DE3852339T2

DE3852339T2 - Vorrichtung zum Messen der einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine zugeführten Luftmenge.

Info

Publication number: DE3852339T2
Application number: DE3852339T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Kishiki; Hirokimi Koyama; Hiromichi Miwa; Hatsuo Nagaishi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1988-05-18
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2008-05-19
Also published as: US4892072A; EP0291953B1; JPH06103211B2; EP0291953A1; JPS63285418A; DE3852339D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Erfassen eines Einlaßluftmengenstroms in eine Brennkraftmaschine, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Bei diesem System nach dem Stand der Technik (FISITA XXI, Papier 865078, Seite 127, Fig. 5) werden Maschinendrehzahl, Lufttemperatur zustromseitig zum Drosselventil und die Winkelposition der Drosselklappe gemessen, um die den Brennkammern zugeführte Einlaßluftmenge zu bestimmen. Bei diesem System nach dem Stand der Technik können verschiedene Korrekturfaktoren eingesetzt werden, von denen einer von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängt. Dieser Korrekturfaktor wird jedoch nur nach dem Anlassen der Maschine benutzt und wird entsprechend der Anzahl der Maschinenumdrehung und der Maschinenkühlmittel- Temperatur vermindert.
Ein gleichartiges System ist bekannt (JP-GM-B 60-39465), bei dem das Einlaßluft-Volumen rechnerisch aufgrund der Drosselklappen-Winkelstellung und der Maschinendrehzahl abgeleitet wird, und das Einlaßluft-Gewicht abgeleitet wird aufgrund des Einlaßluft-Volumens und der Einlaßluft-Dichte, die sich in Abhängigkeit von der Einlaßluft-Temperatur ändert. Um die Einlaßluft-Temperatur zu überwachen, ist ein Einlaßluft-Temperaturfühler in dem Lufteinlaßsystem zustromseitig zu dem Drosselventil angeordnet.
Das bekannte System leitet die Luftdichte aufgrund der durch den Einlaßluft-Temperaturfühler überwachten Einlaßluft-Temperatur ab. Das kann eine wesentliche Verbesserung bei der Genauigkeit der Messung einer Einlaßluftmenge erzielen.
Dieses System befaßt sich jedoch nicht mit der Änderung der Luftdichte, die infolge von durch verschiedene Faktoren verursachter Temperaturänderung abstromseitig von dem Fühler verursacht wird. Beispielsweise wird in manchen Lufteinlaßsystemen die Einlaßluft mittels eines Maschinenkühlmittels erwärmt, das von der Maschinenkühlkammer in Umlauf gebracht wird, um eine bessere Treibstoffzerstäubungs-Charakteristik zu erhalten. In einem solchen Fall wird die Einlaßluft-Temperatur abstromseitig von dem Einlaßluft-Temperaturfühler höher als die gemessene, wodurch eine Verringerung der Einlaßluftdichte verursacht wird. Alternativ neigt die Einlaßluft-Temperatur wegen der an der Drosselklappe verursachten adiabatischen Expansion der Einlaßluft dazu, abzunehmen, wodurch sich die Einlaßluftdichte erhöht. Zusätzlich wird bei einem Einpunkt- Einspritzsystem Treibstoffin das Lufteinleitsystem zustromseitig von dem Drosselventil injiziert, so daß der eingespritzte Kraftstoff unter Benutzung der Strahlströmung durch das Drosselventil zerstäubt werden kann. Die Zerstäubung des Kraftstoffs senkt natürlich die Temperatur der Einlaßluft ab, wodurch sich die Luftdichte erhöht. Deshalb können die Einlaßluftmengen-Daten zur Verwendung für die Maschinensteuerung wie die Treibstoff-Einspritzsteuerung, Zündfunken-Zeitgabesteuerung usw. nicht genau dem der tatsächlich in die Maschinen-Brennkammer eingeführten Luft entsprechenden Wert besitzen.
Weiter ist allgemein bekannt (FISITA XXI, Papier 865106, Gegenstand 5.1), daß eine Verzögerungsfunktion erster Ordnung für die Einlaßluftmenge durch den Einlaßverteiler in Betracht gezogen wird. Bei diesem System nach dem Stand der Technik wird jedoch ein Einlaßluftmengen-Meßinstrument benutzt, das direkt die Einlaßluftmenge mißt. Deshalb wird bei diesem System nach dem Stand der Technik die Einlaßluftmenge nicht aufgrund verschiedener Eingabe-Parameter errechnet, wie Maschinendrehzahl, Einlaßluft-Temperatur und Öffnungsgrad der Drosselklappe.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Einlaßluftmengen-Erfassungssystem zu schaffen, welches so genaue Einlaßluftmengen-Daten schaffen kann, wie sie bei den heutigen hochgenauen Maschinensteuersystemen erforderlich sind.
Erfindungsgemäß wird ein System zur Erfassung des Einlaßluftmengenstroms in eine Brennkraftmaschine geschaffen, die umfaßt:
eine erste Einrichtung zum Überwachen der Maschinen-Drehzahl, um ein die Drehzahl angebendes erstes Signal zu erzeugen; eine zweite Einrichtung zum Überwachen einer Drosselklappen-Winkelposition, um ein den Drosselklappenwinkel angebendes Signal zu erzeugen, das eine Pfadfläche für eine Einlaßluft wiedergibt; eine dritte Einrichtung zum Ableiten eines Grund-Einlaßluftmengenstroms aus dem ersten Signal und dem zweiten Signal; einen Maschinenkühlmittel-Temperaturfühler zum Erzeugen eines die Maschinenkühlmittel-Temperatur angebenden Signals; einen Einlaßluft-Temperaturfühler zum Erzeugen eines die Einlaßluft- Temperatur angebenden dritten Signals als einen die Einlaßluftdichte beeinflussenden Parameter, und eine Einrichtung zum Ableiten eines von der Luftdichte abhängigen ersten Korrekturwertes zum Korrigieren des Grund-Einlaßluftmengenstroms aufgrund des dritten Signals; gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um aufgrund der ersten und zweiten Signalwerte und in einem Speicher gespeicherter Werte einen auf Verzögerungszeit beruhenden Korrektur-Koeffizienten abzuleiten, der ein Koeffizient ist, der von der zeitlichen Verzögerung der Einführung von Einlaßluft in den Maschinenzylinder von einer Position des Drosselventils zu dem Maschinenzylinder abhängt, und zum Korrigieren der Grundeinlaßluftstrommenge aufgrund des auf der Verzögerungszeit beruhenden Korrektur-Koeffizienten; wobei die Einrichtung weiter einen von der Luftdichte abhängigen zweiten Korrekturwert ableitet aufgrund des die Maschinenkühlmittel- Temperatur angebenden Signalwertes, um den Einlaßluftmengenstrom auch aufgrund des zweiten Korrekturwertes zu korrigieren.
Bei einem praktischen Betrieb wird die Korrektur des zweiten Signalwertes ausgeführt durch Verändern der Größe der Modifizierung des ersten Korrekturwerts aufgrund des die Maschinenkühlmittel-Temperatur angebenden Signalwertes in Abhängigkeit von dem ersten Signalwert. Vorzugsweise verändert die Einrichtung weiter die Modifizierungsgröße des ersten Korrekturwerts, der aufgrund des die Maschinenkühlmittel-Temperatur angebenden Signalwertes abgeleitet ist in Abhängigkeit von dem zweiten Signalwert.
Bei dem bevorzugten Aufbau ist der Einlaßluft-Temperaturfühler innerhalb des Lufteinlasses an einer Position angeordnet, die zustromseitig zum Drosselventil liegt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein schematisches oder fragmentarisches Blockdiagramm einer Brennkraftmaschine vom Einpunkt-Kraftstoffeinspritz-Typ mit einem Kraftstoffeinspritz-Steuersystem als Beispiel für ein Maschinensteuer-System, für das die bevorzugte Ausführung des erfindungsgemäßen Einlaßluftmengen-Meßsystems angewendet wird;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Steuereinheit bei der bevorzugten Ausführung des Kraftstoffeinspritz-Systems, das der bevorzugten Ausführung des Einlaßluftmengen-Meßsystems nach Fig. 1 zugeordnet ist, welche Steuereinheit sowohl zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung als auch zum Ableiten eines Einlaßluftmengenstroms dient;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das einen Routineablauf zum Ableiten eines Einlaßluft-Volumens QCYL zur Einführung in eine Maschinen-Brennkammer darstellt;
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das einen Routineablauf zum Ableiten einer Einlaßluftmenge QAINJ an einem Abschnitt eines Lufteinleitsystems darstellt, der eine gesteuerte Kraftstoffmenge einzuspritzen ist;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das einen Routineablauf zum Ableiten einer Kraftstoffeinspritzmenge Ti zeigt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das einen Routineablauf zum Ableiten eines von der Einlaßluft-Temperatur abhängigen Korrektur-Koeffizienten KTA zeigt;
Fig. 7 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten einer Einlaßluftstrompfad-Fläche Ath zum Nachschauen in Hinsicht auf eine Drosselklappen-Winkelposition Rth
Fig. 8 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten einer Umgehungs-Durchlaßpfadfläche ABY zum Nachschauen im Hinblick auf einen Einschaltverhältniswert eines Leerlaufsteuerventil-Steuersignals ISCD;
Fig. 9 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten eines linearisierten Einlaßluftmengenstroms QHO, der für ein Grundluftvolumen repräsentativ ist, zum Nachschauen im Hinblick auf eine Einheits-Pfadfläche A/N pro Maschinen- Umdrehungszyklus;
Fig. 10 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten einer Luftmengenstrom-Korrekturrate KFLAT zum Nachschauen im Hinblick auf eine Gesamtluftstrom-Pfadfläche A und eine Maschinendrehzahl N;
Fig. 11 eine Darstellung einer dreidimensionalen Tabelle zum Ableiten eines verzögerungsabhängigen Koeffizienten K&sub2; zum Nachschauen im Hinblick auf die Maschinendrehzahl N und die Gesamtluftstrom-Pfadfläche A;
Fig. 12 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten eines grundsätzlichen von der Einlaßluft-Temperatur abhängigen Korrektur-Koeffizienten KTAO zum Nachschauen im Hinblick auf eine Einlaßluft-Temperatur TA;
Fig. 13 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten eines von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrektur-Koeffizienten KTATW zum Nachschauen im Hinblick auf eine Maschinenkühlmittel-Temperatur Tw;
Fig. 14 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten eines von der Maschinenlast abhängigen Wertes KTAQHO zum Nachschauen im Hinblick auf den linearisierten Einlaßluftmengenstrom QHO;
Fig. 15 eine Darstellung einer zweidimensionalen Tabelle zum Ableiten eines von der Maschinendrehzahl abhängigen Wertes KTAN zum Nachschauen im Hinblick auf die Maschinendrehzahl N;
Fig. 16(A) und 16(B) Darstellungen eines Teils des Lufteinleitsystems zum Erläutern der Position der Parameter für den rechnerischen Ableitvorgang für das Einlaßluftgewicht;
Fig. 17(A), 17(B), 17(C) und 17(D) Darstellungen, die die Einflüsse von das Luft/Treibstoff-Verhältnis beeinflussenden Umgebungsbedingungen zeigen;
Fig. 18(A), 18(B), 18(C) und 18(D) Darstellungen von rechnerisch erhaltenen und tatsächlich gemessenen Luft/Treibstoff- Verhältniswerten bei verschiedenen linearisierten Einlaßluftmengenströmen entsprechend den Beeinflussungs-Faktoren der Fig. 17(A), 17(B), 17(C) bzw. 17(D);
Fig. 19(A), 19(B), 19(C) und 19(D) Darstellungen von rechnerisch erhaltenen und tatsächlich gemessenen Luft/Treibstoff- Verhältniswerten bei verschiedenen Maschinendrehzahlen entsprechend den Beeinflussungs-Faktoren der Fig. 17(A), 17(B), 17(C) bzw. 17(D);
Fig. 20(A), 20(B) und 20(C) Darstellungen der Veränderungen des Luft/Treibstoff-Verhältniswertes relativ zur Maschinendrehzahl bei konstanter Einlaßluft-Temperatur TA, Maschinenkühlmittel-Temperatur TW und Maschinendrehzahl N.
Fig. 21(A), 21(B)m 21(C) und 21(D) Darstellungen der Veränderungen des Luft/Treibstoff-Verhältniswertes relativ zur Maschinendrehzahl bei konstanter Einlaßluft-Temperatur TA, Maschinenkühlmittel-Temperatur TW und Maschinenlast.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG

In den Zeichnungen, insbesondere in Fig. 1 und 2, wird die bevorzugte Ausführung eines Lufteinlaßmengen-Meßsystems nach der vorliegenden Erfindung in Hinblick auf seine Anwendung auf eine in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine vom Einpunkt- Kraftstoffeinspritz-Typ beschrieben. Die gezeigte Maschine ist mit einem Kraftstoffeinspritz-Steuersystem mit einer Steuerung des Luft/Treibstoff-Verhältnises versehen.
Die Brennkraftmaschine vom gezeigten Typ besitzt ein Lufteinleit-System, welches einen Luftstrom-Einlaß 16 bestimmt, in welchem eine Drosselklappe 15 in einem Drosselventilgehäuse angeordnet ist, das in einer mittleren Stellung zwischen einem (nicht dargestellten) Lufteinlaß und einer Einlaßöffnung eines in einem Maschinenblock 10 bestimmten Zylinders der Maschine vorgesehen ist. Wie gut bekannt, ist die Drosselklappe 15 einem willkürlich betätigbaren (nicht dargestellten) Beschleunigungsgeber, wie einem Gaspedal, zugeordnet, um in unterschiedliche Winkelstellungen in Drehrichtung angetrieben zu werden, wodurch eine Einlaßluftströmungs-Pfadfläche verändert wird. Ein Kraftstoffeinspritzventil 17 ist innerhalb des Luftstromeinlasses 16 an einer zustromseitig zur Drosselklappe 15 liegenden Stelle angeordnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 17 ist so ausgelegt, daß eine gesteuerte Kraftstoffmenge in die durch das Drosselventilgehäuse strömende Luft eingespritzt wird, in dem die Drosselklappe 15 angeordnet ist. Da die Drosselklappe 15 die Strömungsrate der hindurchfließenden Luft begrenzt, wird die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Strahlwirkung in dem Drosselventilgehäuse höher als in anderen Abschnitten des Einleitungssystems. Weiter trifft ein Teil der Einlaßluft auf die Drosselklappe auf und erzeugt dort einen Wirbel. Dieser Strahleffekt und der um die Drosselklappe 15 erzeugte Wirbel unterstützen die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffes und die Durchmischung des zerstäubten Kraftstoffes in der Einlaßluft zur Ausbildung eines gleichmäßigen Mischungsverhältnisses des Luft./Treibstoff-Gemisches.
Ein Einlaßverteiler 18 ist zwischen dem Drosselventilgehäuse und den Einlaßöffnungen der Maschinenzylinder angeordnet, um durch seine Zweigdurchlässe den einzelnen Zylindern das Luft/ Treibstoff-Gemisch zuzuteilen. Der Einlaßverteiler 18 ist mit einem Maschinenkühlmittel-Durchlaß 18a ausgebildet, um ein von einer in dem Maschinenblock bestimmten Maschinenkühlmittel- Kammer oder einem solchen Kühlwassermantel (nicht dargestellt) in Umlauf gebrachtes Maschinenkühlmittel einzuführen. Diese Anordnung der Maschinenkühlmittel-Kammer in dem Einlaßverteiler 18 ist dazu bestimmt, das in die Zylinder der Maschine einzuführende Luft/Treibstoff-Gemisch zu erwärmen, um bessere Brenn-Charakteristiken und bessere Flammenausbreitung in einer Brennkammer zu erzielen.
Ein Drosselklappen-Winkelfühler 19 ist der Drosselklappe 15 zugeordnet. Der Drosselklappen-Winkelfühler 19 umfaßt ein Potentiometer, dessen Ausgangsspannung von der Winkelposition der Drosselklappe abhängt. Die Ausgangsspannung des Drosselklappen- Winkelfühlers 19 dient als "den Drosselklappenwinkel bezeichnendes Signal Rth". Ein Kurbelwellen-Winkelfühler 20 ist ebenfalls vorgesehen, um einen Kurbelwellen-Winkelversatz zu überwachen und besondere Winkelstellungen der Kurbelwelle, z. B. 70º oder 66º vor dem oberen Totpunkt (before top-dead-center BTDC) eines der Maschinenzylinder beim Kompressionshub zu erfassen. Der Kurbelwellen-Winkelsensor 20 ist so ausgelegt, daß er jedesmal dann ein Kurbelwellen-Bezugssignal Rref erzeugt, wenn die Kurbelwelle an der bestimmten Winkelposition erfaßt wird, und ein Kurbelwellen-Positionssignal Rpos bei jedem vorbestimmten Winkel, z. B. bei 2º Kurbelwellenwinkelversatz.
Das gezeigte System ist weiter mit einem Maschinenkühlmittel- Temperaturfühler 21 versehen, der innerhalb der im Einlaßverteiler 18 bestimmten Maschinenkühlmittel-Kammer 18a untergebracht und dazu ausgelegt ist, die Maschinenkühlmittel-Temperatur Tw zu überwachen und ein für die Maschinenkühlmittel-Temperatur bezeichnendes Signal zu erzeugen. Nun benutzt zwar die gezeigte Ausführung einen in der Maschinenkühlmittel-Kammer 18a des Einlaßverteilers eingebaut gezeigten Maschinenkühlmittel Temperaturfühler, es ist jedoch auch möglich, die durch einen innerhalb des Kühlwassermantels im Maschinenblock befindlichen MasChinenkühlmittel-Temperaturfühler erfaßten Maschinenkühlmittel-Temperaturdaten als äquivalente Daten zu verwenden, da der Übertragungs-Koeffizient des Maschinenkühlmittels relativ geringer als der der Einlaßluft ist und deshalb der Temperaturabfall des Maschinenkühlmittels in der Maschinenkühlmittel- Kammer 18 gegenüber der im Maschinenblock unbeachtet gelassen werden kann. Das gezeigte System ist auch mit einem Einlaßluft Temperaturfühler 22 versehen, der innerhalb des Lufteinlaßsystems in einer Position zumstromseitig zu dem Drosselventilgehäuse angeordnet ist und die Einlaßluft-Temperatur TA überwacht. Ein Sauerstoff-(O&sub2;-)Fühler 23 ist zum Überwachen der in dem Abgas enthaltenen Sauerstoffkonzentration in einem Auslaß 11 der Maschine angeordnet, und dadurch wird der Fett/ Mager Zustand des in den Brennkammern verbrannten Luft/Kraftstoff-Gemisches überwacht. Der O&sub2;-Fühler erzeugt so ein O&sub2;-Fühlersignal A LAMBDA mit einem von der überwachten Sauerstoffkonzentration im Abgas abhangigen veränderlichen Wert.
Das den Drosselklappenwinkel bezeichnende Signal Rth, das Kurbelwellen-Referenzsignal Rref, das Kurbelwellen-Positionssignal Rpos, das die Temperatur des Maschinenkühlmittels bezeichnende Signal TW, das die Einlaßluft-Temperatur bezeichnende Signal TA und das O&sub2;-Signal LAMBDA werden einem Mikroprozessor zugeführt, der als Steuereinheit 25 dient. Die Steuereinheit 25 leitet aufgrund der von den erwähnten Fühlersignalen abgeleiteten Steuer-Parameter eine Kraftstoff-Einspritzmenge Ti ab, um die durch das Kraftstoffeinspritzventil 17 einzuspritzende Kraftstoffeinspritzmenge zu steuern. Die Steuereinheit 25 ist auch an einem Leerlaufdrehzahl-Steuerventil 27 angeschlossen, das in einem Nebenstromdurchlaß (Bypaß) 26 angeordnet ist, welcher die Drosselklappe 15 umgeht, um eine gesteuerte Ansaugluftmenge dort hindurch in die Brennkammer einzuführen. Das Leerlaufdrehzahl-Steuerventil 27 enthält einen elektromagnetischen Betätiger, der das Ventil zyklisch entsprechend dem Einschaltverhältnis eines durch die Steuereinheit erzeugten Leerlaufdrehzahl-Steuersignals zwischen geöffneter und geschlossener Stellung antreibt.
Wie in Fig. 2 gezeigt, umfaßt die Steuereinheit 25 eine Eingabe/ Ausgabe-Schnittstelle 30, eine CPU 31, ROM 32 und RAM 33. ROM 32 speichert verschiedene Steuerprogramme einschließlich einem Kraftstoffeinspritz-Steuerprogramm, einem Leerlaufluft- Steuerprogramm, einem Einlaßluft-Meßprogramm usw. ROM 32 kann auch permanente Werte zur Benutzung während der Ausführung der Steuerprogramme speichern. Die Steuereinheit kann die Steuerprogramme auf Zeitverzahnungsbasis (time sharing) ausführen, wie es durch ein Hauptsteuerprogramm geregelt wird, das als Hintergundroutine ausgeführt wird. ROM 32 speichert weiter verschiedene Tabellen zur Benutzung beim Ableiten der Einlaßluftmenge, wobei eine detaillierte Besprechung der jeweiligen Tabellen später vorgenommen wird. RAM 33 kann als eine Vielzahl von Speicherblöcken zum Speichern von Eingangsdaten, Zwischendaten usw. vorgesehen sein zur Verwendung bei dem Steuerbetrieb und der Ableitung der Einlaßluft-Strömungsmenge. Einzelheiten des Inhalts von ROM 32 und RAM 33 werden später bei der Besprechung des in Fig. 3 bis 21 dargestellten Verfahrens besprochen.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm eines Routineablaufs zum Ableiten eines Einlaßluft-Volumens QCYL zur Einführung in den Maschinenzylinder. Grundsätzlich ist die gezeigte Ausführung ausgelegt, das Einlaßluft-Volumen QCYL aufgrund des Drosselklappenwinkel- Signals Rth und von Maschinendrehzahldaten N abzuleiten. In der Praxis werden die Maschinendrehzahldaten N abgeleitet aufgrund des Kurbelwellen-Referenzsignals Rref oder des Kurbelwellen- Positionssignals Rpos. Dabei heißt das, falls die Maschinendrehzahldaten N aufgrund der Frequenz des Kurbelwellen-Positionssignals Rpos abgeleitet werden, werden die Positionssignale Rpos innerhalb eines vorbestimmten Zeitraums gezählt. Zu diesem Zweck kann ein (nicht dargestellter) Maschinendrehzahl-Zähler in der Eingabe/Ausgabe-Einheit vorgesehen sein. Der Maschinendrehzahl-Zähler kann im Anfangsstadium des Vorgangs zum Ableiten der Maschinendrehzahldaten N ausgelöst werden. Gleichzeitig wird ebenfalls ein (nicht gezeigter) Maschinendrehzahl-Zeitgeber ausgelöst, um die vorbestimmte Zeitlänge zu messen. Wenn der Zeitgeberwert des Maschinendrehzahl-Zeitgebers einen bestimmten, der vorbestimmten Zeitlänge entsprechenden Wert erreicht, wird der Zählwert des Maschinendrehzahl-Zählers zwischengespeichert. Der zwischengespeicherte Zählwert wird zur Ableitung der Maschinendrehzahldaten N bearbeitet. Der Vorgang zum Ableiten der Maschinendrehzahldaten N aufgrund des Kurbelwellen-Positionssignals Rpos ist ein gut bekanntes Verfahren und bedarf keiner detaillierten Besprechung.
Alternativ dazu können die Maschinendrehzahldaten N abgeleitet werden durch Messen des Abstandes des Auftretens der Kurbelwellen-Referenzsignale Rref. Die Periode des impulsförmigen Kurbelwellen-Referenzsignals Rref ist ja umgekehrt proportional zu der Maschinendrehzahl, und so können die Maschinendrehzahldaten dadurch erhalten werden, daß man das Reziproke der Impulsperiode des Kurbelwellen-Referenzsignals Rref bestimmt. Dieser Vorgang beim Ableiten der Maschinendrehzahldaten N kann bevorzugt werden, wenn ein wirtschaftliches System gewünscht und keine sehr hohe Präzision erforderlich ist.
Die in Fig. 3 dargestellte Routine kann in einem vorbestimmten Intervall von z. B. 20 ms zum Aktualisieren der Lufteinlaß-Volumendaten QCYL ausgelöst werden. Unmittelbar nach Beginn der Ausführung wird auf eine in Fig. 7 graphisch dargestellte Tabelle zugegriffen zur Verwendung beim Ableiten einer Pfadfläche Ath, die sich in Abhängigkeit von dem Drosselklappen-Öffnungswinkel verändert im Hinblick auf den Drosselklappenwinkel bezeichnende Signal Rth, und diese Tabelle ist im ROM 32 gespeichert, wird von jetzt an als "Ath-Tabelleil bezeichnet und auf sie wird im Schritt 1031 zugegriffen. Die Pfadfläche Ath am Drosselklappenventil 15 für die Strömung der Einlaßluft wird von jetzt ab als "Drosselklappenventil-Pfadfläche" bezeichnet. Wie aus Fig. 7 zu ersehen, wird die Drosselklappenventil-Pfadfläche Ath auf diese Weise abgeleitet durch Nachschauen der Ath-Tabelle im Schritt 1031. In einem Schritt 1032 wird das Leerlaufluft-Steuersignal ISCD, ein Impulssignal mit einem Einschaltverhältnis, welches die geöffneten und geschlossenen Zeiträume des Leerlaufdrehzahl-Steuerventils 27 bezeichnet, zum Ableiten der Pfadfläche ABY benutzt. Die Pfadfläche ABY ist definiert als das Verhältnis der Öffnungs-Zeitlänge zur Schließzeitlänge und in der Tabelle Fig. 8 aufgezeichnet, welche Tabelle von jetzt ab als "ABY- Tabelle" bezeichnet wird. In gleicher Weise wie bei den Werten für die Drosselklappenventil-Pfadfläche Ath wird in der ABY Tabelle nachgeschaut im Hinblick auf das Leerlaufdrehzahl-Steuersignal ISCD zum Ableiten der Pfadfläche ABY in dem Umgehungsdurchlaß 26. Die im Schritt 1032 abgeleitete Pfadfläche wird von jetzt ab als "Umgehungsdurchlaß-(Bypass-)Pfadfläche bezeichnet.
In einem Schritt 1033 wird eine Gesamteinlaßluft-Pfadfläche A errechnet durch Addieren der Umgehungsdurchlaß-Pfadfläche ABY zu der Drosselklappen-Pfadfläche Ath. Aufgrund der in dem Schritt 1033 abgeleiteten Gesamteinlaßluft-Pfadfläche A wird im Schritt 1034 ein Verhältniswert der gesamten Einlaßluft- Pfadfläche A zur der Maschinendrehzahl N errechnet. Der Verhältniswert der Gesamteinlaßluft-Pfadfläche A zu der Maschinendrehzahl N wird von jetzt ab als A/N-Verhältnis bezeichnet. Im Schritt 1034 wird eine Tabellennachschau ausgeführt bei einer Tabelle nach Fig. 9, um im Hinblick auf das A/N-Verhältnis einen Einlaßluftmengenstrom QHO abzuleiten. Der linearisierte Einlaßluftmengenstrom QHO stellt das Grund-Einlaßluft-Volumen bei stetigen oder stabilen Maschinen-Antriebsbedingungen dar. Die in Fig. 9 dargestellte, den linearisierten Einlaßluftmengenstrom QHO im Hinblick auf das A/N-Verhältnis speichernde Tabelle wird von jetzt ab als "QHO-Tabelle" bezeichnet.
Es sollte bemerkt werden, daß zwar die gezeigte Ausführung den linearisierten Luftmengenstrom QHO aufgrund des A/N-Verhältnisses ableitet, daß es aber auch möglich ist, ein Verhältnis A/(N · V) zu benutzen, bei dem das Volumen V des Maschinenzylinders mit aufgenommen wird.
Dann wird aufgrund des im Schritt 1034 abgeleiteten linearisierten Einlaßluftmengenstroms QHO und der Maschinendrehzahl N ein Einlaßluftvolumen-Korrektorkoeffizient KFLAT abgeleitet, und dieser Korrektur-Koeffizient KFLAT wird von jetzt ab als "KFLAT-Wert" bezeichnet. Der KFLAT-Wert wird im ROM 32 in Form einer in Fig. 10 gezeigten Tabelle gespeichert, und diese Tabelle wird von jetzt ab als "KFLAT-Tabelle" bezeichnet. Diese KFLAT-Tabelle wird im Hinblick auf den linearisierten Einlaßluftmengenstrom QHO und die Maschinendrehzahl N zur Ableitung des KFLAT-Wertes nachgeschaut. Dieser KFLAT-Wert wird eingeführt bei der Ableitung des Einlaßluftmengenstroms als ein Korrekturfaktor zum Erhalten eines konstanten Luft/Kraftstoff- Verhältnisses, z. B. des stöchiometrischen Wertes des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses durch Ausgleich möglicher Abweichung von dem tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis und dem stöchiometrischen Wert, verursacht durch eine Aufrechterhaltung der Luft/Kraftstoff-Steuerung aufgrund des linearisierten Luftmengenstroms QHO.
Aufgrund des im Schritt 1034 abgeleiteten linearen Einlaßluftmengenstroms QHO und des im Schritt 1035 abgeleiteten KFLAT- Wertes wird ein Gleichgewichts-Luftmengenstrom QH abgeleitet durch Modifizieren des linearisierten Luftmengenstroms QHO mit Schritt 1037 ein auf Verzögerungszeit beruhender Korrektur- Koeffizient K&sub2; abgeleitet aufgrund der Gesamteinlaßluft-Pfadfläche A und der Maschinendrehzahl N. Der auf Verzögerungszeit beruhende Korrektur-Koeffizient K&sub2; wird festgesetzt im Hinblick auf die Verzögerungszeit der Einführung der Luft an dem Drosselventil 15 vorbei in den Maschinenzylinder. Dieser auf Verzögerungszeit beruhende Korrektur-Koeffizient K&sub2; wird in einer dreidimensionalen, im ROM 32 gespeicherten Tafel festgesetzt und ist ausgelegt, im Hinblick auf die Gesamtluftströmungs- Pfadfläche A und die Maschinendrehzahl N nachgeschaut zu werden, wie in Fig. 11 gezeigt. Falls der Wert (A/(N · V)) zum Ableiten des linearisierten Luftmengenstroms QHO benutzt wird, sind die zum Ableiten des auf Verzögerungszeit beruhenden Korrektur-Koeffizienten K&sub2; zu benutzenden Parameter A und (N · V).
In einem Schritt 1038 wird das Einlaßluftvolumen QCYL aus der nachfolgenden Gleichung abgeleitet:
QCYL= QCYL-1 + K&sub2;(QH - QCYL-1),
worin QCYL-1 das bei dem unmittelbar vorhergehenden Ausführungszyklus der Routine nach Fig. 3 abgeleitete Einlaßluftvolumen ist. Während die Maschine im Gleichgewichtszustand angetrieben wird, wird der Wert QCYL-1 nahezu gleich oder gleich der im Schritt 1036 abgeleiteten Einlaßluftmenge QH.
Das Ableitungsverfahren für das Einlaßluftvolumen QCYL aufgrund der Drosselklappen-Winkelstellung Rth und der Maschinendrehzahl N ist in der vorher erwähnten Schrift JP-GM-B 60-39465 geoffenbart.
Es wird erkannt werden, daß das durch den vorangehend beschriebenen Vorgang abgeleitete Einlaßluftvolumen QCYL genau sein kann unter Vermeidung des Einflusses der impulsartigen Luftströmung, da die Drosselventil-Winkelposition Rth und die Maschinendrehzahl N von dem Einfluß der impulsartigen Strömung der Einlaßluft frei sind.
Im Falle einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzung vom Mehrpunkt-Einspritztyp kann das durch das voranstehend dargelegte Verfahren abgeleitete Einlaßluftvolumen QCYL das Einlaßluftvolumen an der Position darstellen, an der die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Im Falle der Brennkraftmaschine mit Einspritzung vom Einpunkt-Einspritztyp ist jedoch der Einlaßluftmengestrom QAINJ an der Position des Kraftstoffeinspritzventils 17 meist unterschiedlich von dem Einlaßluftvolumen QCYL an der Einlaßöffnung des Maschinenzylinders. Die Abweichung zwischen QAINJ und QCYL erreicht eine wesentliche Größe im Maschinenübergangszustand, bei dem eine Druckveränderung in dem Lufteinlaß auftritt.
Um diese Abweichung zwischen QAINJ und QCYL auszugleichen, führt die Steuereinheit 25 eine Abweichungs-Ausgleichsroutine nach Fig. 4 aus. Durch das Verfahren nach Fig. 4 kann der Einlaßluftmengenstrom QAINJ an der Kraftstoffeinspritzstelle in genauer Weise abgeleitet werden. Die Einlaßluftmenge QAINJ wird im folgenden als "Einspritzpunkt-Luftmenge" bezeichnet.
In einem Schritt 1061 wird ein Korrekturwert CM abgeleitet nach der folgenden Gleichung:
CM = (QCYL - QCYL-1) · KMANI,
wobei KMANI ein entsprechend dem Volumen des Einlaßluft-Strömungspfades bestimmter konstanter Wert ist. Dieser Korrekturwert CM gleicht den Luftvolumenverlust in dem Luftströmungspfad zwischen dem Kraftstoffeinspritzventil und der Einlaßöffnung aus. Deswegen wird in dem Schritt 1062 die Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ errechnet durch Hinzufügen des Korrekturwertes CM zu dem im Schritt 1038 abgeleiteten Einlaßluftvolumen QCYL. Danach wird das Einlaßluftvolumen QCYL für den nächsten Ausführungszyklus als QCYL-1 Daten registriert.
In dem vorstehend beschriebenen Vorgang sind, da die Einlaßluftmenge QCYL unter Annahme der Einleitverzögerung der Einlaßluft in den Maschinenzylinder durch Benutzung des auf Verzögerungszeit beruhenden Korrektur-Koeffizienten K&sub2; abgeleitet ist, das erhaltene Einlaßluftvolumen QCYL oder die Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ genau genug, um eine hochgenaue Maschinensteuerung zuzulassen.
Beispiele der Verwendung der Einlaßluftmenge QCYL oder Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ werden nachfolgend im Hinblick auf die Einspritzsteuerung mit Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung diskutiert. Fig. 5 zeigt ein Verfahren zum Ableiten der Kraftstoffeinspritzmenge in der Kraftstoffeinspritz-Steuerung. Wie aus Fig. 5 zu erkennen ist, ist die gezeigte Routine ausgelegt, sowohl für Maschinen mit Einspritzverfahren vom Einpunkt-Einspritztyp wie vom Mehrpunkt-Einspritztyp angenommen zu werden. Im Falle der Brennkraftmaschine des Einpunkt-Einspritztyps wird die Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ als das die Maschinenbelastung bezeichnende Merkmal benutzt. Wie jedoch aus der vorhergehenden Diskussion zu ersehen ist, wird, da die Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ unter Benutzung der Maschinendrehzahl N als Merkmal bestimmt wird, der Maschinendrehzahl-Parameter nicht notwendigerweise in Rechnung gestellt zum Ableiten der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Fall, daß die Einspritzpunkt- Luftmenge QAINJ als der die Maschinenbelastung bezeichnende Parameter verwendet wird. Andererseits wird im Falle einer Brennkraftmaschine vom Mehrpunkt-Einspritztyp das Einlaßluftvolumen QCYL verwendet. In ähnlicher Weise wie bei der Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ wird der Maschinendrehzahl-Parameter nicht notwendigerweise in Rechnung gestellt werden müssen zum Ableiten der Kraftstoffeinspritzmenge, falls die Einspritzpunkt- Luftmenge QAINJ als die Maschinenbelastung bezeichnender Parameter benutzt wird, da das Einlaßluftvolumen an der Stelle der Luftmenge QCYL bestimmt wird, mit Berücksichtigung der Maschinendrehzahl N als Merkmal.
Im Verfahren der Routine nach Fig. 5 wird zunächst der Maschinentyp unterschieden, ob die Maschine vom Einpunkt-Einspritztyp oder vom Mehrpunkt-Einspritztyp ist, in einem Schritt 1071. Wenn der im Schritt 1071 erkannte Maschinentyp eine Einpunkt- Einspritztyp-Maschine ist, wird eine Grund-Kraftstoffeinspritzmenge Tp in einem Schritt 1072 errechnet durch Benutzung der folgenden Gleichung:
Tp = Ka · QAINJ · KTA · KPa, (1)
wobei Ka ein in Abhängigkeit von den charakteristischen Werten des Kraftstoffeinspritzventils 17 bestimmter konstanter Wert ist;
KTA ein von der Lufttemperatur abhängiger Korrektur-Koeffizient ist, der einen Korrekturfaktor für die Abhängigkeit von der Luftdichte einführt; und
KPa ein aufgrund des Umgebungsluftdrucks bestimmter Korrekturwert ist.
Wenn andererseits der Maschinentyp eine Mehrpunkt-Einspritztyp Maschine ist, wie im Schritt 1071 überprüft, wird die Grund- Kraftstoffeinspritzmenge Tp in einem Schritt 1073 durch die folgende Gleichung berechnet:
Tp = Ka · QCYL · KTA · KPa. (2)
Wie gut bekannt, wird die Grund-Kraftstoffeinspritzmenge Tp dann mit einer Vielzahl von Korrekturfaktoren korrigiert, wie dem von der Maschinen-Antriebsbedingung abhängigen Korrektur- Koeffizienten COEF, der zusammengesetzt ist aus verschiedenen Korrekturfaktoren wie dem Kaltmaschinen-Anreicherungsfaktor, dem Beschleunigungs-Anreicherungsfaktor, dem Maschinenstart- Anreicherungsfaktor und so weiter, einem von dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Regel-Korrekturfaktor LAMBDA, der aufgrund des O&sub2;-Fühlersignalwertes abgeleitet wird, einem von der Batteriespannung abhängigen Korrekturfaktor Ts usw. In der Praxis wird die Kraftstoffeinspritzmenge Ti in einem Schritt 1074 abgeleitet durch Benutzung der an sich gut bekannten Gleichung:
Ti = Tp · COEF · LAMBDA + Ts . . . . (3)
Hier kann durch Einführen des von der Lufttemperatur abhängigen Korrektur-Koeffizienten KTA das Einlaßluftgewicht aus dem Einlaßluftvolumen QCYL oder der Einspritzpunkt-Luftmenge QAINJ abgeleitet werden. Da weiter die Luftdichte durch den Umgebungsluftdruck beeinflußt wird, wird auch der vom Umgebungsluftdruck abhängige Korrekturwert KPa ebenfalls zum Ableiten des Einlaßluftgewichts benutzt.
Beim Ableiten des von der Lufttemperatur abhängigen Korrektur- Koeffizienten KTA ist es unzureichend, den Korrektur-Koeffizienten aufgrund der Einlaßluft-Temperatur abzuleiten, wie sie durch den Einlaßluft-Temperaturfühler 22 überwacht wird, da die Luftdichte, wie vorher dargelegt, dazu neigt, sich in der Position des Einleitsystems abstromseitig von dem Einlaßluft-Temperaturfühler zu verändern.
Im allgemeinen kann das Einlaßluftgewicht G durch die nachfolgenden Gleichungen in Abhängigkeit von der Maschinen-Betriebsbedingung dargestellt werden.
Wenn sich die Maschine in einem Zustand befindet, in dem der Drosselklappen-Öffnungswinkel als Hauptfaktor dient, kann das Einlaßluftgewicht G dargestellt werden durch:
G = C · ATh · P&sub1; · {2k/(k-1)RT&sub1;}&supmin;² · {(P&sub2;/P&sub1;)2/k-(P&sub2;/P&sub1;)(k+1)/k}&supmin;², (4)
wobei C ein vorbestimmter Koeffizient;
P&sub1; ein Druckwert zustromseitig von der Drosselklappe, wie in Fig. 16(A) gezeigt;
P&sub2; ein Druckwert abstromseitig von der Drosselklappe, wie in Fig. 16(A) gezeigt;
T&sub1; eine Einlaßluft-Temperatur an der Drosselklappe;
k ein Verhältniswert der spezifischen Wärme; und
R die Gaskonstante ist.
Wenn andererseits die Maschine sich in einem Zustand befindet, in dem die Maschinenbelastung als Hauptfaktor dient, kann das Einlaßluftgewicht dargestellt werden durch:
G = EF · (P&sub3;/760) · {273/(273 + T&sub3;)} · Ds · Vc · (2N/60), (5)
wobei EF die Ladewirksamkeit;
P&sub3; der Einlaßluftdruck in den Maschinenzylinder, der, wie in Fig. 16(B) gezeigt, gleich dem Druck P&sub2; im Einlaßverteiler ist;
Ds die Luftdichte bei der Temperatur 0ºC;
VC die Kapazität jedes Maschinenzylinders; und
T&sub2; die Einlaßluft-Temperatur am Einlaßverteiler ist.
Nach den vorangehenden Gleichungen beeinflussen die nachfolgenden Faktoren das Einlaßluftgewicht:
(i) Veränderung der Drosselventil-Pfadfläche Ath, hervorgerufen durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung des Drosselgehäuses und der Drosselklappe;
(ii) Erhöhung der Luftdichte in dem Einlaßverteiler in folge des Temperaturabfalls von T&sub1; auf T&sub2; durch adiabatische Expansion der durch die Drosselklappe strömenden Luft, wobei der Temperaturabfall dT (T&sub1;-T&sub2;) dargestellt werden kann durch:
dT = v2(J · 2g · Cpa), (3)
wobei 1/J ein kalorischer Wert,
g die Gravitations-Beschleunigung,
Cpa die spezifische Wärme der Luft, und
V die Geschwindigkeit der Luftströmung ist;
(iii) Erhöhung der Luftdichte infolge des durch Zerstäuben des an der Position zustromseitig von der Drosselklappe eingespritzten Kraftstoffes erzeugten Temperaturabfalls, welcher Temperaturabfall dT&sub2; dargestellt werden kann durch:
dT&sub2; = x · L/(A/F · Cpa · Cpf),
wobei x die Kraftstoff-Zerstäubungsrate,
L die Verdampfungswärme des Kraftstoffs,
A/F das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und
Cpf die spezifische Wärme des Kraftstoffs ist.
(iv) Abnahme der Luftdichte infolge des Aufheizens der Einlaßluft in dem Einlaßverteiler und in der Brennkammer durch das Maschinenkühlmittel;
Veränderung der Drosselklappenventil-Pfadfläche Ath durch die Veränderung der Viskosität des an der Drosselklappe und dem Innenumfang des Drosselgehäuses anhängenden Kraftstoffs.
Der Einfluß der MaSchinenkühlmittel-Temperatur und der Maschinenbelastung, wie er durch die Faktoren (i) bis (v) angegeben wird, kann in der beigefügten Tabelle zusammengefaßt werden. Die in der beigefügten Tabelle zusammengefaßte Beobachtung kann bestätigt werden durch die Versuchsergebnisse, wie sie in Fig. 17(A), 17(B), 17(C) und 17(D) gezeigt sind. Fig. 17(A), 17(B) und 17(C) zeigen rechnerisch erhaltene Veränderungen des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses, bei denen jeweils der Einfluß der Faktoren (i), (iii) und (iv) in Rechnung gestellt sind. D.h., Fig. 17(A) zeigt eine Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend der Veränderung der Drosselklappenventil Pfadfläche Ath infolge der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung des Drosselgehäuses und der Drosselklappe. Rechnerische Vorgänge sind durchgeführt worden mit der Annahme, daß die Maschinenlast konstant bleibt. Weiter wurden die rechnerischen Vorgänge durchgeführt mit Bezug auf verschiedene unterschiedliche Maschinenbelastungen. In Fig. 17(A) zeigt der Abschnitt ganz links die Daten für die geringsten Belastungsbedingungen und der Abschnitt ganz rechts zeigt die Daten mit den höchsten Belastungsbedingungen. Der als zweiter links folgende Abschnitt zeigt die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderung bei einer Maschinenbelastung, die höher als die in dem ganz linken Abschnitt ist, jedoch niedriger als die in dem als zweiten rechts folgenden Abschnitt. In Fig. 17(A) stellt die Vertikalachse die Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom stöchiometrischen Wert dar, der jeweils durch den Wert 1 dargestellt wird. Die Abweichung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von dem stöchiometrischen Wert wird von hier ab bezeichnet als "Luft/ Kraftstoff-Verhältnisabweichung A/FDEV". Deshalb stellen die Luft/Kraftstoff-Verhältnisdaten, die weit von der durch 1 gehenden horizontalen Linie entfernt sind, das Luft/Kraftstoff- Verhältnis weit vom stöchiometrischen Wert dar. In gleicher Weise wird die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderung rechnerisch erhalten mit Berücksichtigung des Einflusses der Veränderung der Luftdichte infolge der Kraftstoff-Zerstäubung. Das Ergebnis ist in Fig. 17(B) gezeigt. In Fig. 17(B) zeigen die vier Abschnitte die Ergebnisse der rechnerischen Operation bei identisch angenommener Maschinenbelastung, wie mit Bezug auf Fig. 17(A) besprochen. Weiter ist die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderung rechnerisch ermittelt unter Berücksichtigung des Einflusses der Lufttemperatur-Differenz beim Einlaßluft-Temperaturfühler und an der Drosselklappe mit den konstanten voneinander verschiedenen vier Maschinenlast-Bedingungen. Die Ergebnisse sind in Fig. 17(C) gezeigt. Fig. 17(D) zeigt die Summierung der eben erwähnten drei rechnerisch erhaltenen Werte mit dem tatsächlich gemessenen Luft/ Kraftstoff-Verhältnis. Wie aus Fig. 17(D) zu ersehen, ist anzuerkennen, daß die rechnerisch erhaltenen Werte im wesentlichen mit den tatsächlich gemessenen zusammenfallen.
Aus den Versuchsergebnissen nach Fig. 17(A), 17(B), 17(C) und 17(D) ist anzuerkennen, daß zur Aufrechterhaltung der Luft/ Kraftstoff-Verhältnisabweichung A/FDEV bei 1,0 ohne Rücksicht auf die Maschinenkühlmittel-Temperatur TW und die Maschinenbelastung es notwendig ist, den die Luftströmungsrate bezeichnenden Wert durch Korrekturwerte zu korrigieren, die abgeleitet sind mit Bezug auf die jeweiligen dargestellten Korrekturfaktoren, d. h. thermische Expansion des Drosselklappengehäuses, Veränderung der Lufttemperatur infolge adiabatischer Expansion durch die Drosselklappe, Veränderung der Luftdichte infolge der Kraftstoff-Zerstäubung, Temperaturdifferenz zwischen der Position des Einlaßluft-Temperaturfühlers 22 und der Position, an der die Drosselklappe sitzt.
Um einen Korrekturwert mit Bezug auf die jeweiligen vier dargelegten Faktoren abzuleiten, wurden zusätzliche Untersuchungen ausgeführt, um die Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnis wertes mit Bezug auf jeden der vier Beeinflussungs-Faktoren zu überwachen. Fig. 18 bis 22 zeigen die Versuchsergebnisse
Fig. 18(a), 18(B), 18(C) und 18(D) zeigen die Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältniswertes mit Bezug auf die Veränderung der Einlaßluft-Temperatur TA, wie sie durch den Einlaßluft- Temperaturfühler 22 überwacht wird. In den Untersuchungen wird der linearisierte Luftmengenstrom Qth als für die Maschinenkühlmittel-Temperatur Tw und die Maschinenbelastung bezeichnende Parameter und die Maschinendrehzahl N bei konstantem Wert gehalten. Wie aus Fig. 18(A), 18(B), 18(C) und 18(D) gesehen wird, ist der linearisierte Luftmengenstrom QHO in jeder Untersuchung anders und wird in jedem Experiment bei QHO1, QHO2, QHO3 bzw. QHO4 konstant gehalten. Wie aus Fig. 18(A), 18(B), 18(C) und 18(D) zu beobachten, verändert sich die Luft/Kraftstoff- Verhältnisabweichung A/FCEV im wesentlichen parallel versetzt entsprechend der Veränderung der Maschinenkühlmittel-Temperatur. Deswegen kann die von der MaSchinenkühlmittel-Temperatur abhängige Luftstromratenwert-Korrektur bewirkt werden durch Hinzufügen des von der Maschinenkühlmittel-Temperatur TW abhängigen Korrekturwertes KTATW, der aufgrund einer Abweichung der Maschinenkühlmittel-Temperatur von einer vorbestimmten Referenztemperatur abgeleitet wird, zu einem von der Einlaßluft-Temperatur TA abhängigen Korrekturwert KTA0. Deshalb kann der temperaturabhängige Korrekturwert KTA abgeleitet werden durch:
KTA = KTA0 + KTATW (7)
Fig. 19(A), 19(B), 19(C) und 19(D) und Fig. 20(A), 20(B) und 20(C) zeigen die Luft/Kraftstoff-Verhältnisänderung in Abhängigkeit von einer Veränderung der Maschinenbelastung, wenn jeweils die Einlaßluft-Temperatur TA, die Maschinenkühlmittel- Temperatur Tw und die Maschinendrehzahl N konstant gehalten werden. In den Experimenten, deren Ergebnissen in Fig. 19(A), 19(B), 19(C) und 19(D) sowie Fig. 20(A), 20(B) und 20(C) gezeigt sind, wurde vorgegangen mit Aufrechterhaltung der Einlaßluft-Temperatur bei TA1 und Verändern der Maschinendrehzahl auf N&sub1;, N&sub2;, N&sub3;, N&sub4;, N&sub5;, N&sub6; und N&sub7; bei jeder Untersuchung.
Wie aus Fig. 19(A), 19(B), 19(C) und 19(D) sowie Fig. 20(A), 20(B) und 20(C) gesehen wird, ist die Veränderung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von der Maschinenbelastung nicht linear zur Veränderung der Maschinenbelastung, wie es bei der Abhängigkeit der von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Fall war. Deswegen wird der von der Maschinenbelastung abhängige Korrekturwert KTAQH0 abgeleitet aus den Versuchsergebnissen als ein Wert, der mit dem von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwert KTATW zu multiplizieren ist. Da in gleicher Weise das Luft/Kraftstoff-Verhältnis sich nicht linear mit der Maschinendrehzahl ändert, wird auch der von der Maschinendrehzahl abhängige Korrekturwert KTAN als ein Wert abgeleitet, der mit dem von der Maschinenkühlmittel- Temperatur abhängigen Korrekturwert KTATW zu multiplizieren ist aufgrund der Versuchsergebnisse. Demzufolge wird die von der Maschinendrehzahl und von der Maschinenbelastung abhängige Multiplizierung der von der Temperatur abhängigen Korrektur ausgeführt nach:
KTA = KTA0 + KTATW · KTAQH0 · KTAN (8)
Jeweilige Korrektur-Koeffizienten, d. h. der von der Einlaßluft- Temperatur abhängige Korrekturwert KTA0, der von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängige Korrekturwert KTATW, der von der Maschinenbelastung abhängige Korrekturwert KTAQH0 und der von der Maschinendrehzahl abhängige Korrekturwert KTAN werden jeweils festgelegt in Form von Nachschau-Tabellen im RAM 33. Die jeweiligen charakteristischen Werte der Tabellen des von der Einlaßluft-Temperatur abhängigen Korrekturwertes KTA0, des von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwerts KTATW, des von der Maschinenbelastung abhängigen Korrekturwerts KTAQH0 und des von der Maschinendrehzahl abhängigen Korrekturwerts KTAN sind jeweils in Fig. 12, 13, 14 bzw. 15 gezeigt. Die Tabelle, in der die von der Lufttemperatur abhängigen Korrekturwerte KTA0 enthalten sind, wird nachfolgend als "KTA0-Tabelle" bezeichnet. In gleicher Weise werden die Tabellen, die jeweils den von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwert KTATW, den von der Maschinenbelastung abhängigen Korrekturwert KTAQH0 und den von der Maschinendrehzahl abhängigen Korrekturwert KTAN enthalten, jeweils als "KTATW-Tabelle", "KTAQH0-Tabelleil bzw. "KTAN-Tabelle" bezeichnet.
Es sollte bemerkt werden, daß die charakteristischen Eigenschaften jeweils des von der Einlaßluft-Temperatur abhängigen Korrekturwerts KTA0, des von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwerts KTATW, des von der Maschinenbelastung abhängigen Korrekturwerts KTAQH0 und des von der Maschinendrehzahl abhängigen Korrekturwerts KTAN, wie sie dargestellt sind in Fig. 12, 13, 14 bzw. 15, abgeleitet sind von tatsächlich gemessenen Werten während Untersuchungen, deren Ergebnisse in Fig. 21(A), 21(B), 21(C) bzw. 21(D) gezeigt sind. Bei den gezeigten Ausführungen sind die Einheiten der jeweiligen Korrekturwerte wie folgt:
KTA mg/cm3
KTA0 mg/cm³
KTATW mg/cm³
KTAQH0%
KTAN %
Fig. 6 zeigt eine Routine zum Ableiten des durch die Gleichung (8) modifizierten Korrekturwertes KTA. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird unmittelbar nach Beginn der Ausführung der KTA-Ableitungsroutine das für die Einlaßluft-Temperatur bezeichnende Signal, das für TA repräsentativ ist, vom Einlaßluft-Temperaturfühler 22 in einem Schritt 1081 ausgelesen. Aufgrund der ausgelesenen Einlaßluft-Temperatur TA wird eine Tabellen-Nachschau in der KTA0-Tabelle im Schritt 1081 durchgeführt, um den von der Einlaßluft-Temperatur abhängigen Korrekturwert KTA0 abzuleiten. In einem Schritt 1082 wird das für die Maschinenkühlmittel-Temperatur bezeichnende Signal von dem MaSchinenkühlmittel-Temperaturfühler 21 ausgelesen, um die Maschinenkühlmittel-Temperaturdaten Tw zu erhalten. Aufgrund der Maschinenkühlmittel-Temperaturdaten Tw wird eine Tabellen-Nachschau in der KTATW-Tabelle im Schritt 1082 durchgeführt, um den von der Maschinenkühlmittel-Temperatur abhängigen Korrekturwert KTATW abzuleiten. In einem Schritt 1083 werden die Daten QHO für den linearisierten Luftmengenstrom als die für die Maschinenbelastung repräsentativen und im Schritt 1034 der Routine nach Fig. 3 abgeleiteten Daten ausgelesen. Aufgrund der ausgelesenen Daten QHO des linearisierten Luftmengenstroms wird eine Tabellen-Nachschau in der KTAQHO-Tabelle ausgeführt zum Ableiten des von der Maschinenbelastung abhängigen Korrekturwertes KTAQH0 im Schritt 1083. Darauffolgend werden die Maschinendrehzahldaten N in einem Schritt 1084 ausgelesen. Aufgrund der Maschinendrehzahldaten N wird eine Tabellen-Nachschau in der KTAN-Tabelle ausgeführt, um den von der Maschinendrehzahl abhängigen Korrekturwert KTAN im Schritt 1084 auszulesen.
Unter Benutzung der in den Schritten 1081, 1082, 1083 und 1084 abgeleiteten Korrekturwerte KTA0, KTATW, KTAQH0 bzw. KTAN wird in einem Schritt 1085 der rechnerische Vorgang nach der vorstehend erklärten Gleichung (8) ausgeführt, um den von der Lufttemperatur abhängigen Korrekturwert KTA zu erhalten.
Durch das vorstehend dargelegte Verfahren kann die in den Maschinenzylinder einzuführende Einlaßluft-Temperaturmenge in genauer Weise unabhängig von der Umgebungsbedingung und der Maschinen-Antriebsbedingung abgeleitet werden. Eine so abgeleitete genaue Einlaßluftmenge hilft bei der genauen Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses. Weiter wird unter Benutzung der genau abgeleiteten Einlaßluftmenge eine genaue Maschinenleerlauf-Drehzahlsteuerung und Zündfunken-Steuerung ermöglicht zum Optimieren des Maschinenverhaltens und zur wirksamen Maschinensteuerung unter Vermeidung einer Luftverschmutzung.
Nachschau-Tabellen zum Ableiten verschiedener Korrekturwerte werden vorteilhafterweise bei der gezeigten Ausführung benutzt, um die Verfahrens zeit zum Ableiten der Korrekturwerte aufgrund der verschiedenen Korrektur-Parameter herabzusetzen. Diese Verfahrensweise wird besonders wirksam zum Umgang mit einer größeren Anzahl von Korrektur-Parametern für die weitere genaue Messung der Einlaßluftmenge.
Es ist aber beispielsweise möglich, wenn auch die gezeigte Ausführung zweidimensionale Nachschau-Tabellen benutzt, dreidimensionale Tabellen einzusetzen. Weiter wird zwar in der gezeigten Ausführung der linearisierte Luftmengenstrom als der die Maschinenbelastung darstellende Parameter benutzt, es ist jedoch auch möglich, andere Parameter, wie Winkelposition Rth der Drosselklappe, das Luftverhältnis über der Maschinendrehzahl A/N, das Einlaßluft-Volumen QCYL, die Gleichgewichts-Luftströmungsmenge QH usw. statt dem linearisierten Luftmengenstrom zu benutzen, um den Lastzustand der Maschine darzustellen.

Claims

1. System zum Erfassen des Einlaßluftmengenstroms einer Brennkraftmaschine mit

einer ersten Einrichtung (20) zum Überwachen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und zum Erzeugen eines die Drehzahl angebenden ersten Signals (N);

einer zweiten Einrichtung (19) zum Überwachen einer Drosselwinkelstellung, um ein den Drosselwinkel angebendes zweites Signal (A) zu erzeugen, das einen Durchlaßbereich einer Einlaßluftleitung (18) wiedergibt;

einer dritten Einrichtung (25) zum Ableiten eines Grund-Einlaßluftmengenstroms (QHO) aus dem ersten Signal (N) und dem zweiten Signal (A);

einem Fühler (21) für die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine zum Erzeugen eines die Kühlmitteltemperatur angebenden Signals (Tw);

einem Fühler (22) für die Einlaßlufttemperatur zum Erzeugen eines die Einlaßlufttemperatur angebenden dritten Signals (TA) als ein die Einlaßluftdichte beeinflussenden Parameter, und

einer Einrichtung (25) zum Ableiten eines von der Luftdichte abhängigen ersten Korrekturwertes (KTAO) zum Korrigieren des Grund-Einlaßluftmengenstroms (QHO) aufgrund des dritten Signals (TA);

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (25) zum Ableiten aufgrund der ersten und zweiten Signalwerte und von in einem Speicher (Fig. 2) gespeicherten Werten eines auf der Verzögerungszeit basierenden Korrekturkoeffizienten (K2), der ein von dem Zeitverzug der Einführung von Einlaßluft in den Brennkraftmaschinenzylinder von einer Stelle des Drosselventils (15) bis zum Brennkraftmaschinenzylinder abhängiger Koeffizient ist, und zum Korrigieren des Grund-Einlaßluftmengenstroms (QHO) aufgrund des auf der Verzögerungszeit basierenden Korrekturkoeffizienten (K2),

wobei die Einrichtung (25) außerdem einen von der Luftdichte abhängigen zweiten Korrekturwert (KTATW) aufgrund des die Kühlmitteltemperatur angebenden Signalwertes (Tw) ableitet zum Korrigieren des Grund-Einlaßluftmengenstroms (QHO) auch aufgrund des zweiten Korrekturwerts (KTATW).

2. System zum Erfassen der Einlaßluftmenge nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (25) den ersten Korrekturwert (KTAO) mit einem Wert (KTAN) modifiziert, der aufgrund des ersten Signalwertes (N) abgeleitet ist.

3. System zum Erfassen der Einlaßluftmenge nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (25) den ersten Korrekturwert (KTAO) mit einem Wert (KTAQHO) modifiziert, der aufgrund des zweiten Signalwertes (A) abgeleitet ist.

4. System zum Erfassen der Einlaßluftmenge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Fühler (22) für die Einlaßlufttemperatur innerhalb der Einlaßluftleitung (18) an einer Stelle stromab des Drosselventils (15) angeordnet ist.