DE3835113C2

DE3835113C2 - Elektronisches Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung

Info

Publication number: DE3835113C2
Application number: DE3835113A
Authority: DE
Inventors: Shoso Ishii; Minoru Kuriyama; Yukinobu Nishimura; Setsuhiro Shimomura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1995-12-07
Anticipated expiration: 2008-10-15
Also published as: KR910006558B1; DE3835113A1; JPH01100336A; JP2602031B2; US4907556A; KR890006964A

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Steuersystem dieser Art (EP 0 230 318 A2) wird eine Korrektur einer Begrenzung des Luftmengenstroms bei vorbestimmter Öffnung der Drosselklappe, vorzugsweise bei vollständig geöffneter Drosselklappe, mit einem von der Drehzahl und dem gemessenen Luftmengenstrom abhängigen Korrekturfaktor durchgeführt.

Ein weiteres Steuersystem für eine Brennkraftmaschine offenbart die EP 0 224 028 B1, bei dem eine Begrenzung des Luftmengenstroms durch einen Korrekturfaktor korrigiert wird, welcher durch den Quotienten eines gemessenen Wertes und eines gespeicherten Wertes der Drosselklappenöffnung bestimmt ist, wobei der gespeicherte Wert einer unter Normalbedingungen gespeicherten Tabelle mit der Drehzahl und dem gemessenen Luftmengenstrom als Parameter entnommen wird.

Nachstehend ist eine andere bekannte Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine unter Bezug nahme auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnungen erläutert, welche ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektronischen Steuersystems darstellen.

In Fig. 1 sind folgende Elemente dargestellt: eine Brennkraftmaschine 1 mit innerer Verbrennung beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, wobei nur ein Zylinder 2 von mehreren Zylindern dargestellt ist; ein mittels eines Nockens (nicht gezeigt) zu betätigendes Lufteinlaßventil 3; ein Lufteinlaßkanal 4 der Brenn kraftmaschine 1; ein Einspritzer 5 in jedem Zylinder des Lufteinlaßkanals 4; ein Ansaugkanal bzw. 6, der stromaufwärts des Lufteinlaßkanals 4 angeschlossen ist; eine Drosselklappe 7 in dem Lufteinlaßweg oberhalb des Schwallraums 6 zum Steuern der Menge der von der Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luft; ein mit der Drosselklappe 7 verbundener Sensor 8 zum Erfassen des Öffnungsgrades der Drosselklappe 7, ein Bypass 9, der der Drosselklappe 7 als Umleitung dient; ein Bypass-Luftmengenregler 10 in dem Bypass 9; ein Hitzdraht-Luftmassensensor (nachstehend mit "AFS" abgekürzt) 11 weiter stromaufwärts der Drosselklappe 7 zum Erfassen des Durchsatzes der von der Brennkraftmaschine angesaugten Luft, beispiels weise mittels eines temperaturabhängigen Widerstands; ein Lufttemperatursensor 12 zum Erfassen der Temperatur der angesaugten Luft vor Passieren des AFS 11; ein Luftfilter 13 am Einlaßanschluß weiter stromauf wärts des AFS 11 und des Temperatursensors 12; ein Wassertemperatursensor 14 in dem Kühlwasserkreis lauf der Brennkraftmaschine 1 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers; ein Kurbelwinkelsensor 15 zum Erfassen eines vorbestimmten Kurbelwinkels der Brennkraftmaschine 1; ein Leerlauferfassungsschalter 16 zum Feststellen, daß die Brennkraftmaschine 1 ohne Last läuft; und eine elektronische Steuereinheit (nachstehend mit "ECU" abgekürzt) 17, die auf der Grundlage von Ausgangssignalen hauptsächlich von dem AFS 11, dem Wassertemperatursensor 14 und dem Kurbelwinkelsensor 15 eine Kraftstoffeinspritz menge bestimmt und den Einspritzer 15 synchron mit dem Ausgangssignal von dem Kurbelwinkelsensor steuert, um Kraftstoff einzuspritzen, wobei die Ausgangssignale von dem Sensor 8 zum Erfassen des Öffnungsgrades der Drosselklappe, dem Lufttemperatur sensor 12 und dem Leerlauferfassungsschalter 16 in der ECU als Hilfsparameter verwendet werden. Die ECU 17 überwacht ferner den Bypass-Luftmengen regler 10. Die Details dieser Funktion sind nicht weiter erläutert.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte schematische Darstellung des Luftansaugabschnittes nach Fig. 1. Dabei steht Ta für eine Atmosphärentemperatur; Pa für einen Atmosphärendruck; Qa für einen mittels des AFS zu messenden Massen-Luftdurchsatz; Θ für den Öffnungsgrad der Drosselklappe 7; S(Θ) für eine Öffnung zum Hindurchlassen von Luft durch den Drosselklappen bereich für den Fall, daß der Öffnungsgrad der Drosselklappe Θ ist; und Ps für den absoluten Innendruck im Schwallraum 6.

Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines herkömmlichen elektronischen Steuersystems zur Erzeugung eines Atmosphärendrucksignals, während Fig. 9 ein Diagramm dar stellt, in dem ein Druckverhältnis Pa/Ps auf der Abszisse und ein später noch zu erläuternder Wert "f" auf der Ordinate abgetragen sind.

Das herkömmliche elektronische Steuersystem mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ist beispiels weise in der JP-OS 162341/1984 bzw. der entsprechenden DE-OS 32 38 190 A1 offenbart.

Nachstehend ist der Betrieb des herkömmlichen elek tronischen Steuersystems anhand von Fig. 8 beschrieben. Ein Funktionsgenerator 17a, an dessen Eingang ein von dem Drossel klappenöffnungsgradsensor 8 abgegebenes Signal Θ des mittels des Sensors 8 erfaßten Öffnungsgrades der Drosselklappe gegeben wird, liefert an seinem Ausgangsanschluß ein Signal des Verhältnisses eines Luftdurchsatzes Q₀ zu dem Atmosphärendruck P₀ unter atmosphärischen Bezugsbedingungen. Das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 17a wird zusammen mit einem Luftdurchsatzsignal Qa an eine Dividierschaltung 17b gegeben, die Qa : (Q₀/P₀) berechnet. Das Ausgangssignal der Dividierschaltung 17b entspricht einem Wert Pa×f. Es gilt die folgende Gleichung mit K=normierte spezifische Wärme:

Der Wert von Pa×f wird zusammen mit einem Drucksignal Ps im Lufteinlaßkanal an eine weitere Dividierschaltung 17d gegeben. Das Drucksignal Ps wird an einen Eingangsanschluß 17c gegeben. Das mittels der Dividierschaltung 17d gewonnene Signal wird an eine nachgeschaltete Vergleichseinheit 17e gegeben, wo ein Druckverhältnis Ps/(Pa×f) und ein fester Wert "a" von beispielsweise 0,52828 miteinander verglichen werden. Wie Fig. 9 zeigt, tritt in einem Bereich von M (Mach′sche Zahl)=1 (unterhalb des festen Wertes "a" in den Bereich bis Ps/Pa=a) eine Druckänderung auf und der Wert "f" ist konstant; in einem Bereich M<1 (oberhalb des Wertes "a") ist der Wert "f" nicht konstant. Deshalb wird ein Schalter 17f ent sprechend dem Ergebnis des Vergleichs mittels der Vergleichseinheit 17e geöffnet oder geschlossen. Ist Ps/(Pa×f)<a, ergibt sich entsprechend dem Diagramm nach Fig. 9 beispielsweise die Annahme, daß f=1, und der Schalter 17f wird geschlossen, wodurch die Dividierschaltung 17b mittels des Schalters 17f ein Ausgangssignal entsprechend dem atmosphärischen Druck Pa abgibt. Ist Ps/(Pa×f)≧a, wird der Schalter 17f geöffnet, weil nicht angenommen wird, daß beispielsweise f=1 ist.

Gemäß dem herkömmlichen elektronischen Steuersystem für die Brennkraftmaschine wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß der Wert "f" in dem Bereich von M=1 konstant ist, um den atmosphärischen Druck zu ermitteln. Somit ist der Wert auf einen Bereich von Ps/Pa<0,52828 beschränkt, i. e. auf den Leerlauf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Unzugänglichkeiten des beschriebenen herkömmlichen elektronischen Steuersystems zu beseitigen und ein verbessertes elektronisches Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung anzugeben, bei dem die auf den Atmosphären druck bezogenen Werte mit hoher Genauigkeit mittels einer kostengünstigen Anordnung gewonnen werden können, wobei außerdem ein teurer Atmosphärendrucksensor vermieden werden soll.

Das erfindungsgemäße Steuersystem dient dazu, mittels Datenverarbeitungsmitteln die auf den Atmosphärendruck bezogenen Werte aus einem Ladewirkungsgrad usw. zu bestimmen, welcher durch Verwendung von Signalen betreffend eine angesaugte Luftmenge und die Maschinendrehzahl gewonnen werden. Dabei werden vorher in einem Speicher in Form einer zwei dimensionalen Matrix der Ladewirkungsgrad usw. entsprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe und der Maschinendrehzahl bei atmosphärischen Bezugs bedingungen gespeichert.

Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe mit einem Steuersystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Dabei zeigt

Fig. 1 schematisch den Gesamtaufbau eines elektronischen Steuersystems;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus einer elektronischen Steuereinheit ECU nach der Erfindung innerhalb des Gesamtaufbaus des Systems nach Fig. 1;

Fig. 3 schematisch den Luftansaugabschnitt des Systems nach Fig. 1;

Fig. 4-7 Flußdiagramme des Betriebs des Systems nach bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung;

Fig. 8 ein Blockschaltbild eines elektronischen Steuersystems, welches ein Signal für den Atmosphärendruck erzeugt; und

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen einem Druckverhältnis und einem Wert "f".

Die Datenverarbeitungsmittel ermitteln auf den Atmospährendruck bezogene Werte unter Verwendung des Phänomens, daß das Verhältnis folgender Werte unter atmosphärischen Bezugsbedingungen und unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen bei demselben Öffnungsgrad der Drossel klappe und derselben Maschinendrehzahl einen im wesentlichen konstanten Wert annimmt, wodurch ein Bereich mit M<1 in Fig. 9 abgedeckt wird:

Fig. 1 zeigt ein elektronisches Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung und insbesondere den Gesamtaufbau eines Kraftstoffein spritzsteuersystems der Hitzdrahtbauart. Da der Aufbau dieses Systems mit Ausnahme der ECU 17 im Zusammenhang mit der Beschreibung des Standes der Technik erläutert worden ist, sei hier nicht weiter auf Details eingegangen.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild des inneren Aufbaus der in Fig. 1 dargestellten ECU 17 nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die in den in Fig. 1 gezeigten Gesamtaufbau eingebaut werden kann. Bezugszahl 171 bezeichnet ein digitales Interface zum Einspeisen digitaler Signale etwa von dem Kurbel winkelsensor 15, dem Leerlauferfassungsschalter 16 usw. Ein Ausgangssignal des digitalen Interfaces wird an einen Eingangs- oder Unterbrechungsanschluß einer CPU (Zentrale Verarbeitungseinheit) 172 gegeben, welche einen als solchen bekannten Mikroprozessor mit einem ROM 1721, in dem Steuerprogramme und Daten für die Flußdiagramme nach den Fig. 4 bis 7 gespeichert sind, einen RAM 1722 als Arbeits speicher usw. und einem Zeitgeber 1723 umfaßt, wobei der Mikroprozessor mittels eines Ausgangs signals eines Zeitgebers beispielsweise eine Kraft stoffeinspritzimpulsbreite erzeugt, welche mittels eines vorbestimmten Steuerprogramms ermittelt worden ist. Bezugszahl 173 bezeichnet ein analoges Interface, an das verschiedene analoge Signale von dem Sensor 8 für den Öffnungsgrad der Drossel klappe, dem AFS 11, dem Lufttemperatursensor 12, dem Wassertemperatursensor 14 usw. gegeben werden. Die Ausgangssignale des analogen Interfaces werden sequentiell von einem Multiplexer 174 ausgewählt, mittels eines A/D-Wandlers 175 gewandelt und als digitale Signale an die CPU 172 gegeben. Eine erste Steuerschaltung 176 steuert einen Einspritzer 5 mit einer Kraftstoffeinspritz-Impulsbreite an, welche mittels der CPU 172 gewonnen worden ist. Eine zweite Steuerschaltung 177 steuert den Bypass- Luftmengenregler 10 mit einer Steuerimpuls breite an, welche mittels der CPU 172 unter Verwendung eines vorbestimmten Steuerprogramms errechnet und mittels eines Ausgangssignals eines Zeitgebers erzeugt wird.

Im ROM 1721 der CPU 172 ist der Ladewirkungsgrad η_c0 in Form einer zweidimensionalen Matrix unter atmosphärischen Bezugsbedingungen (Atmosphären druck P₀ und Lufttemperatur T₀) mit der Maschinen drehzahl und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe als Parameter gespeichert. Ferner sind vorher gewonnene Werte gespeichert für Abfragen und weitere Datenverarbeitung. Im ROM 1721 ist ferner in Form einer Matrix beispielsweise der maximale Luftdurchsatz Q_max0 unter atmosphärischen Bezugsbedingungen mit der Maschinendrehzahl als Parameter gespeichert.

Im folgenden ist der theoretische Hintergrund und das Prinzip eines Verfahrens zum Erfassen des Atmosphärendrucks nach der Erfindung dargelegt.

In Fig. 3 wird angenommen, daß der Atmosphärdruck Pa, die (atmosphärische) Luft temperatur Ta, der von dem AFS gemessene Ansaugluft durchsatz Qa, der Öffnungsgrad der Drosselklappe Θ, ein Durchlaßbereich für Luft im Drosselklappenab schnitt S(Θ) und der Innendruck des Schwallraums Ps sind.

Der Durchsatz Qt von Luft durch den Drosselklappenab schnitt berechnet sich gemäß Gleichung (1) zu:

K steht für eine normierte spezifische Wärme von Luft und R für eine Gaskonstante von Luft.

Der Ansaugluftdurchsatz Qe der Brennkraftmaschine berechnet sich gemäß Gleichung (2) zu:

Qe = N/30 · V_H · ρ₀ · η_C (2)

N steht für die Maschinendrehzahl (U/min), V_H für einen Hubraum; ρ₀ für die Luftdichte unter atmos phärischen Bezugsbedingungen und η_C für einen Ladewirkungsgrad.

Bei stationärem Lauf der Brennkraftmaschine gilt die folgende Gleichung (3):

Qa = Qt = Qe (3)

Aus den Gleichungen (2) und (3) ergibt sich Gleichung (4) für den Ladewirkungsgrad η_C:

Wenn Qt=Qe, wenn also stationärer Betrieb vorliegt, ergibt sich aus den Gleichungen (1) und (2) die folgende Gleichung (5):

Da unter atmosphärischen Bezugsbedingungen Pa=P₀, Ta=T₀ ergibt sich Gleichung (6):

P_S0 steht für den Innendruck des Schwallraums unter atmosphärischen Bezugsbedingungen und η_C0 für den Ladewirkungsgrad unter denselben Bedingungen.

Für den Fall, daß der Öffnungsgrad der Drosselklappe und die Maschinendrehzahl die gleichen sind, ergibt sich durch Dividieren von Gleichung (5) durch Gleichung (6) die folgende Gleichung (7):

Der dritte Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (7) kann mittels einer Funktion mit der atmosphärischen Temperatur Ta als einzige Variable angenähert werden, was weiter unten erläutert ist. Der dritte Ausdruck hat einen geringeren Einfluß als der erste Ausdruck auf der rechten Seite, so daß die folgenden ange näherten Ausdrücke (8a), (8b) und (8c) gewonnen werden können.

Der unten näher beschriebene Fehler in der Erfassung des Atmosphärendrucks ist normalerweise unbeachtlich. Daher kann der dritte Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (7) ignoriert werden, wodurch die Näherungsausdrücke (8b) und (8c) erhalten werden können.

g(Ta) steht für eine Funktion mit Ta als Parameter.

Bei Verwendung von auf den Atmosphärendruck bezogenen Werten können die folgenden angenäherten Ausdrücke (8d) und (8e) gewonnen werden, in denen die Außen temperatur Ta nicht mehr vorkommt:

Pa/P₀ ≒ η_C/η_C0 (8d)

Pa ≒ P₀ · η_C/η_C0 (8e)

Nachstehend ist der angenäherte Ausdruck des dritten Terms auf der rechten Seite von Gleichung (7) erläutert.

Unter Verwendung eines Volumenwirkungsgrades η_V ergibt sich aus Gleichung (2) die folgende Gleichung (2a):

Qe = (N/30) · V_H · ρ_S · η_V (2a)

p_S steht für die Luftdichte in dem Schwallraum.

η_V ergibt sich aus der folgenden Gleichung (9):

η_V = ε/ε-1 · {1 - Pr/Ps · 1/(Kε)} (9)

ε steht für ein Verdichtungsverhältnis und Pr für einen Abgasdruck.

ρ_S berechnet sich zu:

ρ_S = ρ₀ · T₀/Ts · Ps/P₀ (10)

ρ₀ steht für eine atmosphärische Bezugsdichte,
T₀ für eine atmosphärische Bezugstemperatur und
P₀ für einen atmosphärischen Bezugsdruck.

In der Praxis werden der Abgasdruck Pr durch den Atmosphärendruck Pa in Gleichung (9) und die Temperatur Ts in dem Schwallraum durch die Atmosphärentemperatur Ta in Gleichung (10) angenähert, wodurch Gleichung (2a) wie folgt geschrieben werden kann:

Qe = N/30 · V_H · ρ₀ · T₀/Ta · Ps/P₀ · ε/ε-1 · {1-Pr/Ps · 1/(Kε)} (11)

Unter der Annahme, daß die Gleichungen (1) und (11) äquivalent sind, ergibt sich Gleichung (12) zu:

In Gleichung (12) ist Ps/Pa=f(Θ, N, Ta) und somit nicht vom Atmosphärendruck Pa abhängig. Werden also der Öffnungsgrad Θ der Drosselklappe und die Maschinendrehzahl festgelegt, besteht nur noch eine Abhängigkeit von der Außentemperatur Ta.

Wird der Wert Ps/Pa mit demselben Öffnungsgrad der Drosselklappe und derselben Maschinendrehzahl aus der Gleichung (12) mit dem Öffnungsgrad Θ der Drosselklappe, der Maschinendrehzahl N und der Außentemperatur Ta als Parameter berechnet, verändert sich dieses Verhältnis um ca. 6%, wenn die Außen temperatur sich um 50°C ändert. Mit dem folgenden dritten Ausdruck auf der rechten Seite von Gleichung (7) ändert sich unter den oben angegebenen Bedingungen das Verhältnis um weniger als 2%:

Nachstehend ist das Flußdiagramm nach Fig. 4 zum Ermitteln eines korrekten Wertes Pa/P₀ in Überein stimmung mit dem Atmosphärendruck auf der Grundlage des Näherungsausdrucks (8b) erläutert. Schritt S1 ist eine Routine zum Festlegen eines Arbeitsbereiches, in dem der Atmosphärendruck erfaßt wird. Die entsprechenden Details sind nachstehend im Zusammenhang mit dem Flußdiagramm nach Fig. 5 erläutert. Liegt der Arbeitsbereich vor, wird zu Schritt S2 übergegangen, während anderenfalls die Verarbeitungs abfolge nach Fig. 4 beendet wird. Schritt S2 steht für eine Routine zum Abfragen, ob die Brennkraftmaschine stationär stabil arbeitet. Arbeitet die Brennkraftmaschine stationär, wird unter Verwendung von Gleichung (3) zu Schritt S3 übergegangen, während dann, wenn die Maschine nicht stationär arbeitet, das Flußdiagramm nach Fig. 4 beendet wird. In Schritt S3 werden zweidimensionale Matrizen des Öffnungsgrades der Drosselklappe und der Maschinendreh zahl unter Verwendung der Signale betreffend den Öffnungsgrad Θ der Drosselklappe, der mittels des Sensors 8 erfaßt wird, und der Maschinendrehzahl N, die mittels des Kurbelwinkelsensors 15 ermittelt wird, abgefragt, um den Ladewirkungsgrad η_C0 unter atmosphärischen Bezugsbedingungen zu erhalten. In Schritt S4 wird der aktuelle Ladewirkungsgrad η_C auf der Grundlage der Gleichung (4) unter Verwen dung des genannten Signals N für die Maschinendrehzahl, des Luftdurchsatz-Signals von dem AFS 11 (oder der Luftdurchsatz nach Fig. 7 auf der Grundlage des von dem AFS 11 erfaßten Wertes) und der gespeicherten Werte V_H und ρ₀ gewonnen. In Schritt S5 wird der korrekte, auf den Atmosphärendruck bezogene Wert Pa/P₀ auf der Grundlage des Näherungs ausdrucks (8b) unter Verwendung der vorher ermittelten Werte η_C0 und η_C, der mittels des Lufttemperatur sensors 12 erfaßten Temperatur Ta und der entsprechend den atmosphärischen Bedingungen gespeicherten Lufttemperatur T₀ ermittelt.

Während das Flußdiagramm nach Fig. 4 ein Beispiel zum Ermitteln des korrigierten Wertes Pa/P₀ ent sprechend dem Atmosphärendruck zeigt, ist es auch möglich, daß in Schritt S3 ein Wert für den Bezugsluft durchsatz Q₀ unter Atmosphärenbedingungen gewonnen wird, der von 0 und N abhängt, und dann in Schritt S5 der korrigierte Wert Pa/P₀ entsprechend dem Atmosphärendruck zu √×Qa/Q₀ ermittelt und Schritt S4 übersprungen wird. Die Berechnungen in Schritt S5 erfolgen unter Verwendung des Näherungs ausdrucks (8b). Sie können jedoch auch unter Verwendung des Näherungsausdrucks (8a) oder (8d) erfolgen.

Nachstehend ist der Entscheidungsprozeß für den Erfassungsbereich unter Bezugnahme auf das Fluß diagramm nach Fig. 5 erläutert. Schritt S11 stellt eine Routine dar, in der abgefragt wird, ob der mittels des Sensors 8 erfaßte Öffnungsgrad Θ der Drosselklappe in einem vorbestimmten Bereich liegt. Der untere Grenzwert Θ_L wird größer als der Öffnungs grad der Drosselklappe im Leerlauf gewählt. Der obere Grenzwert Θ_H wird in einen Bereich gelegt, in dem keine Gefahr besteht, daß der Lauf der Brennkraft maschine gestört ist. Wird beispielsweise der Öffnungsgrad der Drosselklappe im Leerlauf auf 10° festgelegt, sollte Θ_L vorzugsweise zu 15° und Θ_H zu 30° gewählt werden. Liegt der Öffnungsgrad Θ der Drosselklappe in einem vorbestimmten Bereich zwischen Θ_L und Θ_H, wird zu Schritt S12 übergegangen. Anderenfalls wird in Schritt S16 festgestellt, daß der momentane Betriebsbereich außerhalb des Erfassungsbereiches liegt. In Schritt S12 wird abgefragt, ob die mittels eines Ausgangssignals von dem Kurbelwinkelsensor 15 erfaßte Maschinendrehzahl N innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Während keine bestimmte Begrenzung auf einen oberen oder einen unteren Grenzwert N_H bzw. N_L vorgenommen wird, ist es jedoch wünschenswert, die Maschinendrehzahl in einen normalen Bereich von N_L=ca. 1000 U/min und N_H=ca. 4000 U/min zu legen. Liegt die Maschinendrehzahl in einem vorbestimmten Bereich zwischen N_L und N_H wird zu Schritt S13 übergegangen. Anderenfalls wird in Schritt S16 festgestellt, daß der momentane Betriebs bereich außerhalb des Erfassungsbereiches liegt.

In Schritt S13 wird abgefragt, ob die mittels des Wassertemperatursensors 14 erfaßte Wassertemperatur T_W oberhalb eines vorbestimmten Wertes T_WT liegt. Normalerweise liegt der Wert T_WT in einem Bereich von 60°C bis 80°C. Die Wassertemperatur ist in dem Fall zu berücksichtigen, daß der Brennkraft maschine 1 Luft von einem nicht mit dem Drosselklappen abschnitt übereinstimmenden Abschnitt zugeführt wird und den Bypass 9 und den Bypass-Luftmengen regler 10 bei niedriger Wassertemperatur passiert.

Liegt die Wassertemperatur T_W oberhalb des vorbe stimmten Wertes T_WT, wird zu Schritt S14 überge gangen. Anderenfalls wird in Schritt S16 festgestellt, daß der momentane Betriebsbereich außerhalb des Erfassungsbereiches liegt. In Schritt S14 wird auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Leerlauferfassungsschalter 16 festgestellt, ob daß Kraftübertragungsgetriebe in der Neutralstellung oder der Übertragungsstellung ist. Die Entscheidung kann im Falle eines (Hand) Schaltgetriebes (M/T) mittels eines Leerlaufschalters erfolgen. Im Falle des Automatikgetriebes (A/T) kann die Abfrage durch eine Abfrage ersetzt werden, ob das Getriebe in der D-Stellung oder in der N-Stellung steht. Die Abfrage wird so durchgeführt, daß Schwankungen des Betriebszustands der Maschine im Leerlauf eliminiert werden, so daß im Leerlauf der Betriebsbereich außerhalb des Erfassungsbereiches liegt.

Ist der Leerlauferfassungsschalter 16 in der AUS- Stellung und das Getriebe nicht in der Leerlauf stellung, wird zu Schritt S15 übergegangen, um festzustellen, daß der momentane Betriebsbereich innerhalb des Erfassungsbereiches liegt. Ist jedoch der Leerlauferfassungsschalter 16 in EIN-Stellung und das Getriebe in der Leerlaufstellung, wird in Schritt S16 festgestellt, daß der momentane Betriebsbereich außerhalb des Erfassungsbereiches liegt.

Nachstehend ist mit Bezug auf das Flußdiagramm nach Fig. 6 erläutert, wie ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine festgestellt wird.

In Schritt S21 wird abgefragt, ob der Betrag |ΔΘ| der Abweichung des Öffnungsgrades der Drossel klappe zu jedem vorbestimmten Zeitpunkt, der mittels einer Routine (in Fig. 6 nicht gezeigt) ermittelt worden ist, oberhalb eines vorbestimmten Wertes Θ_T liegt. Liegt der Betrag oberhalb des vorbestimmten Wertes Θ_T, wird in Schritt S22 eine feste Zeitspanne in einen ersten Zeitgeber gesetzt. Erreicht der Betrag den vorbestimmten Wert Θ_T nicht, wird in Schritt S23 abgefragt, ob der erste Zeitgeber auf Null steht. Steht der erste Zeitgeber auf Null, wird zu Schritt S25 übergegangen. Steht der erste Zeitgeber jedoch nicht auf Null, wird er in Schritt S24 abgesenkt. In den Schritten S25 bis S28 wird die Maschinendrehzahl in derselben Art und Weise wie in den Schritten S21 bis S24 ermittelt, wobei |ΔN| den Betrag einer Abweichung der Maschinendrehzahl und N_T einen vorbestimmten Wert darstellen.

In Schritt S29 wird abgefragt, ob sowohl der erste als auch der zweite Zeitgeber auf Null stehen. Ist die Bedingung erfüllt, wird in Schritt S2A festgestellt, daß die Maschine stationär arbeitet. Ist die Bedingung jedoch nicht erfüllt, wird in Schritt S2B festgestellt, daß sich der Betriebszu stand der Maschine ändert. Während einer vorbestimmten Zeitspanne vom Auftreten einer Änderung des Öffnungs grades der Drosselklappe oder der Maschinendrehzahl stellen der beiden Zeitgeber somit fest, daß sich der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert.

Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm einer Routine zum Ermitteln des Luftdurchsatzes Qa unter Verwendung des korrigierten Wertes entsprechend dem Atmosphären druck. In Schritt S71 wird der Maximalwert des Luftdurchsatzes Q_max0 entsprechend der jeweiligen Maschinendrehzahl unter atmosphärischen Bezugsbe dingungen ermittelt, wobei f(N) eine Wertetabelle für den Maximalwert des Luftdurchsatzes Q_max0 mit der Maschinendrehzahl als Parameter darstellt, aus der ein entsprechender Maximalwert Q_max0 des Luft durchsatzes auf der Grundlage der mittels eines Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 15 gewonnenen Maschinendrehzahl N ermittelt wird.

In Schritt S72 wird auf der Grundlage der Maschinen drehzahl festgestellt, ob die Brennkraftmaschine in einem Bereich betrieben wird, in dem sie mit Aussetzern läuft. Liegt die Maschinendrehzahl in einem Aussetzbereich zwischen N₁ und N₂, wird zu Schritt S73 übergegangen, anderenfalls zu Schritt S74. In Schritt S73 wird der genannte Maximalwert Q_max0 des Luftdurchsatzes bei atmosphärischen Bezugsbedingungen entsprechend dem Atmosphären druck und der Atmosphärentemperatur korrigiert, um so den Maximalwert Q_max des Luftdurchsatzes unter den aktuellen atmosphärischen Bedingungen aus der folgenden Gleichung (13) zu ermitteln:

Q_max = Q_max0 · Pa/P₀ T₀/Ta (13)

T₀ steht für einen Lufttemperaturwert unter atmosphärischen Bezugsbedingungen und Ta für einen mittels des Lufttemperatursensors 12 erfaßten aktuellen Lufttemperaturwert.

Der dritte Term für die Lufttemperaturkorrektur auf der rechten Seite von Gleichung (13) kann zum Zwecke der Vereinfachung des elektronischen Steuersystems fortgelassen oder unter Verwendung des Wassertemperatursensors 14 durch die korrigierte Wassertemperatur ersetzt werden.

In Schritt S74 wird der Maximalwert Q_max des Luftdurch satzes durch den Maximalwert Q_max0 unter atmosphärischen Bezugsbedingungen ersetzt. Dieser Verfahrens schritt ist für den Fall vorgesehen, daß ein AFS verwendet wird, der den Luftmassendurchsatz in einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine messen kann, der außerhalb des Aussetzbereichs liegt. Anderenfalls wird in den Schritten S72 und S74 keine Verarbeitung vorgenommen. Es ist ebenfalls möglich, die Verarbeitungsschritte S72 und S74 dann fortzulassen, wenn ein AFS verwendet wird, der den Luftmassendurchsatz exakt messen kann.

In Schritt S75 werden der gemessene Luftdurchsatz Qa und der genannte Maximalwert Q_max0 des Luftdurch satzes miteinander verglichen. Ist Qa≧Q_max0 wird Qa in Schritt S76 durch Q_max ersetzt. Ist Qa<Q_max, wird keine Verarbeitung vorgenommen und die Ver arbeitung nach Fig. 7 ist abgeschlossen.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Hitzdraht-Luftmassensensor 11 als AFS gezeigt. Es ist jedoch darüber hinaus auch möglich andere Arten von AFS zum Messen der Luftmenge zu verwenden. Ferner kann die Erfindung auch auf einen AFS angewendet werden, der das Volumen der Luft mißt. Beispielsweise gilt bei Verwendung eines AFS mit Flügelrad die folgende Beziehung:

Qa steht für einen Massendurchsatz, ρ für einen atmosphärischen Dichtewert und Q_U für einen Volumen durchsatz. Aus den Gleichungen (4), (8b) und (14) kann die folgende Beziehung hergeleitet werden:

Somit gilt:

Pa/P₀ = (Q_U/Q_U0)² (15)

Pa = P₀ · (Q_U/Q_U0)² (16)

Q_U0 steht für einen Volumendurchsatz von Luft unter atmosphärischen Bezugsbedingungen - ein Wert, der vorher in einer zweidimensionalen Matrix mit dem Öffnungsgrad Θ der Drosselklappe und der Maschinen drehzahl gespeichert ist. Es kann somit der korrigierte Wert entsprechend dem Atmosphärendruck mittels der Gleichung (15) gewonnen werden.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden keine Maßnahmen zum Korrigieren des Einflusses von Luft vorgenommen, die durch den Bypass-Luft mengenregler 10 strömt. Der Wert für den Atmosphärendruck kann jedoch entsprechend der Luftmenge, die durch den Bypass-Luftmengenregler 10 strömt oder einen diesbezüglichen Schätzwert korrigiert werden.

Während nach dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ein korrigierter Wert Pa/P₀ entsprechend dem Atmosphärendruck verwendet wird, kann ferner der Atmosphärendruck Pa durch Multiplizieren von P₀ mit einem in Schritt S5 gewonnenen Wert oder durch Verwendung von Gleichung (8a) multipliziert mit P₀ (8c), (8e) und (16) anstelle von Schritt S5 gewonnen werden. Der Atmosphärendruck Pa kann wie vorstehend beschrieben beispielsweise durch Dividieren durch P₀ usw. verwendet werden. Ferner kann der Atmosphärendruck für die Steuerung der Kraftstoff zuführmenge an die Brennkraftmaschine, des Zünd zeitpunkts, der gewünschten Maschinendrehzahl, der Bypass-Luftmenge in die und aus der Brennkraft maschine und anderer charakteristischer Betriebs werte verwendet werden.

Das elektronische Steuersystem für die Brenn kraftmaschine mit innerer Verbrennung nach der Erfindung ist so aufgebaut, daß der Ladewirkungsgrad oder dessen bezogene Werte unter atmosphärischen Bezugsbedingungen vorher in Form zweidimensionaler Matrizen des Öffnungsgrades der Drosselklappe und der Maschinendrehzahl gespeichert werden und daß die auf den Atmosphärendruck bezogenen Werte aus dem Ladewirkungsgrad, der unter definierten atmosphärischen Bedingungen ermittelt worden ist, oder aus dessen bezogenen Werten und den vorher gespeicherten Werten ermittelt werden, wodurch das erfindungsgemäße elektronische Steuersystem bei geringen Herstellungskosten mit hoher Genauigkeit arbeitet.

Claims

1. Elektronisches Steuersystem für eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, bei dem aus einem mittels in einem Ansaugkanal (6) der Brennkraftmaschine angeordneten Luftmengen (11) gemessenen Luftmengenstrom eine einzuspritzende Kraftstoffmenge ermittelt wird; bei dem der Wert des gemessenen Luftmengenstroms (Q_a) auf einen abgespeicherten maximalen Wert (Q_max) begrenzt wird, der von einem bei atmosphrischen Bezugsbedingungen in Abhängigkeit von der Drehzahl (N) gespeicherten maximalen Wert (Q_max0) abgeleitet ist, welcher abhängig vom Außendruck (P_a) korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturfaktor aus einer Beziehung hergeleitet wird, worin η_c den aktuellen Ladewirkungsgrad, T die Lufttemperatur, der Index "0" jeweils atmosphärische Bezugsbedingungen und der Index "a" die aktuellen Bedingungen bezeichnet, ein Bezugs-Ladewirkungsgrad (η_c0) bei atmosphärischen Bezugsbedingungen abhängig von Drosselklappenwinkel (Θ) und Maschinendrehzahl (N) in einem Kennfeld abgespeichert ist und der aktuelle Ladewirkungsgrad (η_c) aus dem gemessenen Luftmengenstrom (Q_a) sich ergibt, und daß der maximale Wert (Q_max) nur dann korrigiert wird, wenn die Kühlwassertemperatur (T_w) einen Mindestwert übersteigt, der Drosselklappenöffnungwinkel (Θ) in einem Bereich Θ_LΘΘ_H liegt, dessen unterer Grenzwert (Θ_L) oberhalb des Drosselklappenöffnungswinkels im Leerlauf und dessen oberer Grenzwert im Teillastbereich liegt, die Maschinendrehzahl (N) in einem normalen Betriebsbereich (N_L)< NN_H liegt und die Brennkraftmaschine in stationärem Zustand läuft.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Durchführung der Korrektur der Drosselklappenöffnungswinkel Θ auf einen Bereich 15°<Θ30° beschränkt ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Durchführung der Korrektur Maschinendrehzahl (N) auf einen Bereich 1000 U/min<N 4000 U/min beschränkt ist.