tritt durch ein Abgasrohr 10 in die Atomsphäre aus.

Der Trichter 4 enthält eine Kraftstoffeinspritzdüse 12. Der aus der Einspritzdüse 12 eingespritzte Kraftstoff wird im Luftweg des Trichters 4 zerstäubt und mit der Saugluft vermischt unter Bildung eines Gasgemischs. Das Gasgemisch wird durch den Ansaugkrümmer 6 in die Brennkammer des Zylinders 8 beim Öffnen des Ansaugventils 20 gefördert.

Eine Drosselklappe 14 ist nahe dem Auslaß der Einspritzdüse 12 angeordnet. Die Drosselklappe 14 ist so ausgebildet, daß ihr Öffnungsgrad nach Maßgabe der Bewegung eines Gaspedals änderbar ist.

Zusätzlich zu dem Hauptluftweg ist aufstrom von der Drosselklappe 14 des Lufttrichters 4 ein Hilfsluftweg 22 vorgesehen. Dieser weist einen Luftdurchflußmengenfühler, d. h. einen Hitzdraht 24 auf, der ein elektrisches Signal A _F erzeugt, das sich mit der Luftströmungsgeschwindigkeit ändert und das dem Steuerkreis 1 zum Errechnen der Saugluftmenge Q _a zugeführt wird. Der als Hitzdraht ausgebildete Luftdurchflußmengenfühler 24 ist in dem Hilfsluftweg 22 angeordnet und daher vor dem bei Fehlzündungen auftretenden Hochtemperaturgas und vor Verschmutzung mit Staub od. dgl. in der Saugluft geschützt. Der Auslaß dieses Hilfsluftwegs 22 mündet nahe dem engsten Teil des Lufttrichters, und sein Einlaß mündet zur Aufstromseite des Lufttrichters.

Der Einspritzdüse 12 wird Druckkraftstoff aus einem Behälter 30 über eine Kraftstoffpumpe 32 zugeführt. Wenn ein Ansteuersignal vom Steuerkreis 1 an die Einspritzdüse 12 angelegt wird, öffnet sich diese für die Dauer der Impulsbreite des Ansteuersignals, so daß Kraftstoff aus der Einspritzdüse 12 in den Ansaugkrümmer 6 eingespritzt wird.

Das vom Ansaugventil 20 eingeleitete Luft-Kraftstoff-Gasgemisch wird von einem Kolben 50 verdichtet und durch einen Zündfunken von einer Zündkerze (nicht gezeigt) gezündet. Die Wärmeenergie dieser Verbrennung wird in kinetische Energie umgesetzt. Der Zylinder 8 wird von Kühlwasser 54 gekühlt. Die Temperatur dieses Kühlwassers wird von einem Wassertemperaturfühler 56 gemessen und dem Steuerkreis 1 als Parameter zur Bestimmung der Einspritzmenge oder des Zündzeitpunkts zugeführt.

Der Anschluß des Abgaskrümmers 10 weist eine Sauerstoffsonde 142 auf, die die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfaßt. Die so erfaßte Sauerstoffkonzentration λ wird dem Steuerkreis 1 zugeführt.

Eine Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) trägt einen Kurbelwinkelfühler, der ein Bezugswinkelsignal für jeden Bezugskurbelwinkel nach Maßgabe der Motordrehzahl und ein Lagesignal für jeden vorgegebenen Winkel (z. B. 0,5°) erzeugt. Ein Signal vom Kurbelwinkelfühler wird dem Steuerkreis 1 zugeführt zur Erzeugung eines Signals zur Bestimmung der Motordrehzahl oder der Festlegung des Zündzeitpunkts. Der Steuerkreis 1 enthält einen Mikrorechner und einen Speicher und steuert den Motor nach Maßgabe eines Steuerprogramms. Der Steuerkreis 1 ist mit einer Zündsteuerung verbunden. Diese ist bekannt als System zur Erzeugung einer Hochspannung zur Auslösung eines Funkens in der Zündkerze nach Maßgabe eines Signals, das den vom Steuerkreis 1 errechneten optimalen Zündzeitpunkt bezeichnet.

Ferner weist der Lufttrichter 4 eine Bypassluftleitung 26 auf, die mit dem Ansaugkrümmer 6 hinter der Drosselklappe 14 verbunden ist. Die Bypassluftleitung 26 enthält ein Bypassventil 61, dessen Öffnungs- und Schließvorgang geregelt ist.

Das Bypassventil 61, das dem die Drosselklappe 14 umgehenden Bypasskanal 26 zugewandt ist, wird vom Impulsstrom des Steuerkreises 1 geregelt und ändert den Öffnungsquerschnitt der Bypassleitung 26 entsprechend seinem Hub.

Ein Abgasrückführungsventil 90 regelt die Abgasrückführungsmenge aus dem Abgaskrümmer 10 zum Saugluftkrümmer 6.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten und oben beschriebenen Steuersystem wird die Einspritzdüse 12 so gesteuert, daß die Erhöhung oder Verminderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses und auch der Kraftstoffmenge geregelt wird, während gleichzeitig die Leerlaufdrehzahl von dem Bypassventil 61 und der Einspritzdüse 12 geregelt wird. Ferner kann das System die Abgasrückführungsmenge regeln.

Fig. 4 zeigt die allgemeine Auslegung des einen Mikrorechner verwendenden Steuerkreises 1. Verschiedene Fühler und Stelleinheiten, die in Fig. 3 nicht gezeigt sind, sind in Fig. 4 dargestellt. Der Steuerkreis 1 hat eine Zentraleinheit bzw. CPU 102, einen Festwertspeicher bzw. ROM 104, einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM 106 und eine Ein- Ausgabeeinheit 108. Die CPU 102 errechnet die Eingangsdaten von der Ein-Ausgabeeinheit 108 aus dem im ROM 104 gespeicherten Steuerprogramm und führt das Rechenergebnis zur Ein-Ausgabeeinheit 108 zurück. Der RAM 106 dient der vorübergehenden Datenspeicherung, die im Verlauf dieser Rechenvorgänge notwendig wird. Der Datenaustausch zwischen der CPU 102, dem ROM 104, dem RAM 106 und der Ein-Ausgabeeinheit 108 erfolgt über eine Sammelleitung 110 mit einem Datenbus, einem Steuerbus und einem Adreßbus.

Die Ein-Ausgabeeinheit 108 hat einen ersten Analog-Digital- Umsetzer bzw. ADU 1 122, einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer bzw. ADU 2 124, ein Winkelsignal-Rechenglied 126 und eine diskrete Ein-Ausgabeeinheit bzw. DIO 128 zur Ein- und Ausgabe einer 1-Bit-Information.

Der ADU 1 hat einen Multiplexer bzw. MPX 162, dem Ausgangssignale von einem Batteriespannungsfühler bzw. VBS 132 und einer Sauerstoffsonde bzw. A/FS 142 zugeführt werden. Einer der Eingänge zum MPX 162 wird ausgewählt und einem Analog- Digital-Umsetzer bzw. ADU 164 zugeführt. Das von diesem ausgegebene Digitalsignal wird in ein Register bzw. REG 166 gesetzt.

Ein Winkelfühler bzw. ANGLS 164 erzeugt ein Signal REF, das einen Referenzkurbelwinkel von z. B. 180° (im Fall eines Vierzylindermotors) bezeichnet, und ein Positionssignal POS, das den Kurbelwinkel von z. B. 0,5° bezeichnet. Diese beiden Signale werden dem Winkelsignal-Rechenglied 126 zugeführt, das deren Signalverläufe formt.

Der DIO 128 werden Ausgangssignale eines Leerlaufschalters bzw. IDLE-SW 148, die den Leerlaufzustand bei vollständig geschlossener Drosselklappe 14 bezeichnen, eines Höchstgang-Schalters bzw. TOP-SW 150, das anzeigt, daß sich das Getriebe im Höchstgang befindet, und eines Anlasserschalters bzw. START-SW, das die Betätigung eines Anlassers bezeichnet, zugeführt.

Nachstehend werden ein Impulsausgangskreis und ein Steuerobjekt auf der Grundlage der Rechenergebnisse der CPU 12 erläutert. Ein Einspritzdüsen-Steuerglied bzw. INJC 1134 dient dem Umsetzen des Digitalwerts, der das Rechenergebnis darstellt, in einen Ausgangsimpuls. Das Ansteuerimpulssignal INJ mit einer Impulsbreite, die der durch Lernregelung errechneten erforderlichen Einspritzmenge T _i entspricht, wird vom INJC 1134 erzeugt und durch ein UND-Glied 1136 an die Einspritzdüse 12 geführt.

Ein Zündimpulsgeber bzw. IGNC 1138 enthält ein Register ADV, in das ein Zündzeitpunkt gesetzt wird, und ein Register DWL, in das ein Leitungsbeginnzeitpunkt des Primärstroms der Zündspule gesetzt wird. Diese Daten werden von der CPU 102 in die Register gesetzt. Der IGNC 1138 erzeugt ein Zündimpulssignal IGN auf der Grundlage der so gesetzten Information. Das Zündimpulssignal IGN wird durch ein UND- Glied 1140 an eine Zündsteuerung 611 geführt.

Der Öffnungsgrad des Bypassventils 61 wird von einem Impulssignal ISC geregelt, das dem Ventil von einem Regelglied ISCC 1142 über ein UND-Glied 1144 zugeführt wird. Das ISCC 1142 hat ein Register ISCD, in das eine Impulsbreite gesetzt wird, und ein Register ISCP, in das eine Impulsperiodendauer gesetzt wird.

Ein Abgasrückführungsmengen-Steuerimpulsgeber FEGRC 1178, der das Abgasrückführmengen-Regelventil 90 steuert, hat ein Register EGRD, in das ein Wert gesetzt wird, der das Tastverhältnis des Impulses bezeichnet, und ein Register EGRP, in das ein eine Impulsperiodendauer bezeichnender Wert gesetzt wird. Ein Ausgangsimpuls EGR dieses EGRC wird durch ein UND-Glied 1156 an das Regelventil 90 geführt.

Ein 1-Bit-Ein-Ausgangssignal wird von der DIO 128 bestimmt. Eingangssignale umfassen ein IDLE-SW-Signal, ein START-SW- Signal und ein TOP-SW-Signal. Ein Ausgangssignal umfaßt ein Signal zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe. Diese DIO hat ein Register DOR 192, das bestimmt, ob ein Eingangssignal von jedem Schalter empfangen werden sollte, und ein Register DOUT 194 zum vorübergehenden Speichern der Ausgangsdaten.

Ein Modusregister MOD 1160 dient dem Halten von Befehlen, die verschiedene Zustände in der Ein-Ausgabeeinheit 108 anweisen. Durch Setzen eines Befehls in dieses Modusregister 1160 können sämtliche UND-Glieder 1136, 1140, 1144 und 1156 geöffnet oder gesperrt werden. Auf diese Weise kann in das Modusregister MOD 1160 ein Befehl zur Steuerung des Endes und des Beginns der Ausgangssignale von INJC, IGNC und ISCC gesetzt werden.

Die DIO 128 erzeugt ein Signal DIO 1 zur Regelung der Kraftstoffpumpe 32.

Mit dieser elektronischen Motorsteuerung ist es also möglich, im wesentlichen sämtliche Aspekte einer Brennkraftmaschine einschließlich des Luft-Kraftstoffverhältnisses ordnungsgemäß derart zu steuern, daß die Vorschriften zur Emissionsbegrenzung von Kraftfahrzeugen hinreichend eingehalten werden.

Nachstehend wird eine Methode der Regelung der Einspritzmenge durch Setzen jeweils eines gesonderten Lern-Kompensationswerts für den Luftdurchflußmengenfühler und die Einspritzdüse erläutert.

Bei einer ersten Ausführungsform sind die Grund-Einspritzmenge T _p und die erforderliche Einspritzmenge T _i durch die folgenden Gleichungen definiert:

T _P = k · Q _a · K _{L 1}/N (5)
T _i = T _P · K · α · K _{L 2} + T _S (6)

wobei K _{L 1} ein Lern-Kompensationswert zum Ausgleich des Meßfehlers der Kraftstoffmenge ist, der durch die Änderung der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchfluß engenmessers bedingt ist, und K _{L 2} ein Lern-Kompensationswert zum Ausgleich des Meßfehlers der Kraftstoffmenge ist, der durch die Änderung der Eingangs/Ausgangskennlinien der Einspritzdüse bedingt ist. Weitere Bezugszeichen und -buchstaben sind mit denjenigen in den Gleichungen (1) bis (4) identisch.

Nunmehr wird die Änderungstendenz der Eingangs/Ausgangskennlinien der Einspritzdüse 12 und des Luftdurchflußmengenmessers 24 erläutert. Wie Fig. 9 zeigt, erfährt im Fall der Einspritzdüse 12 der Gradient, der die Beziehung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge (Impulsbreite) T _i und der tatsächlich eingespritzten Einspritzmenge Q _f darstellt, eine Änderung vom Punkt a zum Punkt b während des Betriebs über einen langen Zeitraum. Im Fall des Luftdurchflußmengenfühlers 24 dagegen (Fig. 8) tendiert die Beziehung zwischen der Ist-Saugluftmenge Q _a und der Ausgangsspannung des Fühlers 24 zur Verschiebung um einen vorbestimmten Betrag. Dies weist darauf hin, daß im Niedriglastbereich bei kleiner Saugluftmenge die Änderung der Charakteristik des Fühlers 24 eine größere Auswirkung auf den Meßfehler der Kraftstoffmenge als auf denjenigen der Einspritzdüse 12 hat, wogegen im Hochlastbereich bei großer Saugluftmenge der Fall umgekehrt ist. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache ist der Lern-Kompensationswert K _L (= α _ave - 1) aus Gleichung (1) proportional im Verhältnis β entsprechend dem Lastwert, um den Lern-Kompensationswert K _{L 1} für den Luftdurchflußmengenfühler und den Lern-Kompensationswert K _{L 2} für die Einspritzdüse zu bestimmen. Dieses Verhältnis β ändert sich im Verlauf der Kennlinie von Fig. 5 nach Maßgabe der Grund-Einspritzmenge T _p von Gleichung (1) entsprechend der Belastung oder entlang dem Verlauf der Kennlinie von Fig. 6 nach Maßgabe der Saugluftmenge Q _a. Die Kennlinien der Fig. 5 und 6 sind vorher experimentell bestimmt worden und in Form einer Maß im ROM 104 gespeichert. Die Werte δ₁ und δ₂, die durch proportionales Aufteilen des Lern-Kompensationswerts K _L (der Abweichung von einem Soll-Mischungsverhältnis) im Verhältnis β erhalten sind, sind somit entsprechend den folgenden Gleichungen definiert:

δ₁ = (α _ave - 1) × β (7)
δ₂ = (α _ave - 1) × δ₁ (8)

Der erste und der zweite Lern-Kompensationswert K _{L 1} und K _{L 2} werden durch Lernen aktualisiert. Insbesondere werden sie aktualisiert, indem die momentanen Werte durch die nachstehenden Gleichungen ersetzt und in der Map von Fig. 7 gespeichert werden.

K _{L 1} (NEW) = K _{L 1} (PRESENT) + δ₁ × γ₁ (9)
K _{L 2} (NEW) = K _{L 2} (PRESENT) + δ₂ × γ₂ (10)

wobei γ₁, γ₂ Gewichtungsfaktoren sind.

In der Anfangsphase des Motorbetriebs, in der noch kein Lernen des ersten und des zweiten Lern-Kompensationswerts K _{L 1} und K _{L 2} erfolgt ist, sind daher K _{L 1} = δ₁ × γ₁, K _{L 2} = δ₂ × γ₂. Die Gewichtungsfaktoren werden multipliziert, denn wenn die Lern-Kompensationsfaktoren sofort aktualisiert werden, tritt unruhiger Lauf oder Überfahren ein, und es dauert einige Zeit, bevor das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen Sollwert zurückgebracht ist, wodurch eine gleichmäßige Regelung unmöglich ist. Die Gewichtungsfaktoren q₁, γ₂ sind als Optimalwerte durch Versuche bestimmt. Wenn die Grund-Einspritzmenge T _p und die erforderliche Einspritzmenge T _i aus den Gleichungen (5) und (6) errechnet werden, werden der erste Lern-Kompensationswert K _{L 1}, der dem Luftdurchflußmengenmesser zugeordnet ist, und der zweite Lern-Kompensationswert K _{L 2}, der der Einspritzdüse zugeordnet ist, aus der Lernwerte-Maß der Fig. 7 ausgelesen. Der Grund hierfür ist, daß die Ausgangskennlinie des Hitzdraht-Luftdurchflußmengenmessers die Form einer Kurve der vierten Potenzfunktion gemäß Fig. 8 annimmt, so daß die Änderungsrate des Ausgangs mit Langzeitänderungen von den Saugluftmengen-Bereichen abhängt. Bezüglich des zweiten Lern-Kompensationswerts K _{L 2}, der der Einspritzdüse zugeordnet ist, wird ein Einzelwert ungeachtet einer verschiedenen Saugluftmenge gesetzt, und zwar, weil die Ein- Ausgangskennlinie der Einspritzdüse linear ist und die Änderungsrate der Ein-Ausgangskennlinie der Einspritzdüse mit deren Langzeitänderungen in sämtlichen Einspritzbereichen festgelegt ist, wie Fig. 9 zeigt. Je nach dem Einspritzdüsen- oder Luftdurchflußmengenmesser-Typ werden jedoch die Kennlinien der Fig. 8 und 9 nicht unbedingt erhalten. Daher kann entsprechend der Kennlinien der Einspritzdüse oder des Luftdurchflußmengenmessers die Map der Lern-Kompensationsfaktoren in der in Fig. 10 gezeigten Weise ausgelegt sein.

Wie aus der Gleichung (5) ersichtlich ist, enthält die neue Grund-Einspritzimpulsbreite T _p einen ersten Lernwert K _{L 1} und wird daher sequentiell entsprechend der Änderung der Kennlinie (Fig. 8) des Luftdurchflußmengenfühlers 24 auf einen richtigen Wert korrigiert, wodurch es möglich wird, die Zündzeitpunkt-Map richtig abzusuchen. Ein Beispiel der Zündzeitpunkt-Map ist in Fig. 11 gezeigt. Der optimale Zündzeitpunkt ist aus der Grund-Einspritzmenge T _p und der Motordrehzahl N bestimmt.

Andererseits enthält, wie Gleichung (6) zeigt, die erforderliche Einspritzimpulsbreite T _i einen zweiten Lern-Wert K _{L 2}, der der Änderung der Kennlinie (Fig. 9) der Einspritzdüse 12 auf der Grundlage der Grund-Einspritzimpulsbreite T _p, die einer Lern-Kompensation mit K _{L 1} unterzogen wurde, entspricht, so daß ein korrekter Wert entsprechend den momentanen Kennlinien der Einspritzdüse 12 erhalten wird.

Es gibt verschiedene Systeme zur Erfassung der Saugluftmenge durch den Luftdurchflußmengenmesser, z. B. ein System zur Erfassung aus dem Ansaugkrümmerdruck und der Motordrehzahl und ein System zur Erfassung aus dem Drosselklappen- Öffnungswinkel und der Motordrehzahl. Die vorliegende Erfindung ist bei all diesen Systemen mit dem gleichen Effekt wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen anwendbar.

Die oben beschriebene Motorsteuerung mit den beiden Lern- Kompensationswerten K _{L 1} und K _{L 2} wird entsprechend einem Programm ausgeführt, das im ROM 104 des Mikrorechners 1 gespeichert ist. Der Ablauf dieses Programms ist in Fig. 12 gezeigt. Nachstehend wird jeder Schritt dieses Ablaufs erläutert. Dabei können die Schritte 101-103 als Vorabarbeitungs-Ablaufschritte, die Schritte 104-109 als Lern-Abarbeitungsschritte, Schritt 110 als Rechenschritt für eine neue Grund-Einspritzimpulsbreite T _p, Schritt 111 als Rechenschritt für eine neue erforderliche Einspritzimpulsbreite T _i und Schritt 112 als Suchschritt zum Absuchen der Zündzeitpunkt-Map angesehen werden.

Zuerst errechnet Schritt 101 die Saugluftmenge Q _a auf der Basis eines Luftmengensignals vom Luftdurchflußmengenfühler 24 und eines Winkelsignals vom Winkelfühler 146, wodurch die Motordrehzahl N bestimmt wird.

Dann wird in Schritt 102 aus der Saugluftmenge Q _a, der Motordrehzahl N und einer Konstanten k entsprechend Gleichung (2) die Grund-Einspritzimpulsbreite T _p errechnet. Die Konstante K wurde vorher im ROM 104 gespeichert.

In Schritt 103 wird ein Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 5 aufgenommen. Schritt 104 entscheidet, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis rückführungsgeregelt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, also die Antwort in Schritt 104 NEIN ist, besteht keine Notwendigkeit zum Lernen. Daher geht der Ablauf weiter zu Schritt 110, so daß die Schritte 110-112 eine normale Einspritz- und Zündzeitpunktregelung durchführen. Wenn die Antwort in Schritt 104 JA ist, also das Luft-Kraftstoffverhältnis rückführungsgeregelt ist, muß der Rückführungsbetrag im Regelbetrag der Kraftstoffeinspritzmenge zum Lernen reflektiert sein, und daher geht der Ablauf zu Schritt 105. In Schritt 105 wird entschieden, ob das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 142 invertiert wurde (vgl. Fig. 1). Diese Entscheidung ist eine Voraussetzung für den Rechenvorgang im folgenden Schritt 106. Wenn das Entscheidungsergebnis NEIN ist, d. h. wenn das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 142 nicht invertiert wurde, ist Lernen nicht möglich, so daß der Ablauf zu den Schritten 110-112 springt und normale Einspritz- und Zündzeitpunktregelung durchgeführt wird. Wenn die Umkehrung in Schritt 105 bestätigt wird, also die Antwort JA ist, geht der Ablauf zum folgenden Schritt 106 weiter.

Schritt 106 dient dem Errechnen eines Mittelwerts α _ave des Maximalwerts α _max und des Minimalwerts α _min des Betrags der Sauerstoffrückführung.

Schritt 107 bestimmt die in den Fig. 5 oder 6 enthaltenen Beziehungen, wobei das Verteilungsverhältnis β des Lernwerts die Kennlinienänderung des Luftdurchflußmengenfühlers 24 entsprechend der Grund-Einspritzimpulsbreite T _p, die in Schritt 102 bestimmt wurde, in Betracht zieht. T _p ist ein der Motorbelastung entsprechender Wert.

Schritt 108 dient der Bestimmung eines ersten Verteilungsfaktors δ₁ aus Gleichung (7) unter Berücksichtigung des vorher bestimmten Verteilungsverhältnisses β, gefolgt von der Berechnung eines zweiten Verteilungsfaktors δ₂ aus Gleichung (8) unter Berücksichtigung des ersten Verteilungsfaktors δ₁. Als Resultat dieses Rechenvorgangs wird die Abweichung des Ist-Luft-Kraftstoffverhältnisses von einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (d. h. α _ave - 1,0) in einem Verhältnis aufgeteilt, das der Saugluftmenge Q _a und der Einspritzdüsen-Kennlinie entspricht.

In Schritt 109 werden der erste und der zweite Verteilungsfaktor δ₁, δ₂ und die Gewichtungsfaktoren γ₁, γ₂ in den vorhergehenden ersten und zweiten Lernwerten K _{L 1}, K _{L 2} reflektiert, um dadurch die Lern-Kompensationswerte-Map der Fig. 7 oder 10 zu aktualisieren.

In Schritt 110 wird der erste Lernwert K _{L 1}, der dem Luftdurchflußmengenfühler 24 zugeordnet ist, in der in Schritt 102 errechneten Grund-Einspritzimpulsbreite reflektiert, um dadurch eine neue Grund-Einspritzimpulsbreite T _p vorzubereiten.

In Schritt 111 wird eine neue erforderliche Einspritzimpulsbreite T _i vorbereitet durch Nutzung des der Einspritzdüse 12 zugeordneten zweiten Lernwerts K _{L 2} auf der Grundlage der neuen Einspritzimpulsbreite T _p, wodurch die Lern- Kompensationswerte-Map der Fig. 7 oder 10 aktualisiert wird. Dann wird bis zum nächsten Lernvorgang die Einspritzdüse 12 durch diese erforderliche Einspritzimpulsbreite T _i geregelt.

In Schritt 112 wird die Zündzeitpunkt-Map der Fig. 11 mit der neuen Grund-Einspritzimpulsbreite T _p und der Motordrehzahl N abgesucht, und dadurch wird ein korrekter Zündzeitpunkt unter Steuerung durch die Zündzeitpunktsteuerung 60 erhalten.

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform erläutert, bei der die Lern-Kompensationswerte für den Luftdurchflußmengenfühler und die Einspritzdüse mit einer anderen Methode ermittelt werden. Dabei wird die Tatsache genützt, daß je nach dem Typ des Hitzdrahtfühlers über einen langen Betriebszeitraum in einem bestimmten Saugluftmengenbereich im wesentlichen keine Änderung der Eingangs/Ausgangskennlinie eintritt.

Langzeitänderungen der Einspritzdüse sind in Fig. 9 gezeigt. Ein Hitzdrahtfühler nach Fig. 8 erfährt im unteren und mittleren Luftdurchsatzbereich eine Langzeitänderung, im oberen Luftdurchsatzbereich jedoch im wesentlichen nicht. Im Fall von Fig. 13 dagegen bleiben die Kennlinien nahezu unverändert im mittleren Luftdurchsatzbereich, und zwar innerhalb des Bereichs von Q _am bis Q _an der Saugluftmenge.

Bei der zweiten Ausführungsform werden die Eigenschaften des Luftdurchflußmengenfühlers genützt, um den Lern-Kompensationswert der Einspritzdüsen-Kennlinie von Fig. 9 in einem Saugluftmengenbereich zu bestimmen, in dem die Eingangs/Ausgangskennlinie des Luftdurchflußmengenfühlers unverändert bleibt, und um ferner den Lern-Kompensationswert der Kennlinie des Luftdurchflußmengenfühlers in anderen Saugluftmengenbereichen zu bestimmen. Auf diese Weise werden der erste und der zweite Lern-Kompensationswert jeweils unabhängig bestimmt.

Bei der zweiten Ausführungsform sind die Grund-Einspritzmenge T _p und die erforderliche Einspritzmenge T _i durch die nachfolgenden Gleichungen definiert.

T _P = k × Q _a × K _H/N (11)
T _i = T _P × K × α × K _L × K _I + T (12)

wobei K _H ein Lern-Kompensationswert für den Luftdurchflußmengenfühler, K _I ein Lern-Kompensationswert für die Einspritzdüse ist und die übrigen Symbole dieselben Bedeutungen wie in den Gleichungen (1) bis (10) haben.

Die Hardware und die Schaltungsauslegung der zweiten Ausführungsform sind grundsätzlich identisch mit denen der Fig. 3 und 4 der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des im ROM 104 gespeicherten Steuerprogramms.

Fig. 14 zeigt den Ablauf eines Steuerprogramms für die zweite Ausführungsform. Dabei sind die vor Schritt 201 liegenden Schritte identisch mit den Schritten 101-103 des Ablaufs von Fig. 12 für die erste Ausführungsform und werden daher nicht nochmals gezeigt oder erläutert. Der Ablauf von Fig. 14 zeigt den Fall, daß der Luftdurchflußmengenfühler im mittleren Saugluftmengenbereich Q _am bis Q _an im wesentlichen keine Langzeitänderungen erfährt, wie Fig. 13 zeigt.

Schritt 201 entscheidet, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis mit einer Sauerstoffsonde rückführungsgeregelt ist. Wenn nicht, erfolgt keine Lern-Abarbeitung, sondern der Prozeß springt zu Schritt 212, in dem die Grund-Einspritzmenge T _p und die erforderliche Einspritzmenge T _i mit Hilfe der momentanen Lern-Kompensationswerte K _H, K _L errechnet werden. Wenn Schritt 201 entscheidet, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis rückführungsgeregelt ist, entscheidet Schritt 202, ob das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde invertiert wurde (siehe Fig. 1). Wenn es nicht invertiert ist, springt der Ablauf zu Schritt 212. Wenn Schritt 202 entscheidet, daß das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde invertiert wurde, errechnet Schritt 203 den Mittelwert α _ave des Betrags der Luft-Kraftstoffverhältnisrückführung. Schritt 204 errechnet eine Abweichung K _L des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses vom Mittelwert α _ave und speichert die Abweichung in der Lernwerte-Map von Fig. 2. Schritt 205 entscheidet, daß sich der Motor nicht in einem Übergangszustand befindet. Die Entscheidung, daß der Motor sich im stationären Zustand befindet, wird daraus abgeleitet, ob der Motorbetriebsbereich keine Änderung über eine vorbestimmte Breite hinaus erfährt und ob die lokalen Maximalwerte des Luft-Kraftstoffverhältnis-Kompensationsfaktors für eine vorbestimmte Anzahl Zeitpunkte nacheinander aufgetreten sind. Wenn entschieden wird, daß sich der Motor nicht im stationären Zustand befindet, springt der Ablauf zu Schritt 212. Wenn der stationäre Zustand festgestellt wird, entscheidet Schritt 206, ob die Saugluftmenge Q _a im mittleren Saugluftmengenbereich zwischen Q _am und Q _an liegt. Wenn die Antwort in Schritt 206 JA ist, aktualisiert Schritt 207 den Lern- Kompensationswert K _I (NEW) der Einspritzdüse. Ein neuer Lern-Kompensationswert K _I (NEW) der Einspritzdüse wird erhalten durch Addition der Abweichung K _L zum momentanen Lern-Kompensationswert K _I (PRESENT). Insbesondere gilt:

K _I (NEW) = K _I (PRESENT) + K _L (13)

Der momentane Lern-Kompensationswert K _I (PRESENT) wird durch die Lern-Kompensationswerte-Map von Fig. 7 auf den neuen Lern-Kompensationswert K _I (NEW) aktualisiert. Im Anfangszustand des Motors erfolgt noch kein Lernen hinsichtlich K _I, so daß K _I (NEW) = K _L. Wenn das Lernen hinsichtlich K _L ebenfalls noch nicht erfolgt ist, erfolgt ein Rechenvorgang durch Schätzen aufgrund von K _L in anderen Bereichen, oder es wird bei der Anfangseinstellung des Steuerprogramms ein geeigneter Wert gesetzt und durch Lernen allmählich zu einem korrekten Wert aktualisiert. Anschließend wird in Schritt 208 der Mischungsverhältnis-Rückführungsfaktor durch Eins ersetzt.

Wenn Schritt 206 entscheidet, daß die Saugluftmenge nicht in einem vorbestimmten Bereich liegt, entscheidet Schritt 209, ob der Lern-Kompensationsfaktor K _I für die Einspritzdüse bereits gelernt wurde. Wenn nicht, springt der Ablauf zu Schritt 212, um zuerst den Lern-Kompensationswert für die Einspritzdüse zu bearbeiten. Wenn K _I bereits gelernt wurde, entscheidet Schritt 210 hinsichtlich der Lage des Saugluftmengenbereichs aus der Map des Lern-Kompensationswerts K _H für den Luftdurchflußmengenfühler von Fig. 15 und liest somit den Wert des momentanen Lern-Kompensationswerts K _H für diesen bestimmten Bereich Q _aj aus. Der neue Lernkompensationswert K _I (NEW) für den Luftdurchflußmengenmesser im Saugluftmengenbereich Q _aj wird erhalten durch Addition der Abweichung K _L zu dem momentanen Lern-Kompensationswert K _I (PRESENT) in Q _aj.

Insbesondere gilt

K _I (NEW) = K _I (PRESENT) + K _L (14)

Der momentane Lern-Kompensationswert wird mittels der Map von Fig. 15 auf einen neuen Wert aktualisiert. Im Anfangszustand des Motors wurde hinsichtlich K _H noch kein Lernen durchgeführt, so daß K _H (NEW) = K _L. Wenn hinsichtlich K _L ebenfalls noch kein Lernen durchgeführt wurde, erfolgt eine Berechnung durch Schätzung aufgrund von K _L anderer Bereiche, oder es wird ein geeigneter Wert in Anfangseinstellungen des Steuerprogramms gesetzt und durch Lernen allmählich zu einem korrekten Wert aktualisiert. Schritt 208 aktualisiert somit den Mischungsverhältnis-Rückführungsfaktor α auf Eins. In der Map von Fig. 15 ist ein einziger Bereich dem Lern-Kompensationswert K _I für die Einspritzdüse zugeordnet, und mehrere Bereiche für die Saugluftmenge in der Lern-Map sind dem Luftdurchflußmengenfühler zugeordnet. Anstelle dieser Map kann auch eine Map entsprechend Fig. 10 erstellt werden; dies hängt von den Kennlinien der Einspritzdüse und des Fühlers ab. Wenn die Map des Lern-Kompensationswerts K _I der Einspritzdüse in mehrere Bereiche unterteilt ist, ist zwischen die Schritte 206 und 207 ein Bereichs-Entscheidungsschritt eingefügt.

Dann wird in Schritt 212 die Grund-Einspritzmenge T _p durch Gleichung (11) errechnet. Schritt 213 errechnet die erforderliche Einspritzmenge aus Gleichung (12). Schritt 214 liest den optimalen Zündzeitpunkt für die Motordrehzahl N und die Grund-Einspritzmenge T _p aus der Zündzeitpunkt-Map von Fig. 11 aus. Ein Ansteuersignal, dessen Impulsbreite der so bestimmten erforderlichen Einspritzmenge T _I entspricht, wird von einem Einspritzdüsen-Steuerkreis 1134 (Fig. 4) erzeugt, so daß die Einspritzdüse 12 geöffnet wird. Andererseits wird aus der Grund-Einspritzmenge T _p an einem Zündimpulsgeber 1138 (Fig. 4) ein Zündimpulssignal IGN erzeugt, und entsprechend diesem Signal wird von der Zündsteuerung 60 ein Hochspannungs-Zündimpuls erzeugt und der Zündkerze zugeführt.

Die vorstehend erläuterte zweite Ausführungsform betrifft den Fall, in dem die Kennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers sich im mittleren Saugluftmengenbereich nicht ändern. Das gleiche Prinzip ist jedoch ohne weiteres mit gleicher Auswirkung auf den Fall anwendbar, daß die Kennlinien im oberen Saugluftmengenbereich unverändert bleiben, wie Fig. 8 zeigt, wobei dann die Bedingungen für die Entscheidung in Schritt 206 geändert werden. Somit ist die zweite Ausführungsform für alle Bereiche des Luftdurchflußmengenfühlers, die frei von Langzeitveränderungen sind, anwendbar.

Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform erläutert. Dabei werden das gesonderte Lernen für den Luftdurchflußmengenmesser und die Einspritzdüse zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der Motorbetrieb stabil wird, d. h. wenn die insgesamt gefahrenen Kilometer eines Fahrzeugs, das einen solchen Luftdurchflußmengenmesser oder eine solche Einspritzdüse aufweist, ca. 1000 km erreichen und in der vorhergehenden Einfahrperiode das konventionelle Lernen nur für den Lern-Kompensationswert K _L der Gleichung (2) durchgeführt wird. Dadurch kann eine Lern-Kompensationswerte-Map entsprechend Fig. 2, die den Motorveränderungen während Herstellungsvorgängen oder Umweltveränderungen vollkommen Rechnung trägt, erstellt werden, wodurch eine exakte Fehlerkompensation der Kraftstoffmenge in den folgenden separaten Lernprozessen hinsichtlich der beiden Lern-Kompensationswerte ermöglicht wird.

Bei dieser dritten Ausführungsform sind Mittel vorgesehen zur Erfassung einer Anzahl Zeitdauern des Motorbetriebs oder, im Fall eines Kraftfahrzeugmotors, der insgesamt gefahrenen Kilometer, um ein separates Lernen durchzuführen, wenn die vorbestimmte Anzahl Betriebszeitdauern bzw. die Gesamtkilometerzahl überschritten werden. Auch nach der Anfangs-Betriebsperiode erfolgt eine Kompensation der Langzeitveränderungen anderer Kennlinien als derjenigen des Luftdurchflußmengenmessers und der Einspritzdüse durch Lernen des Lern-Kompensationswerts K _L in vorbestimmten Zeitintervallen.

Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Zählen einer aufgelaufenen Anzahl Motorbetriebszeiten. Schritt 301 erfaßt den Start des Motors durch ein Ausgangssignal eines Anlasserschalters 152. Schritt 302 entscheidet, ob das Signal vom Wassertemperaturfühler 56 anzeigt, daß die Temperatur TW 80°C übersteigt. Die hier beispielsweise angenommene Wassertemperatur von 80°C ist ein Wert, der anzeigt, daß der Motor warmgelaufen ist, und ändert sich geringfügig mit dem Motor- oder Fahrzeugtyp. Wenn die Entscheidung in Schritt 302 NEIN ist, zeigt dies, daß der Motor nicht gelaufen ist, und der Prozeß wartet auf den nächsten Start. Wenn Schritt 302 entscheidet, daß die Wassertemperatur über 80°C liegt, wird der Zählstand Chys des Protokollzählers um Eins erhöht. Dieser Wert von Chys wird vor dem Versand eines neuen Motors auf Null eingestellt. Anstatt dem Ablaufplan von Fig. 16 zu folgen, kann auch die gefahrene Kilometerzahl des Fahrzeugs gespeichert werden.

Fig. 17 zeigt die wesentlichen Teile des Ablaufplans eines Abarbeitungsprogramms gemäß der dritten Ausführungsform. Der Ablauf von Fig. 17 wird zwischen die Schritte 205, 206 und 212 des Ablaufplans von Fig. 14 eingefügt. Die Schritte, die denjenigen von Fig. 14 entsprechen, werden nicht nochmals erläutert. Schritt 401 entscheidet, ob der Zählstand Chys des Protokollzählers den Wert Chys übersteigt, der den vorher eingestellten letzten Punkt der Einfahrperiode darstellt. Wenn der Einfahrbetriebspunkt überschritten ist oder die Antwort JA ist, geht der Ablauf zu Schritt 212 in Fig. 14. Wenn Schritt 401 entscheidet, daß die Einfahrperiode betroffen ist, entscheidet Schritt 402, ob der Lernzeitpunkt des Lern-Kompensationswerts K _L betroffen ist. Dabei wird, wie das Zeitschema von Fig. 18 zeigt, der Zählstand Chys des Protokollzählers geprüft, um in vorbestimmten Zeitintervallen abwechselnd aufeinanderfolgendes Lernen des Lern-Kompensationswerts K _L für sich und das separate Lernen von K _H und K _I durchzuführen. Wenn entschieden wird, daß der Lernzeitpunkt von K _L betroffen ist, oder die Antwort JA ist, geht der Prozeß zu Schritt 212. Wenn entschieden wird, daß der Lernzeitpunkt für K _L nicht betroffen ist (separates Lernen von K _H und K _I), geht der Prozeß zu Schritt 206 und führt das separate Lernen durch.

Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform erläutert. Die zweite Ausführungsform verwendet, wie beschrieben, die Langzeitänderungen der Kennlinien des Luftdurchflußmengenmessers gemäß Fig. 6. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Änderungen der Einspritzdüsen-Kennlinien im mittleren Luftmengenbereich Q _am bis Q _an als im wesentlichen Null beim Lernen des Lern-Kompensationswerts des Luftdurchflußmengenmessers angenommen, und die Auswirkung des Luftdurchflußmengenmessers in anderen Luftmengenbereichen werden als im wesentlichen Null bei der Durchführung des Lernens hinsichtlich der Einspritzdüse betrachtet. Bei gebauten Motoren erfahren jedoch die Kennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers auch im mittleren Luftmengenbereich gewisse Änderungen, oder der Bereich selbst kann sich ändern. In den außerhalb von Q _an und Q _am liegenden Bereichen dagegen erfahren die Kennlinien der Einspritzdüse gewisse Änderungen. Der Anteil G der Auswirkung, die der Luftdurchflußmengenfühler und die Einspritzdüse auf den Mischungsverhältnis-Fehler haben, ist in Fig. 19 gezeigt. Dort beträgt der Wert G im Luftmengenbereich zwischen Q _an und Q _am 0,95, was darauf hinweist, daß die Einspritzdüse einen starken Effekt auf den Mischungsverhältnis-Fehler hat, wobei sich der G-Wert in den Bereichen vor und nach diesem speziellen Bereich gleichmäßig ändert. Die Lern- Kompensationswerte K _H und K _I des Luftdurchflußmengenmessers und der Einspritzdüse sind durch die folgenden Gleichungen definiert:

K _I (NEW) = K _I (PRESENT) + K _L · G (15)
K _H (NEW) = K _H (PRESENT) + K _L · (1 - G) (16)

wobei G und K _H Werte sind, die sich mit der Saugluftmenge Q _a ändern, und das Kennliniendiagramm von G in einem Speicher in Form einer Map gespeichert sein kann.

Fig. 20 ist ein Ablaufplan für ein Programm zur Steuerung der vierten Ausführungsform. Diese Ablaufplan ersetzt die Schritte 205-211 von Fig. 14. Gleiche Teile wie in Fig. 14 werden nicht nochmals erläutert. Wenn in Schritt 205 (Fig. 14) entschieden wird, daß sich der Motor im stationären Betriebszustand befindet, errechnet Schritt 501 einen neuen Lern-Kompensationswert der Einspritzdüse mittels Gleichung (15). Dann bestimmt Schritt 502 den Saugluftmengenbereich Q _aj der Map des Luftdurchflußmengenfühlers in Fig. 15. Schritt 503 liest aus der Map den momentanen Lern-Kompensationswert K _H für den Saugluftmengenbereich Q _aj, der in Schritt 502 bestimmt wurde, aus, und aus Gleichung (16) wird ein neuer Lern-Kompensationswert errechnet. Die so errechneten beiden Kompensationswerte werden auf der Map aktualisiert. Bei gesondertem Lernen der neuen Lern-Kompensationswerte wird die Einspritzmenge durch Schritt 212 und die folgenden Schritte (Fig. 14) bestimmt.

Die Erfindung ist nicht auf die mehreren erläuterten Ausführungsformen beschränkt; es ist zu beachten, daß verschiedene Anwendungen und Modifikationen mit demselben Effekt auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung möglich sind. Zum Beispiel kann die erforderliche Einspritzmenge T _i genauer dadurch bestimmt werden, daß verschiedene Kompensationsfaktoren und Motorbetriebsparameter zusätzlich zu den Faktoren, die in den obigen Gleichungen enthalten sind, berücksichtigt werden.

Claims

1. Motorsteuersystem, gekennzeichnet durch

- einen Fühler (24), der die Saugluftmenge eines Motors erfaßt;
- Mittel (146, 1) zur Erfassung der Motordrehzahl;
- eine Sonde (142), die die Sauerstoffkonzentration im Motorabgas erfaßt;
- Mittel (204) zum Errechnen einer Abweichung zwischen einem Ist- und einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration im Abgas;
- Mittel (1, 109), die einen ersten Kompensationsfaktor, der den Änderungen der Eingangs/Ausgangs-Kennlinien des Saugluftmengenfühlers (24) entspricht, durch Lernen der Änderungen in dessen Eingangs/Ausgangs-Kennlinien festlegen;
- Mittel (109), die einen zweiten Kompensationsfaktor, der den Änderungen der Eingangs/Ausgangs-Kennlinien einer Einspritzdüse (12) entspricht, durch Lernen der Änderungen in deren Eingangs/Ausgangs-Kennlinien festlegen;
- Mittel (1, 110, 212), die aus dem ersten Kompensationsfaktor, der Motordrehzahl und der Saugluftmenge eine Grund-Einspritzmenge errechnen;
- Mittel (1, 111, 213), die aus der Grund-Einspritzmenge, dem zweiten Kompensationsfaktor und der Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses eine erforderliche Einspritzmenge zur Verringerung der Abweichung des Luft- Kraftstoffverhältnisses errechnen;
- Mittel (1134) zur Erzeugung eines die erforderliche Kraftstoffmenge bezeichnenden Ansteuersignals; und
- eine Einspritzdüse (12), die aufgrund des die erforderliche Kraftstoffmenge bezeichnenden Ansteuersignals Kraftstoff in den Ansaugkrümmer des Motors einspritzt.

2. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (109) zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors Mittel (107, 108), die die Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses in einem vorbestimmten Verhältnis aufteilen, und Mittel (109), die den ersten Kompensationsfaktor auf der Basis eines dieser Anteile bestimmen, aufweisen,
daß die Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors auf der Basis des anderen dieser Anteile aufweisen, und
daß die Aufteilungsmittel (107, 108) Mittel (107) aufweisen, die das vorbestimmte Verhältnis nach Maßgabe des Werts der Saugluftmenge auf der Basis der Beziehung zwischen dem vorbestimmten Verhältnis und der Saugluftmenge bestimmen.

3. Motorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (109) zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors Mittel zur Aufteilung der Luft-Kraftstoffverhältnis-Abweichung in einem vorbestimmten Verhältnis und Mittel (109) zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors auf der Basis eines dieser Anteile aufweisen,
daß die Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors auf der Basis des anderen dieser Anteile aufweisen, und
daß die Aufteilungsmittel (107, 108) Mittel (107) zur Festlegung des vorbestimmten Verhältnisses nach Maßgabe des Werts einer Motorbelastung auf der Basis der Beziehung zwischen dem vorbestimmten Verhältnis und der Motorbelastung sowie Mittel (102) zum Errechnen eines die Motorbelastung bezeichnenden Werts aus der Saugluftmenge und der Motordrehzahl aufweisen.

4. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel (112), die dem Zündzeitpunkt des Motors auf der Grundlage der Grund-Einspritzmenge und der Motordrehzahl bestimmen.

5. Motorsteuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (206), die entscheiden, ob die Saugluftmenge zu einem vorbestimmten Saugluftmengenbereich gehört, und Mittel (207, 209, 210, 211), die die Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors anweisen, die Eingangs/Ausgangskennlinien der Einspritzdüse (12) zu lernen, wenn die Saugluftmenge dem vorbestimmten Saugluftmengenbereich zuzuordnen ist, und die Mittel (109) zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors anweisen, die Eingangs/Ausgangskennlinien des Saugluftmengenfühlers (24) zu lernen, wenn die Saugluftmenge dem vorbestimmten Saugluftmengenbereich nicht zuzuordnen ist.

6. Motorsteuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Saugluftmengenbereich in einem bestimmten Luftmengenbereich liegt, in dem die Eingangs/Ausgangskennlinie des Saugluftmengenfühlers (24) im wesentlichen unverändert bleibt.

7. Motorsteuersystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Mittel (301, 302, 303), die die Anzahl Betriebszeiten des Motors zählen, und Mittel (401), die anzeigen, daß die Zählmittel (301, 302, 303) einen vorbestimmten Zählstand erreicht haben, wobei die Mittel (206), die hinsichtlich des Saugluftmengenbereichs eine Entscheidung treffen, die Entscheidung aufgrund der Anzeige eines vorbestimmten Zählwerts durch die Anzeigemittel (401) ausführen.

8. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (109) zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors einen ersten einschreibbaren Speicher (Fig. 15) aufweisen zur Speicherung des Werts des ersten Kompensationsfaktors entsprechend jedem einer Mehrzahl Bereiche, in die die Saugluftmenge aufgeteilt ist, und
daß die Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors einen zweiten einschreibbaren Speicher (Fig. 15) aufweisen zur Speicherung des Werts des zweiten Kompensationsfaktors, und
daß die Mittel (109) zur Festlegung des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors Mittel (207, 211) aufweisen, die die im ersten und im zweiten Speicher (Fig. 15) gespeicherten Werte der Kompensationsfaktoren nach Festlegung des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors in neue Kompensationsfaktor-Werte umschreiben.

9. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors einen ersten einschreibbaren Speicher aufweisen, in dem der Wert des ersten Kompensationsfaktors entsprechend jedem von mehreren Bereichen, in den die Saugluftmenge aufgeteilt ist, speicherbar ist,
daß die Mittel zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors einen zweiten einschreibbaren Speicher (Fig. 10) aufweisen, in dem der Wert des zweiten Kompensationsfaktors entsprechend jedem von mehreren Bereichen, in die die Grund-Einspritzmenge aufgeteilt ist, speicherbar ist, und
daß die Mittel zur Festlegung des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors Mittel (207, 211) aufweisen zum Neueinschreiben des Werts der im ersten und im zweiten Speicher (Fig. 10) gespeicherten Kompensationsfaktoren als Werte von neuen Kompensationsfaktoren nach Festlegung des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors.

10. Motorsteuersystem nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel zur Festlegung des ersten Kompensationsfaktors einen ersten einschreibbaren Speicher (Fig. 10) aufweisen, in dem der Wert des ersten Kompensationsfaktors entsprechend jedem von mehreren Bereichen, in die ein durch die Saugluftmenge und die Motordrehzahl bezeichneter Betriebsbereich aufgeteilt ist, speicherbar ist,
daß die Mittel (109) zur Festlegung des zweiten Kompensationsfaktors einen zweiten einschreibbaren Speicher (Fig. 10) aufweisen, in dem ein Wert des zweiten Kompensationsfaktors speicherbar ist, und
daß die Mittel (207, 209, 210, 211) zur Festlegung des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors Mittel (207, 211) zur Neueinschreibung des Werts der im ersten und im zweiten Speicher (Fig. 10) gespeicherten Kompensationsfaktoren als neue Kompensationsfaktoren nach Festlegung des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors aufweisen.