DE3919448A1

DE3919448A1 - Vorrichtung zur regelung und zur vorausbestimmung der ansaugluftmenge einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3919448A1
Application number: DE3919448A
Authority: DE
Inventors: Senji Kato; Hidehiro Oba
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-06-15
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1989-12-21
Anticipated expiration: 2009-06-15
Also published as: US5069184A; US5003950A; DE3919448C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine und zur Vorausbestimmung der Ansaugluftmenge dieser Maschine. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Regelung der Kraftstoff- Einspritzdauer und des Zündzeitpunkts auf der Grundlage der Größe des Öffnungsgrades einer Drosselklappe sowie der Motordrehzahl und auf eine Vorrichtung zur Vorausbestimmung der Ansaugluftmenge oder einer der Ansaugluftmenge entsprechenden physikalischen Menge etwa am Schließzeitpunkt eines Ansaug- oder Einlaßventils, um die Kraftstoff-Einspritzdauer und den Zündzeitpunkt zu regeln.

Auf dem Gebiet der Brennkraftmaschinen sind solche bekannt, wobei die Kraftstoff-Einspritzdauer auf der Grundlage der Luftmenge, die stromauf der Drosselklappe durchströmt, oder des absoluten Drucks der Ansaugluft oder des absoluten Drucks des Ansaugrohres, was als "Ansaugdruck" bezeichnet wird, und der Motordrehzahl geregelt wird. Die Luftmenge und die physikalische Menge der Ansaugluft entsprechen beide der Menge an Ansaugluft, die in einen Brennraum der Maschine eingesaugt wird. Somit liegen bei einer Brennkraftmaschine die Schritte des Berechnens der Ansaugluftmenge pro Umdrehung der Maschine aus diesen Mengen sowie der Motordrehzahl, des Bestimmens der Basis-Kraftstoff-Einspritzzeit aus der Ansaugluftmenge pro Motorumdrehung und auf der Grundlage des Luft/Kraftstoffverhältnisses sowie des Bestimmens der Kraftstoff- Einspritzdauer durch Korrektur der Basis-Kraftstoff- Einspritzdauer in Übereinstimmung mit Faktoren, wie die Ansauglufttemperatur, die Kühlwassertemperatur usw., vor, um auf diese Weise die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs durch Öffnen eines Kraftstoff-Einspritzventils für eine Zeitspanne, die gleich der auf diese Weise bestimmten Kraftstoff- Einspritzdauer ist, zu regeln.

Wenn bei diesem bekannten System die Kraftstoff-Einspritzdauer auf der Grundlage des Drucks der Ansaugluft und der Motordrehzahl geregelt wird, so ist der Ansaugluftdruck im Prinzip annähernd proportional der in die Maschine pro Zyklus eingesaugten Ansaugluftmenge. Stromab der Drosselklappe wird am Ansaugrohr ein Druckfühler der Membranbauart angebracht, dessen Ausgang durch ein Filter verarbeitet wird, welches eine Zeitkonstante von 3-5 ms hat, um die Pulsationskomponente des Ansaugdrucks, die durch den Betrieb der Maschine hervorgerufen wird, zu eliminieren. Die Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer wird aus dem auf diese Weise ermittelten Ansaugdruck und der durch einen geeigneten Drehzahlfühler ermittelten Motordrehzahl berechnet.

Dieses bekannte System ist mit einem Nachteil insofern behaftet, als die ermittelte Änderung im Ansaugdruck eine gewisse oder bestimmte Zeitverzögerung nach der tatsächlichen Änderung im Ansaugdruck während einer Beschleunigung und anderer Zeiträume eines Übergangsbetriebs der Maschine aufweist. Diese Verzögerung beruht darauf, daß im Ansprechen der Membran des Druckfühlers sowie im Ansprechverhalten, das der Zeitkonstanten des Filters zuzurechnen ist, Verzögerungen vorliegen. Wenn die Maschine schnell durch ein rasches Öffnen der Drosselklappe, was mit einem drastischen Anstieg im Ansaugluftdruck verbunden ist, beschleunigt wird, so steigt deshalb der ermittelte Ansaugdruck ziemlich langsam an, und deshalb wird die Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer auf der Grundlage eines Ansaugdrucks, welcher niedriger als der tatsächliche Ansaugdruck ist, berechnet. Infolgedessen wird das der Maschine zugeführte Luft-Kraftstoffgemisch zu mager, was dazu führt, daß das Ansprechverhalten der Maschine auf eine geforderte Beschleunigung beeinträchtigt wird und schädliche Abgasemissionen sich erhöhen. Wird andererseits die Maschine durch ein rasches Schließen der Drosselklappe, was mit einem rapiden Abfall im Ansaugluftdruck verbunden ist, verlangsamt, so wird die Basis-Kraftstoff- Einspritzdauer auf der Grundlage eines Ansaugdrucks berechnet, welcher höher als der tatsächliche Ansaugdruck ist. Demzufolge wird das der Maschine zugeführte Luft-Kraftstoffgemisch zu fett, was in einer Beeinträchtigung der Betriebs- und Leistungsfähigkeit der Maschine und in einem Anstieg von schädlichen Abgasemissionen resultiert.

Um diese Probleme, die mit der Erzeugung eines Gemischs verbunden sind, das entweder zu fett oder zu mager ist, zu beseitigen, wurden verschiedene Korrekturen durchgeführt, beispielsweise unter Verwendung von Beschleunigungsinkrementen oder Verlangsamungsdekrementen für die Kraftstoffzufuhr. Wegen des Vorliegens der oben erwähnten Zeitverzögerung oder Nacheilung in der Ermittlung des Ansaugdrucks während eines Übergangsbetriebs der Maschine ist es trotz allem unmöglich gewesen, das Luft/Kraftstoffverhältnis des Gemischs über den gesamten Bereich des Maschinenbetriebs auf das Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis einzuregeln.

Wenn die Kraftstoff-Einspritzdauer auf der Grundlage der Luftmenge und der Motordrehzahl geregelt wird, so wird darüber hinaus die Ansaugluftmenge unmittelbar durch einen Strömungsfühler, z. B. der Kármán-Wirbelbauart eines Luftströmungsmessers, und einen auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe angebrachten Luftströmungsmesser unmittelbar ermittelt. Da der Strömungsfühler stromauf der Drosselklappe angeordnet ist, tritt jedoch eine Zeitverzögerung zwischen den Änderungen in der tatsächlichen Ansaugluftmenge und den entsprechenden Änderungen im Ausgang des Strömungsfühlers auf. Als Ergebnis liegt dasselbe Problem, wie es oben beschrieben wurde, vor.

Da der Öffnungsgrad der Drosselklappe eine physikalische Größe ist, die mit Bezug auf die tatsächliche Ansaugluftmenge keine Zeitverzögerung oder Nacheilung hat, wurde deshalb die Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage dieses Öffnungsgrades der Drosselklappe und der Motordrehzahl geregelt.

Die JP-Patent-Offenlegungsschriften Nr. 28 031/1984, Nr. 96 949/1984 und Nr. 122 237/1985 schlagen vor, daß die Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer unter Verwendung des Öffnungsgrades der Drosselklappe der Maschine als einen Parameter, dem eine Zeitverzögerung mit Bezug auf Änderungen im Druck der Maschine nicht anhaftet, bestimmt wird. Die JP- Patent-OS Nr. 39 948/1984 schlägt vor, daß die Basis-Kraftstoff- Einspritzdauer durch Berechnen des Ansaugrohrdrucks aus dem Öffnungsgrad der Drosselklappe und der Drehzahl der Maschine berechnet wird und dann der so berechnete Ansaugrohrdruck sowie die Motordrehzahl dazu verwendet werden, die Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer zu berechnen. Der oben erwähnte Öffnungsgrad der Drosselklappe wird durch eine Spannung, die dem Öffnungsgrad oder der Größe der Öffnung der Drosselklappe proportional ist und von einem Drosselklappen-Öffnungsfühler ausgegeben wird, der einen veränderlichen Widerstand mit einem an der Drehwelle der Drosselklappe festen Kontakt und jeweils einen mit der Batterie sowie einen mit Masse verbundenen Anschluß hat, ermittelt. Drosselklappen sind jedoch normalerweise stromauf vom Brennraum oder den Brennräumen der Maschine angeordnet, weshalb eine Zeitverzögerung unvermeidbar hervorgerufen wird, da eine gewisse Zeitspanne für die Luft, die an der Drosselklappe vorbeigeströmt ist, benötigt wird, um den Brennraum der Maschine zu erreichen. Ferner liegt die Arbeitsphase der Drosselklappe vor der Änderungsphase in der tatsächlichen Ansaugung des Gemisches durch die Maschine, weil das Volumen des Raumes im Ansaugrohr zwischen der Drosselklappe und dem Einlaßventil der Maschine zu berücksichtigen ist. Als Ergebnis dessen liegt die Phase des Ansaugdrucks P (TA, NE), der in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad der Drosselklappe und der Motordrehzahl bestimmt wird, vor der Phase des tatsächlichen Ansaugdrucks P, wie in der beigefügten Fig. 21 gezeigt ist. Darüber hinaus ist, wie die beigefügte Fig. 22 zeigt, die durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe bestimmte Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer TP (TA, NE) größer als die tatsächlich geforderte Kraftstoff- Einspritzdauer, was darauf zurückzuführen ist, daß die Phase in der Änderung im Öffnungsgrad der Drosselklappe vor der Phase in der Änderung der tatsächlichen Ansaugluftmenge liegt. Wenn die Kraftstoff-Einspritzdauer auf der Grundlage des Öffnungsgrades der Drosselklappe und der Motordrehzahl geregelt wird, so überschreitet deshalb die tatsächliche Kraftstoff-Einspritzdauer die während einer Beschleunigung geforderte Einspritzdauer, weshalb folglich das Gemisch übermäßig fett gemacht wird. Im Gegensatz hierzu wird während einer Verlangsamung die tatsächliche Kraftstoff- Einspritzdauer gegenüber der geforderten kleiner, weshalb das Gemisch übermäßig mager gemacht wird. Wenn für die Kraftstoffzufuhr eine Beschleunigungsinkrementierung durchgeführt wird, so wird die Kraftstoff-Zufuhrrate erhöht, wie durch den schraffierten Teil in Fig. 22 dargestellt ist, jedoch können die durch die oben beschriebene Phasenvoreilung bewirkten unerwünschten Effekte nicht eliminiert werden.

Das gleiche Problem, wie es oben beschrieben wurde, tritt ferner auf, weil die Zündfunkenbildung auf der Grundlage des Öffnungsgrades der Drosselklappe und der Motordrehzahl geregelt wird.

Der Punkt, an welchem die dem Brennraum der Maschine zugeführte Luftmenge bestimmt wird, ist der Punkt, an welchem das Ansaugen beendet ist, d. h., an welchem eigentlich das Einlaßventil schließt. Um die Werte für die Regelgrößen, wie die Kraftstoff-Einspritzdauer und den Zündzeitpunkt, auf diejenigen, die von der Maschine gefordert werden, zu regeln, kann deshalb die Regelung dieser Größen durchgeführt werden, indem die in der Nähe der Einlaßventilöffnung an dem Punkt, wenn die in den Brennraum der Maschine eingesaugte Ansaugluftmenge bestimmt wird, d. h., wenn das Einlaßventil schließt, ermittelten Werte verwendet werden. Wenn die Regelung der Kraftstoff-Einspritzdauer durchgeführt wird, so ist jedoch, weil eine gewisse Zeitspanne zur Berechnung der Regelgrößen notwendig ist, ein bestimmter Zeitraum für den vom Kraftstoff-Einspritzventil eingespritzten Kraftstoff erforderlich, um nach der Bestimmung der dem Brennraum zugeführten Ansaugluftmenge zum Brennraum zu gelangen. Wegen dieser Verzögerungen ist es nicht länger möglich, die Regelgrößen auf die von der Maschine geforderten Werte zu berechnen oder zu regeln.

Deshalb wird bei einer herkömmlichen Vorrichtung, z. B. derjenigen nach der JP-Patent-OS Nr. 157 260/1987, der Änderungswert pro Zeiteinheit (Q _n - Q _{n -1}) Δ T des Öffnungsgrades der Drosselklappe bestimmt und dieser Änderungswert mit dem Zeitunterschied Δ T multipliziert bis zu dem Punkt, an dem die Voraussage oder Vorausbestimmung gemacht wird, und dann wird der Drosselklappen-Öffnungsgrad für diesen Punkt berechnet und die Ergebnisse als die Grundlage für eine Vorausbestimmung der Regelgrößen der Maschine benutzt.

Die Arbeitsphase der Drosselklappe liegt jedoch, wie bereits erwähnt wurde, vor der Phase der Änderungen in der tatsächlichen Ansaugung des Gemischs durch die Maschine, so daß als Folge die Phase der durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe sowie die Motordrehzahl bestimmten Regelgrößen ebenfalls vor der Phase der Änderungen in der tatsächlichen Ansaugung des Gemischs durch die Maschine liegt. Selbst wenn die Regelgrößen wie bei der herkömmlichen Vorrichtung durch den Änderungswert im Öffnungsgrad der Drosselklappe vorausbestimmt werden, so wird folglich die Kraftstoff-Einspritzdauer während einer Beschleunigung größer als diejenige, die gefordert wird, und das Luft/Kraftstoffverhältnis wird zu fett, während die Kraftstoff-Einspritzdauer bei einer Verlangsamung kleiner als die geforderte wird, so daß das Luft/Kraftstoffverhältnis zu mager wird.

Wegen dieses Problems hat die Anmelderin der vorliegenden Erfindung bereits ein Verfahren zur Regelung der Kraftstoff- Einspritzdauer vorgeschlagen (JP-Patent-OS Nr. 51 056/1987), wobei die Motordrehzahl und der Drosselklappen-Öffnungsgrad ohne eine Ansprechverzögerung mit Bezug auf den tatsächlichen Ansaugrohrdruck verwendet werden und das als ein Bezug (Rechengröße) für die Berechnung des Ansaugrohrdrucks PMTA für den konstanten Zustand und für eine Durchführung einer Zeitverzögerungskorrektur in Übergangszuständen benutzt wird, so daß der gegenwärtige Ansaugrohr-Luftdruck PMCRT ohne eine Phasenvor- oder -nacheilung berechnet wird. Dieser berechnete Ansaugrohr-Luftdruck wird als die Grundlage zur Voraussage des Ansaugrohrdrucks an dem Punkt, an dem die in die Maschine eingesaugte Luftmenge bestimmt wird, verwendet, und dann werden dieser vorausbestimmte Wert sowie die Motordrehzahl als die Grundlage zur Regelung der Kraftstoff- Einspritzdauer benutzt.

Bei dem obigen, durch die Anmelderin vorgeschlagenen Verfahren ändert sich jedoch, wenn sich der Atmosphärendruck ändert, die Luftdichte, so daß die dem Brennraum zugeführte Luftmenge ebenfalls einer Änderung unterliegt, selbst wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe konstantgehalten wird. Dadurch wird eine Diskrepanz zwischen dem von der Maschine geforderten Wert sowie dem berechneten Wert für die Kraftstoff- Einspritzdauer hervorgerufen, woraus das Problem von schwankenden oder unregelmäßigen Abgasemissionen resultiert. Dasselbe Problem tritt auch bei Maschinen auf, die mit Aufladern ausgestattet sind. Um dieses Problem zu beseitigen, kann der Ansaugrohrdruck gemessen und eine folgende Korrektur für den derzeitigen Ansaugrohrdruck PMCRT, berechnet auf der Grundlage dieses gemessenen Werts, durchgeführt werden. Jedoch ist die Belastung umso höher, je größer die auf dem Atmosphärendruck beruhende Diskrepanz ist, so daß sich die Genauigkeit der für Übergangszustände gemessenen Werte verschlechtert. Das ist in der beigefügten Fig. 23 für den Fall dargestellt, da eine starke Beschleunigung bei gänzlich geöffneter Drosselklappe vorliegt.

Im konstanten Zustand wird die Diskrepanz oder Abweichungsgröße a im Ansaugrohrdruck PMTA, d. h. die wahre Abweichungsgröße des Atmosphärendrucks, größer als die Abweichungsgröße b, d. h. der den oben genannten aufeinanderfolgenden Korrekturen gemäße Korrekturwert, so daß der unter Verwendung der Abweichungsgröße b korrigierte Ansaugrohrdruck PMTA kleiner als der wahre Wert wird. Als eine Folge wird der unter Verwendung des Ansaugrohrdrucks PMTA nach der Korrektur veranschlagte PMFWD-Wert kleiner als der wahre veranschlagte Wert, so daß das Gemisch mager gemacht wird.

Bei mit Aufladern ausgestatteten Maschinen ist ein Gebläse vorgesehen, um eine Aufladung auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe zu bewirken. Deshalb ändert sich der Druck stromauf des Gebläses erheblich in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen, und der Ansaugrohrdruck PMTA sowie PMCRT ändern sich, wie in der beigefügten Fig. 24 dargestellt ist. Dieselbe Diskrepanz, die in Fig. 23 gezeigt ist, ist auch dann vorhanden, wenn die Maschine mit einem Auflader ausgestattet ist.

Wenn die durch die Drosselklappe strömende Luftmenge während eines Leerlaufs über einen Bypass geregelt wird, um die Leerlaufdrehzahl zu regeln, dann wird, wenn Änderungen in der die Drosselklappe umgehenden Luftmenge vorhanden sind, die Übereinstimmung zwischen dem Drosselklappen-Öffnungsgrad und dem Ansaugrohrdruck beeinträchtigt, was eine Diskrepanz zwischen dem veranschlagten Wert und dem tatsächlichen Wert für den Ansaugluftdruck zur Zeit der Vorausbestimmung hervorruft, woraus das Problem resultiert, daß man nicht imstande ist, die Regelgrößen auf die von der Maschine geforderten Werte einzuregeln.

Im Hinblick auf den geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Regelvorrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine Korrektur des Atmosphärendrucks sowie des Aufladedrucks durchführen kann, um den Ansaugrohrdruck usw. exakt zu bestimmen und die Kraftstoff-Einspritzdauer zu regeln.

Hierbei ist es ein Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Vorausbestimmung einer Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine aufzuzeigen, die genau eine der Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Menge oder die Ansaugluftmenge selbst zu einer vorbestimmten Voraussagezeit vorbestimmen kann.

Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung geschaffen, die umfaßt: eine Ermittlungseinrichtung für einen Drosselklappen-Öffnungsgrad, um den Öffnungsgrad der Drosselklappe zu bestimmen, eine Ermittlungseinrichtung, die die Drehzahl der Maschine feststellt, eine Meßeinrichtung für den Atmosphärendruck oder den Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe, eine Voraussageeinrichtung, die den derzeitigen Wert der in den Brennraum der Maschine eingesaugten Luftmenge oder einer physikalischen, dieser Ansaugluftmenge entsprechenden Größe berechnet sowie den Wert an einer Vorausbestimmungszeit an einem von dem gegenwärtigen Wert in der Zukunft liegenden bestimmten Zeitpunkt voraussagt, eine Korrektureinrichtung, die von der Maßeinrichtung gemessene Werte verwendet, um den von der Voraussageeinrichtung vorherbestimmten Wert zu korrigieren, und eine Regeleinrichtung, die die Kraftstoff-Einspritzdauer und/oder den Zündzeitpunkt auf der Grundlage des korrigierten Voraussagewert sowie der Motordrehzahl regelt.

Gemäß der Erfindung werden der Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl als die Grundlage zur Berechnung des derzeitigen Werts der in den Brennraum der Maschine eingesaugten Luft oder der physikalischen, dieser Ansaugluftmenge entsprechenden Menge verwendet. Diese berechnete, gegenwärtige Ansaugluftmenge oder dieser berechnete, physikalische Wert wird dann als die Grundlage zur Berechnung des vorausbestimmten Werts für die Ansaugluftmenge oder für die physikalische, dieser Ansaugluftmenge entsprechende Menge, die in den Brennraum der Maschine zu einer bestimmten Zeit von dem Punkt, an dem die Berechnung ausgeführt wurde, einzusaugen ist, benutzt. Darüber hinaus werden der Atmosphärendruck oder der Druck an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe ermittelt und der obige, vorausbestimmte Wert in Übereinstimmung mit dem ermittelten Atmosphärendruck im Fall eine Maschine ohne Aufladung oder durch den Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe im Fall einer Maschine, die mit einem Auflader ausgerüstet ist, korrigiert, wobei die Korrektur in Übereinstimmung mit dem Atmosphärendruck, wenn der Auflader nicht arbeitet, und mit dem Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe, wenn der Auflader arbeitet, durchgeführt wird, und der korrigierte, vorausbestimmte Wert sowie die Drehzahl werden als die Grundlage zur Regelung der Kraftstoff-Einspritzdauer benutzt. Da der vorausbestimmte Wert in Übereinstimmung mit dem Atmosphärendruck und dem Druck stromauf von der Drosselklappe korrigiert ist, erfolgt auf diese Weise eine Korrektur auf den wahren Wert, selbst wenn Änderungen im Atmosphärendruck oder auf dem Betrieb eines Aufladers beruhende Änderungen vorliegen, so daß folglich unregelmäßige Abgasemissionen u. dgl. verhindert werden können.

Gemäß der Erfindung, wie sie oben skizziert wurde, wird der berechnete, vorausbestimmte Wert in Übereinstimmung mit den Atmosphärendruck und den Druck stromauf der Drosselklappe ermittelten Werten korrigiert, und der mit Bezug auf den wahren Wert vorhandene Fehler des vorausbestimmten Werts minimiert, so daß schwankende oder unregelmäßige Abgasemissionen verhindert werden können.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird darüber hinaus, wie in der beigefügten Fig. 1(A) gezeigt ist, eine Ausbildung vorgesehen, die umfaßt: eine Ermittlungseinrichtung A für den Drosselklappen-Öffnungsgrad, die die Drosselklappenöffnung feststellt, eine Ermittlungseinrichtung B, die die Drehzahl der Maschine feststellt, eine Meßeinrichtung C, die eine der Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Größe oder die in den Brennraum der Maschine eingesaugte Luftmenge selbst mißt, eine erste Berechnungseinrichtung D, die den gegenwärtigen Wert für die in den Brennraum der Maschine eingesaugte Ansaugluft oder einen dieser Ansaugluftmenge entsprechenden physikalischen Wert berechnet, eine Voraussageeinrichtung E, die den Wert an einem Voraussagezeitpunkt, der vom gegenwärtigen Wert um eine bestimmte Zeit in der Zukunft liegt, vorausbestimmt, und eine zweite Berechnungseinrichtung F, die den der Ansaugluftmenge entsprechenden Wert oder eine dieser Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Größe für die Voraussagezeit sowie auf der Grundlage des durch die erste Meßeinrichtung C und des Unterschiedes zwischen dem gegenwärtigen Wert und dem von der Voraussageeinrichtung E vorherbestimmten Wert oder des Unterschiedes zwischen dem gegenwärtigen Wert und dem durch die Meßeinrichtung gemessenen Wert sowie dem durch die Voraussageeinrichtung vorherbestimmten Wert berechnet.

Gemäß dieser Erfindung werden der Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl durch die Ermittlungseinrichtung A für den Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Ermittlungseinrichtung B für die Motordrehzahl festgestellt. Darüber hinaus mißt die Meßeinrichtung C die Menge der in den Brennraum der Maschine eingesaugten Ansaugluft oder die dieser Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Größe. Diese Ansaugluftmenge kann durch Strömungsfilter ermittelt werden, während die physikalische Größe, die der Ansaugluftmenge entspricht, der durch einen Druckfühler festgestellt Ansaugrohrdruck sein kann. Auf der Grundlage der ermittelten Werte berechnet die erste Berechnungseinrichtung D den gegenwärtigen Wert für die in den Brennraum der Maschine eingesaugte Ansaugluftmenge oder eine dieser Luftmenge entsprechende physikalische Menge, und die Voraussageeinrichtung E sagt den Wert an einer Vorausbestimmungszeit zu einem vom gegenwärtigen Wert in der Zukunft liegenden bestimmten Zeitpunkt voraus.

Wenn Luft die Drosselklappe umgeht und in die Maschine eingesaugt wird, so wird der durch die Voraussageeinrichtung E vorherbestimmte Wert eine Diskrepanz oder Abweichung zum gegenwärtigen Wert zur Zeit der Messung aufweisen. Liegt die Voraussagezeit nicht eine lange Zeitspanne vor dem Zeitpunkt, an dem die Vorausbestimmung getroffen wird, so kann die Ansaugluftmenge oder eine dieser entsprechende physikalische Menge als sich mit derselben Rate für sowohl die Voraussagezeit als auch den Zeitpunkt, an dem die Voraussage getroffen wird, ändernd angesehen werden, so daß der Unterschied zwischen dem vorausgesagten Wert und dem tatsächlichen Wert gleich dem Unterschied zwischen dem oben genannten gegenwärtigen Wert sowie dem für den derzeitigen Zeitpunkt gemessenen Wert gleich ist. Die zweite Berechnungseinrichtung versucht hier, den aktuellen Wert für die Voraussagezeit auf der Grundlage des gemessenen Werts und des Unterschiedes zwischen dem derzeitigen sowie dem vorausgesagten Wert oder des vorausgesagten Werts und des Unterschiedes zwischen dem derzeitigen sowie dem gemessenen Wert zu berechnen. Der Ansaugrohrdruck wird als die physikalische Größe, die dem Ansaugluftdruck entspricht, verwendet, und in dem Fall, da der gegenwärtig gemessene Wert PMo ist, sind der durch die Berechnungseinrichtung D berechnete gegenwärtige Wert PMSM 1, der durch die Voraussageeinrichtung E berechnete vorausgesagte Wert PMSM 2 und der tatsächliche Wert für die Voraussagezeit PMFWD, wobei unter Bezugnahme auf Fig. 1(B) der gegenwärtige oder aktuelle Wert PMFWD als entweder PMo + Δ P oder als PMSM 2 - (PMSM 1 - PMo) ausgedrückt werden kann.

Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird der der Ansaugluftmenge entsprechende Wert oder die Ansaugluftmenge zur Voraussagezeit unter Berücksichtigung der Bypass-Luftmenge, die die Drosselklappe umgeht und eingesaugt wird, berechnet. Es ist deshalb möglich, exakt den Wert, der der Ansaugluftmenge entspricht, oder die Ansaugluftmenge zur Voraussagezeit selbst in dem Fall vorherzubestimmen, da eine umgehende Luftmenge vorliegt.

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

Fig. 1(A) ein Blockbild zur Lagebeziehung zwischen bei der Erfindung verwendeten Regelgliedern;

Fig. 1(B) ein Diagramm eines Beispiels für eine Berechnung durch die in Fig. 1 gezeigte Berechnungseinrichtung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung zum Prinzip der Bestimmung der Kraftstoff-Einspritzdauer aus dem Drosselklappen-Öffnungsgrad und der Drehzahl der Maschine;

Fig. 3 ein Diagramm zu Änderungen des tatsächlichen Ansaugluftdrucks im Ansaugrohr mit Bezug zur Zeit;

Fig. 4 eine schematische Darstellung zum Eingang und Ausgang von primären Verzögerungsfaktoren;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine, die mit einer Regelvorrichtung für eine Kraftstoff-Einspritzdauer gemäß der Erfindung versehen ist;

Fig. 6 ein Schaltbild eines Drosselklappen-Stellungsfühlers, der den Öffnungsgrad der Drosselklappe erfaßt;

Fig. 7 ein Blockschaltbild zu Einzelheiten der Steuerschaltung von Fig. 6;

Fig. 8 eine graphische Darstellung einer Abbildung (Map) für den Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand;

Fig. 9 eine graphische Darstellung einer Map für den Koeffizienten n, der sich auf die Wichtung des Werts für den gewichteten oder bewerteten Durchschnitt (Mittelwert) bezieht;

Fig. 10 eine graphische Darstellung einer Map für die Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer;

Fig. 11 einen Flußplan einer Routine für eine exakte Berechnung des vorausgesagten Werts PMFWD;

Fig. 12 einen Flußplan einer Routine zur Berechnung der Kraftstoff-Einspritzdauer;

Fig. 13 einen Flußplan einer Routine zur Berechnung des verwendeten Zündfunken-Voreilwinkels;

Fig. 14 eine graphische Darstellung zur Beziehung u. a. zwischen der gegenwärtigen Zeit und der Voraussagezeit;

Fig. 15 eine graphische Darstellung zur Beziehung u. a. zwischen dem vorausgesagten sowie dem gemessenen Wert;

Fig. 16 eine graphische Darstellung zur Beziehung u. a. zwischen dem vorausgesagten Wert, dem gemessenen Wert und einem Filterausgang;

Fig. 17 einen Flußplan einer Routine einer anderen Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 18 einen Schaltplan eines mit einem Druckfühler verbundenen Filters;

Fig. 19 einen Flußplan einer Routine zur Berechnung des Korrekturkoeffizienten K einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 20 einen Flußplan einer Routine zur Berechnung der Kraftstoff-Einspritzdauer bei der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 21 ein Diagramm zum Unterschied zwischen dem in herkömmlicher Weise durch den Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl bestimmten Ansaugrohrdruck sowie dem tatsächlichen Ansaugrohrdruck;

Fig. 22 ein Diagramm, das den Unterschied zwischen der geforderten Kraftstoff-Einspritzdauer und der in herkömmlicher Weise durch den Drosselklappen-Öffnungsgrad sowie die Motordrehzahl bestimmten Kraftstoff-Einspritzdauer und den aktuellen Ansaugrohrdruck wiedergibt;

Fig. 23(A), (B) und (C) Diagramme zum Drosselklappen-Öffnungsgrad TA, zum Ansaugrohrdruck PMTA und zu Änderungen im gegenwärtigen Ansaugrohrdruck PMCRT für eine ohne Aufladung arbeitende Maschine;

Fig. 24(A) und (B) Diagramme zum Ansaugrohrdruck PMTA und zu Änderungen im gegenwärtigen Ansaugrohrdruck PMCRT für eine mit einem Auflader ausgestattete Maschine.

Es wird nun im einzelnen auf die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung eingegangen, wobei diese auf eine Vorrichtung zur Regelung einer Kraftstoff-Einspritzmenge auf der Grundlage des Drosselklappen-Öffnungsgrades und der Motordrehzahl Anwendung finden.

Der erste Teil der Beschreibung befaßt sich mit dem Prinzip für die Berechnung des Ansaugrohrdrucks (physikalische, dem Ansaugluftdruck entsprechende Menge) auf der Grundlage des Drosselklappen-Öffnungsgrades und der Motordrehzahl. Die Fig. 2 zeigt den Teil des Ansaugsystems von der Drosselklappe Th über den Druckausgleichbehälter S zur Maschine En, wobei der Luftdruck (absoluter Ansaugrohrdruck) P (Pa abs), das Volumen des Ansaugsystems V (l), die Luftmasse im Ansaugsystem Q (lg), die absolute Temperatur der Luft im Ansaugsystem T (°K) und der Atmosphärendruck Pc (Pa abs) sind. Die aus dem Ansaugsystem in den Brennraum der Maschine En pro Zeiteinheit eingesaugte Luftmasse ist Δ Q 1 (g/s), die Masse der an der Drosselklappe vorbeiströmenden und in das Ansaugsystem pro Zeiteinheit eingesaugten Luft ist Δ Q 2 (g/s). Wenn die Änderung in der Masse der Luft des Ansaugsystems in dem kleinen Zeitintervall Δ t = (Δ Q 2 - Δ Q 1) · Δ t und die Änderung im Luftdruck innerhalb des Ansaugsystems zu dieser Zeit gleich Δ P ist, so kann der Druck der Luft im Ansaugsystem durch Anwendung des Gesetzes nach Boyle-Charles als Gleichung (1) ausgedrückt werden:

(P + Δ P)V = [Q + (Δ Q 2 - Δ Q 1) · Δ t]RT (1)

worin R eine Gaskonstante ist.

Da Pv = Q · P · T ist, kann die Gleichung (1) zur Lieferung der folgenden Gleichung (2) umgeformt werden:

Wenn hier der Strömungskoeffizient ψ ist und die Fläche der Öffnung der Drosselklappe (Drosselklappen-Öffnungswinkel) A ist, dann kann die an der Drosselklappe pro Zeiteinheit vorbeiströmende Luftmasse Δ Q 2 durch die folgende Gleichung (3) ausgedrückt werden, und wenn das Hubvolumen Vs, die Motordrehzahl NE (U/min) sowie der Ansaugleistungsgrad η sind, dann kann die in den Brennraum der Maschine pro Zeiteinheit eingesaugte Luftmenge Δ Q 1 durch die folgende Gleichung (4) ausgedrückt werden:

Das Substituieren der obigen Gleichungen (3) und (4) in die Gleichung (2) führt zur folgenden Gleichung (5):

Wenn Δ t → 0, dann ist

Im Bereich des Drucks P₀ (≠ 0) kann hinsichtlich der Wirkung, wenn sich der Druck von P₀ nach P₀ + P ändert und das in P in der obigen Gleichung (6) substituiert wird, die folgende Gleichung erhalten werden:

worin

Deshalb wird die obige Gleichung (7) zur folgenden Gleichung (9):

Wenn

und

dann kann die obige Gleichung (9) folgendermaßen umgeschrieben werden:

Ein Transformieren der obigen Gleichung (12) in die Gleichung (13) und ein Integrieren beider Seiten, um die Integrationskonstante C zu liefern, führt zur folgenden Gleichung (14):

Wenn t = 0 ist, so ist der Ausgangswert für P gleich P₀, und insofern wird aus der Gleichung (14) die Integrationskonstante C:

Die Bestimmung von P aus den obigen Gleichungen (14) und (15) führt zu:

worin e die Basis eines natürlichen Logarithmus ist.

Die Fläche A in der Öffnung der Drosselklappe oder besser der Öffnungsgrad TA, die Motordrehzahl NE und die seit der Zeit, da die Größe der Drosselklappenöffnung begonnen hat, sich zu ändern, verstrichene Zeit t werden gemessen und in die Gleichung (16) eingeführt, wodurch es folglich möglich ist, den gegenwärtigen Ansaugrohrdruck P zu bestimmen. Dann besteht die Möglichkeit, den so bestimmten Wert für P zu verwenden, um den vorausbestimmten Wert für den Ansaugrohrdruck (vorausbestimmter Ansaugrohrdruck) zu der Zeit, da das Einlaßventil an einen bestimmten Zeitpunkt in der Zukunft schließt, zu berechnen.

Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm zum gegenwärtigen Ansaugrohrdruck P der obigen Gleichung (16). Wenn t = 0, P = P₀ und wenn t → ∞ (konstanter Zustand) sind, dann wird der Ausgang P = b/a (Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand), und das ist der primäre Nacheil- oder Verzögerungsfaktor. Durch Berechnen des Ansaugrohrdrucks PMTA auf der Basis des Drosselklappen-Öffnungsgrades TA und der Motordrehzahl NE sowie für den konstanten Zustand kann folglich der Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand wiedergegeben und als der primäre Verzögerungsfaktor, ausgedrückt durch den Übertragungskoeffizienten G(s) der folgenden Gleichung (17) verarbeitet werden, um den gegenwärtigen Ansaugrohrdruck zu berechnen:

worin s den Operator eine Laplace-Transformation und T eine Zeitkonstante sind.

Das bedeutet, daß durch Berechnen des Ansaugrohrdrucks im konstanten Zustand auf der Basis des Drosselklappen-Öffnungsgrades und der Motordrehzahl sowie durch Verarbeiten des Ansaugrohrdrucks für den konstanten Zustand als den primären Verzögerungsfaktor der Ansaugrohrdruck (gegenwärtiger Ansaugrohrdruck) unter Verwendung der genannten verstrichenen Zeit als Variable berechnet werden kann.

Darüber hinaus kann
das Berechnen des Ansaugrohrdrucks im konstanten Zustand sowie für eine feste Dauer auf der Basis des Drosselklappen- Öffnungsgrades und der Motordrehzahl,
das Berechnen der auf die Änderungen im Ansaugrohrdruck während eines Übergangsbetriebs bezogenen Zeitkonstanten sowie das Berechnen der auf die Wichtung dieser festen Dauer bezogenen Koeffizienten und
das Berechnen des gegenwärtigen Mittel-Wichtungs- oder Bewertungswertes unter Verwendung des vorherigen Mittel-Wichtungswertes, der durch Addieren einer Wichtung zu einem vorher berechneten Mittel-Wichtungswert erhalten wird, und der auf diese Wichtung bezogenen Koeffizienten sowie des Ansaugrohrdrucks für den konstanten Zustand
insgesamt ermöglicht werden, indem dieser gegenwärtige Mittel- Wichtungswert als der gegenwärtige Ansaugrohrdruck verwendet wird.

Im folgenden wird eine Erläuterung zur Anwendung des obigen Prinzips gegeben. Die Fig. 4 drückt den primären Verzögerungsfaktor in Blockform mit dem Eingang x(t), dem Ausgang y(t) und der Zeitkonstanten T aus. Die Eingang-Ausgang-Beziehungen in Fig. 4 werden gemäß der folgenden Gleichung (19) ausgedrückt:

Das Ausdrücken von t₂ als den gegenwärtigen berechneten Zeitpunkt und von t₁ als den vorigen berechneten Zeitpunkt führt zur folgenden Gleichung (21), worin Δ t = t₂ - t₁ < ε ist:

Der Grund hierfür ist, daß, wenn t = t₂ in Gleichung (20′) ist:

und wenn

t₂ · t₁ = Δ t < ε

dann ist

Demzufolge ist in der obigen Gleichung (21′)

In der obigen Gleichung (21′) sind x(t₂) der Ansaugluftdruck PMTA, y(t₂) der gegenwärtige Ansaugluftdruck PMSM₁, y(t₁) der vorherige Ansaugluftdruck PMSM _{i -1} und t₂ - t₁ (=Δ t) die Dauer für die Berechnung. Dann folgt

und wenn t/Δ t = n ist, dann kann die folgende Gleichung (23) erhalten werden:

Das bedeutet, daß durch Verwenden der obigen Gleichung (23), um den gewichteten Durchschnitt zu bestimmen, wenn die Wichtung für den vorigen Ansaugluftdruck PMSM _{i -1} gleich (n -1) und die Wichtung für den Ansaugluftdruck PMTA im konstanten Zustand gleich 1 ist, die Möglichkeit gegeben ist, den gegenwärtigen Ansaugluftdruck PMSM _i zu berechnen. Ferner wird der auf die Wichtung bezogene Koeffizient n durch die Berechnungsdauer Δ t sowie die Zeitkonstante T bestimmt. Darüber hinaus kann der Wert für den gewichteten Durchschnitt durch eine digitale Filterverarbeitung bestimmt werden.

Wenn der Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl als die Grundlage für eine Berechnung des Ansaugluftdrucks PMTA im konstanten Zustand für die geforderte Dauer Δ t verwendet werden, kann der auf die Wichtung für die geforderte Dauer Δ t sowie die Zeitkonstante T, die mit Änderungen im Ansaugluftdruck für den Übergangszustand zusammenhängen, bezogene Koeffizient n, und wenn der Wert für den gewichteten Durchschnitt PMSM 1 unter Verwendung des Wertes für den gewichteten Durchschnitt PMSM _{i -1}, der in der Vergangenheit durch Erhöhen der Wichtung berechnet wurde, des Ansaugluftdrucks PMTA im konstanten Zustand und des auf die Wichtung bezogenen Koeffizienten n berechnet wird, dann der gegenwärtige Ansaugrohrdruck bestimmt werden.

Ferner wird, wie aus den Gleichungen (10) und (16) zu erkennen ist, die Zeitkonstante T = 1/a kleiner, je größer die Motordrehzahl NE wird, und kleiner, je größer der Drosselklappen- Öffnungsgrad wird.

Auf diese Weise wird die Zeitkonstante als eine Funktion mit dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TA und der Motordrehzahl NE als die Variablen ausgedrückt. Wenn die Berechnungsdauer Δ t konstant gemacht wird, dann kann folglich der auf die Wichtung bezogene Koeffizient n mit dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TA und der Änderung in der Motordrehzahl NE als die Variablen ausgedrückt werden. Ferner können der Drosselklappen- Öffnungsgrad TA und die Änderung in der Motordrehzahl NE ohne Schwierigkeiten den Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand festlegen, und durch Substituieren des Drosselklappen- Öffnungsgrades TA und der Motordrehzahl NE wird ermöglicht, den auf die Wichtung bezogenen Koeffizienten n in Übereinstimmung mit dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TA sowie der Motordrehzahl NE für den normalen Zustand zu bestimmen.

Wird angenommen, daß der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA und die Motordrehzahl NE keiner Änderung unterliegen, so wird nach Gleichung (23) der Ansaugrohrdruck PMTA für die Dauer zwischen der Berechnung des Werts für den gewichteten Durchschnitt und der Bestimmung der Ansaugluftmenge konstant. Das bedeutet, daß der Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand für die geforderte Dauer von der Zeit der Berechnung des Werts für den gewichteten Durchschnitt konstant ist. Demzufolge wird durch eine wiederholte Berechnung des Werts für den gewichteten Durchschnitt unter Verwendung der Gleichung (23) ermöglicht, den tatsächlichen Ansaugluftdruck vorauszubestimmen, wenn die Ansaugluftmenge bestimmt ist. In diesem Fall werden Unterschiede zwischen dem vorigen Ansaugrohrdruck PMSM _{i -1} in Unterschieden mit dem vorausgesagten Wert resultieren, und durch Bestimmen der Male der Berechnung durch Berechnen der Berechnungsdauer Δ t von dem Punkt, an welchem der Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand berechnet wird, bis zu der Zeit, zu welcher die in die Maschine eingeführte Luftmenge bestimmt wird, Ermitteln des Ansaugrohrdrucks durch einen Druckfühler und wiederholtes Berechnen des gewichteten Durchschnitts unter Verwendung der Gleichung (23) für lediglich die Anzahl der Male der Berechnung sowie mit dem ermittelten Ansaugrohrdruck als dem Ausgangswert wird es möglich, den Wert für den gewichteten Durchschnitt an dem Punkt vorauszusagen, an welchem die in die Maschine einzusaugende Luftmenge, eigentlich der Ansaugrohrdruck an dem Punkt, an welchem die in die Maschine einzusaugende Luftmenge bestimmt wird, festgelegt wird.

Im Obigen wird angenommen, daß keine Änderung im Drosselklappen- Öffnungsgrad und der Motordrehzahl für die Dauer zwischen der Berechnung des Werts für den gewichteten Durchschnitt und der Bestimmung der Ansaugluftmenge vorhanden ist. Im Betrieb können sich jedoch der Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl ändern. Wenn das Integral der Werte/ des Werts für den Drosselklappen-Öffnungsgrad und/oder die Motordrehzahl während der Dauer der Kraftstoffeinspritzung berechnet und verwendet wird, um den Drosselklappen-Öffnungsgrad und/oder die Motordrehzahl vorauszusagen, wenn der Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand, falls die Ansaugluftmenge bestimmt worden ist, berechnet wird, wenn der gewichtete Durchschnitt, wie oben beschrieben wurde, und der tatsächliche oder aktuelle Ansaugrohrdruck berechnet werden, dann wird folglich die Genauigkeit des vorausbestimmten Werts für den aktuellen Ansaugrohrdruck während Änderungen im Drosselklappen- Öffnungsgrad und/oder der Motordrehzahl weiter verbessert.

Ferner ist der Ansaugrohrdruck grob der Ansaugluftmenge, die pro Zyklus eingesaugt wird, proportional, und insofern können der Drosselklappen-Öffnungsgrad und/oder die Motordrehzahl als die Grundlage für eine Berechnung der Ansaugluftmenge verwendet werden.

Die folgende Erläuterung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzvorrichtung versehen ist. Gemäß Fig. 5 sind ein Lufttemperaturfühler 14 und eine Drosselklappe 8 stromab von einem (nicht dargestellten Luftfilter angeordnet. Die Drosselklappe 8 ist mit einem deren Öffnungsgrad ermittelten Drosselklappen- Stellungsfühler 10 versehen. Wie die Schaltung von Fig. 6 zeigt, umfaßt der Drosselklappen-Stellungsfühler 10 einen an der Welle der Drosselklappe 8 festen Kontakt 10 B und ein Potentiometer 10 A, dessen einer Anschluß mit einer Batterie und dessen anderer Anschluß mit Masse verbunden ist, so daß bei einer Änderung im Öffnungsgrad der Drosselklappe 8 der Kontaktzustand zwischen dem Potentiometer 10 A und dem Kontakt 10 B sich ändert, wodurch eine dem Öffnungsgrad der Drosselklappe entsprechende Spannung am Kontakt 10 B erhalten werden kann. Innerhalb des Drosselklappen-Stellungsfühlers 10 ist ein Leerlaufschalter 11 angeordnet, der bei einem völligen Schließen der Drosselklappe, d. h. während eines Leerlaufs, seine Schließlage einnimmt. An der Wand des Ansaugrohres im Bereich stromoberhalb der Drosselklappe 8 ist der Lufttemperaturfühler 14 angeordnet, der einen Thermistor umfaßt, um die Temperatur der Ansaugluft zu messen.

Stromab der Drosselklappe 8 befindet sich ein Druckausgleichbehälter 12, an dem ein Druckfühler 6 der Membran- oder Halbleiter-Bauart angebracht ist. Ferner ist eine Umgehungsleitung 15 vorhanden, die die stromaufwärtige Seite der Drosselklappe mit der stromabwärtigen Seite verbindet, um die Drosselklappe zu umgehen. Diese Umgehungsleitung 15 kann beispielsweise mit einem Leerlauf-Regelventil (ISC-Ventil) 16 versehen sein, das mit einem einen 4-poligen Stator umfassenden Impulsmotor 16 A sowie mit einem Ventilkörper 16 B, dessen Öffnungsgrad durch den Impulsmotor geregelt wird, ausgestattet ist.

Der Druckausgleichbehälter 12 steht mit dem Brennraum 25 der Maschine 20 über einen Ansaugkrümmer 18, einen Luftansaugkanal 22 und ein Lufteinlaßventil 23 in Verbindung. Am Ansaugkanal 18 sind Kraftstoff-Einspritzventile 24 angebracht, so daß Kraftstoff in die Ansaugkanäle einzeln, gruppenweise oder für alle zugleich eingespritzt werden kann.

Der Brennraum 25 ist über ein Auslaßventil 27, einen Auspuffkanal 26 und einen Auspuffkrümmer 28 mit einer (nicht dargestellten) katalytischen Vorrichtung, die mit einem Dreiwegekatalysator ausgestattet ist, verbunden. Am Auspuffkrümmer 28 ist ein Sauerstoffühler (O₂-Fühler) 30 angebracht, der die Konzentration von Restsauerstoff im Auspuffgas ermittelt und zum dem theoretischen Luft/Kraftstoffverhältnis entsprechenden Wert umgekehrte Signale ausgibt.

Am Zylinderblock 32 ist ein Kühlwasser-Temperaturfühler 34 so angebracht, daß er in den Wassermantel hineinragt, und dieser Fühler enthält Thermistoren od. dgl., um die Temperatur des Motorkühlwassers, die für die Motortemperatur repräsentativ ist, zu ermitteln. Am Zylinderkopf 26 sind Zündkerzen 38 gehalten, die in jeden Brennraum 25 ragen. Die Zündkerzen 38 sind mit einer Steuerschaltung 44, die einen Mikrocomputer od. dgl. umfaßt, über einen Verteiler 40 und eine mit einer Zündspule versehene Zündvorrichtung 42 verbunden. Der Verteiler 40 enthält einen Luftbedingung-Beurteilungsfühler 46 und einen Drehwinkelfühler 48, von denen jeder mit am Verteilergehäuse festen Gebern und einem an der Verteilerwelle festen Signalrotor versehen ist. Der die Luftbedingungen beurteilende Fühler 46 gibt entsprechende Beurteilungssignale beispielsweise für jeden Kurbelwinkel von 720° ab. Die Motordrehzahl kann dann aus dem Zyklus dieser Signale für den Drehwinkelgrad berechnet werden.

Wie die Fig. 7 zeigt, ist die einen Mikrocomputer od. dgl. enthaltende Steuerschaltung 44 mit einer Mikroprozessoreinheit (MPU) 60, einem Festwertspeicher (ROM) 62, einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 64, einem Back-up RAM (BU-RAM) 66, einem Ein-/Ausgabekanal 68, Ausgabekanälen 72, 74 sowie 76 und einem Daten- oder Steuerbus od. dgl. 75, der diese Bauelemente verbindet, versehen.

Der Ein-/Ausgabekanal 68 ist mit einem A/D-Wandler 78 und einem Multiplexer 80 in Reihe verbunden, wobei der Multiplexer 80 über einen Puffer 82 mit dem Ansaugluft-Temperaturfühler 14 und mit dem Kühlwasser-Temperaturfühler 34 sowie dem Drosselklappen-Stellungsfühler 10 über jeweils einen Puffer 84 sowie einen Puffer 85 in Verbindung steht. Darüber hinaus ist der Multiplexer 80 über einen Puffer 83 an den Druckfühler 6 angeschlossen. Der Ein-/Ausgabekanal 68, der mit dem A/D-Wandler 78 sowie dem Multiplexer 80 verbunden ist, gibt in Übereinstimmung mit Steuersignalen von der MPU 60 den Ausgang des Ansaugluft-Temperaturfühlers 14, des Druckfühlers 6, des Wasser-Temperaturfühlers 34 und des Drosselklappen- Stellungfühlers 10 in Folge und mit dem geforderten Zyklus mit einer A/D-Wandlung ab.

Ein Eingabekanal 70 ist mit dem O₂-Fühler 30 über einen Vergleicher 88 sowie einen Puffer 86 und auch über eine Wellenform- Richtschaltung 90 mit dem Luftbedingung-Beurteilungsfühler 46 sowie dem Drehwinkelfühler 48 verbunden. Ferner hat dieser Eingabekanal 70 über einen (nicht dargestellten) Puffer Verbindung mit dem Leerlaufschalter 11.

Der Ausgabekanal 72 ist über einen Treiberkreis 92 mit der Zündvorrichtung 42 verbunden. Über einen Treiberkreis 94 steht der Ausgabekanal 74 mit dem Kraftstoff-Einspritzventil 24 in Verbindung. Ferner ist der Ausgabekanal 76 über einen Treiberkreis 96 mit dem ISC-Ventil-Impulsmotor 16 A verbunden.

Bei der im folgenden beschriebenen Ausführungform gemäß der Erfindung werden das Programm für die Regelroutine und die Map (Fig. 8) für den Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand, die durch die Motordrehzahl NE und den Drosselklappen- Öffnungsgrad TA bestimmt ist, die Map für den Koeffizienten n, der sich auf die Wichtung bezieht und durch die Motordrehzahl NE sowie den Ansaugrohrdruck PMTA oder durch den Drosselklappen-Öffnungsgrad TA bestimmt ist, wie in Fig. 9 gezeigt ist, und die Map für die Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer TP, die, wie in Fig. 10 gezeigt ist, durch die Motordrehzahl NE und den Ansaugrohrdruck PMSM bestimmt ist, zuvor in ROM 62 gespeichert. Die Map für den Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand von Fig. 8 wird durch Festsetzen des Drosselklappen-Öffnungsgrades TA und der Motordrehzahl NE, durch Messen des Ansaugrohrdrucks entsprechend dem festgesetzten Grad der Drosselklappenöffnung TA und der Motordrehzahl NE sowie durch Verwenden der Werte, wenn der Ansaugdruck sich stabilisiert hat, geschaffen. Die Map von Fig. 9 für den Koeffizienten n, der auf die Wichtung bezogen ist, wird durch Messen der Zeitkonstanten für die Ansprechzeit (anfängliches Ansprechen) des Ansaugrohrdrucks, wenn die Drosselklappe in einem Stufen- oder Schrittzustand geöffnet wird, und durch Bestimmen von T/Δ t (≅n) aus diesem gemessenen Wert und dem Durchführungszyklus Δ t (Sekunden), so daß das der Motordrehzahl NE und dem aktuellen Ansaugrohrdruck PMTA oder dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TA entspricht, erzeugt. Die in Fig. 10 gezeigte Map für die Basis-Kraftstoff- Einspritzdauer TP wird durch Festsetzen der Motordrehzahl sowie des Ansaugrohrdrucks und Messen der Basis-Kraftstoff- Einspritzdauer TP für das Ziel-Luft/Kraftstoffverhältnis, z. B. das theoretische Luft/Kraftstoffverhältnis, erlangt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 11 die Berechnungsroutine des vorausbestimmten Ansaugrohrdrucks PMFWD erläutert. Diese Routine wird für jede erforderliche Dauer, z. B. 8 ms, abgearbeitet. Im Schritt 200 werden die Motordrehzahl NE, der A/D-umgewandelte Wert TA für den Drosselklappen- Öffnungsgrad TA und der gegenwärtige Ansaugrohrdruck PMo, der vom Druckfühler ermittelt wird, benutzt. Im Schritt 202 wird aus der in Fig. 8 gezeigten Map der Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand und entsprechend der Motordrehzahl NE sowie dem Drosselklappen-Öffnungsgrad TA berechnet. Im folgenden Schritt 204 wird aus der in Fig. 9 gezeigten Map der auf die Wichtung bezogene Koeffizient n berechnet. In den folgenden Schritten 206 und 208 wird der gewichtete Mittelwert PMSM _{i -1}, der vorher berechnet und im Register PMSM 1 gespeichert wurde, ausgelesen und mit der Gleichung (23) als die Grundlage für die Berechnung des gewichteten Durchschnittswerts PMSM _i für diese Zeit verwendet. Im Schritt 210 wird der gewichtete Durchschnittswert PMSM _i im Register PMSM 1 gespeichert. Im folgenden Schritt 212 wird die Anzahl der Male der Berechnung T/Δ t durch Dividieren der Dauer (Millisekunden) von der gegenwärtigen Zeit bis zur Voraussagezeit des Ansaugrohrdrucks durch die Berechnungsdauer Δ t (= 8 ms) für die Routine von Fig. 11 berechnet. Wie der Fig. 14 zu entnehmen ist, ist diese Voraussagedauer die Dauer von der gegenwärtigen Zeit bis zur Voraussagezeit des Ansaugrohrdrucks. Das bedeutet, daß die Zeit vom gegenwärtigen Zeitpunkt bis zum Schließen des Einlaßventils verwendet wird. In den Fällen, da der Kraftstoff nicht in jeden der Ansaugkanäle einzeln eingespritzt wird, wird diese Zeit durch die Zeit bestimmt, die für Strömung des Kraftstoffs vom Einspritzventil zum Brennraum benötigt wird; wenn jedoch der Kurbelwinkel vom gegenwärtigen Zeitpunkt bis zum Voraussagezeitpunkt derselbe ist, so wird die Voraussagedauer T (ms) kürzer werden für die schnellere Motordrehung und wird insofern unerwünscht sich in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl sowie anderen Bedingungen des Motorbetriebs ändern, d. h., sie wird beispielsweise bei Erhöhung der Motordrehzahl kürzer werden. Im folgenden Schritt 214 wird der im Register PMSM 1 gespeicherte Wert zum gewichteten Durchschnitt PMSM _{i -1} gemacht, und dann wird im Schritt 216 die Gleichung (23) wiederholt für die Anzahl der Male der Berechnung T/Δ t durchgeführt sowie im Schritt 218 der auf diese Weise berechnete Wert im Register PMSM 2 gespeichert. Insofern bedeutet die wiederholte Durchführung der Berechnung für den gewichteten Durchschnittswert, daß der Wert für das gewichtete Mittel sich dem Wert für den Ansaugrohrdruck für den konstanten Betriebszustand annähert. Durch Bestimmen der Anzahl der Male der Berechnung des Werts für den gewichteten Durchschnitt, wie oben beschrieben wurde, ist es deshalb möglich, einen dem Ansaugrohrdruck nahen Wert (Ansaugdruck in einem dem konstanten Zustand näheren Zustand als zur gegenwärtigen Zeit) T (ms) im voraus zum gegenwärtigen Zeitpunkt zu berechnen.

Im anschließenden Schritt 220 wird der im Register PMSM 1 gespeicherte Wert (berechneter Ansaugrohrdruck für die gegenwärtige Zeit) von dem im Register PMSM 2 gespeicherten Wert (berechneter Ansaugrohrdruck für die Voraussagezeit) subtrahiert, um die Differenz Δ P zu erlangen, so daß im folgenden Schritt 222 der gemessene Ansaugrohrdruck PMo zur gegenwärtigen Zeit (derzeit gemessener Wert) und die Differenz Δ P addiert werden, um den vorausgesagten Wert PMFWD zu liefern.

Die Fig. 15 zeigt u. a die Beziehung zwischen dem gemessenen Wert, dem zum gegenwärtigen Zeitpunkt berechneten Ansaugrohrdruck, dem für die Voraussagezeit berechneten Ansaugrohrdruck und dem Voraussagewert PMFWD.

Der in der oben beschriebenen Weise bestimmte Voraussagewert PMFWD wird verwendet, um die Kraftstoff-Einspritzdauer TAU und den benutzten Zündfunken-Voreilwinkel R zu berechnen. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird im Schritt 100 die Basis- Kraftstoff-Einspritzdauer TP auf der Grundlage der Motordrehzahl NE und des vorausbestimmten Werts PMFWD berechnet, während die Kraftstoff-Einspritzdauer TAU unter Verwendung des durch die Ansauglufttemperatur sowie die Kühlwassertemperatur bestimmten Korrekturkoeffizienten FK, um die Basis- Kraftstoff-Einspritzdauer TP des Schritts 102 zu korrigieren, berechnet wird.

Ferner werden, wie in Fig. 13 gezeigt ist, der vorausgesagte Wert PMFWD mit der Motordrehzahl NE des Schritts 104 als die Grundlage zur Berechnung des Basis-Zündfunken-Voreilwinkels ABSE verwendet, und im Schritt 106 wird dieser Basis-Zündfunken- Voreilwinkel ABSE durch den Korrekturkoeffizienten IK, der durch die Ansaug-Lufttemperatur und die Kühlwassertemperatur des Motors bestimmt ist, korrigiert, um den verwendeten Zündfunken-Voreilwinkel R zu erhalten. Die Kraftstoff-Einspritzdauer TAU und der Zündfunken-Voreilwinkel R werden dann benutzt, um die Kraftstoff-Einspritzmenge und den Zündzeitpunkt zu regeln.

Der Ansaugrohrdruck hat eine Pulsationskomponente. Um diese Pulsationskomponente zu beseitigen, kann, wie in Fig. 18 gezeigt ist, der Zeitkoeffizient klein gemacht werden, z. B. 3 - 5 ms, und der Fühlerausgang kann durch ein Filter 7, wie ein RC-Filter od. dgl., das eine gute Ansprechcharakteristik hat, verarbeitet und zur Regelung des Zündzeitpunkts sowie der Kraftstoff-Einspritzmenge verwendet werden. In diesen Fällen wird ein Unterschied in der Zeitkonstanten des Filters erzeugt, selbst wenn der vorausbestimmte Wert unter Anwendung der Weise, die zur obigen Ausführungsform beschrieben wurde, berechnet wird. Deswegen wird der Ansaugrohrdruck für die Berechnung des gegenwärtigen Zeitpunkts nach der folgenden Formel (24) digital verarbeitet, so daß eine Zeitkonstante, die der Filter-Zeitkonstanten gleich ist, geliefert wird, und der Unterschied Δ P wird entsprechend der Formel (25) berechnet, um den vorausbestimmten Wert PMFWD (= PMo + Δ P) zu berechnen:

worin m ein durch eine Zeitkonstante bestimmter Wert und PMSM 1S _{i -1} der gewichtete Durchschnitt, der zur vorherigen Zeit berechnet wurde, sind.

Die Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen PMo, PMSM 1S _i, PMFWD und Δ P. Bei der obigen Erläuterung wurde der Ansaugrohrdruck PMSM 1 zur gegenwärtigen Zeit, der aus dem Ansaugrohrdruck zur Voraussagezeit berechnet wird, berechnet, indem eine Rechenoperation des vorausbestimmten Werts PMFWD, der aus einer Addition des gemessenen Werts PMo zur gegenwärtigen Zeit und des verminderten Unterschieds Δ P resultiert, ausgeführt wird. Jedoch kann PMSM 2 durch (PMSM 1 -PMo) vermindert und der vorausbestimmte Wert PMFWD berechnet werden.

Die folgende Erläuterung bezieht sich auf eine zweite Ausführungsform gemäß der Erfindung, wobei auf Fig. 17 Bezug genommen wird. Bei dieser Ausführungsform wird der geforderte Grad der Drosselklappenöffnung im voraus vorausbestimmt, wenn der Ausgang einer Änderung des Drosselklappen-Öffnungsgrades groß ist, und es wird der vorausbestimmte Wert für den Ansaugluftdruck berechnet.

Zuerst wird der zuletzt erhaltene Drosselklappen-Öffnungsgrad TA₀ im Schritt 110 vom zu dieser Zeit erhaltene Drosselklappen- Öffnungsgrad TA _N subtrahiert und die Größenänderung DLTA für den Grad der Drosselklappenöffnung berechnet. Im Schritt 112 wird entschieden, ob der absolute Wert der Änderungsgröße DLTA für den Drosselklappen-Öffnungsgrad gleich oder größer als ein bestimmter Wert A ist oder nicht. Wenn der absolute Wert |DLTA| des Änderungswerts DLTA für den Drosselklappen-Öffnungsgrad kleiner ist als der bestimmte Wert A, dann werden im Schritt 120 der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA, die Motordrehzahl NE und der gemessene Wert PMo für den Ansaugrohrdruck verwendet, um den vorausbestimmten Wert PMFWD in der gleichen Weise, wie in Fig. 11 gezeigt ist, zu berechnen. Ist dagegen der absolute Wert |DLTA| der Änderungsgröße DLTA für den Drosselklappen-Öffnungsgrad gleich dem oder größer als der vorbestimmte Wert A, so wird im Schritt 114 entschieden, ob die Motordrehzahl NE kleiner als ein bestimmter Wert B ist oder nicht. Ist die Motordrehzahl NE kleiner als der vorbestimmte Wert B, so wird im Schritt 116 die folgende Formel (26) verwendet, um den vorausbestimmten Wert TA₀ für den Drosselklappen-Öffnungsgrad zu berechnen:

Das T in dieser Formel (26) ist die Dauer vom gegenwärtigen Zeitpunkt bis zum Voraussagezeitpunkt und der vorausgesagte Wert TA₀ gibt den Drosselklappen-Öffnungsgrad in der Dauer zwischen dem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem Voraussagezeitpunkt an. Dann wird im folgenden Schritt 118 der Drosselklappen- Öffnungsgrad TA von Fig. 11 durch den vorausbestimmten Wert TA₀ ersetzt, um den vorausbestimmten Wert PMFWD in der gleichen Weise, wie oben beschrieben wurde, zu berechnen.

Wenn im Schritt 114 entschieden wird, daß die Motordrehzahl NE gleich dem oder größer als der bestimmte Wert B ist und damit als im Hochdrehzahlbereich liegend beurteilt wurde, dann wird im Schritt 120 der vorausbestimmte Wert PMFWD für den Ansaugrohrdruck ohne eine Voraussage des Drosselklappen- Öffnungsgrades fesgelegt. Auf diese Weise wird durch Unterbinden einer Voraussage des Drosselklappen-Öffnungsgrades im Hochdrehzahlbereich ein auf eine Vibration usw. bei hohen Drehzahlen zurückzuführendes Pendeln oder Schaukeln des vorhergesagten Wertes vermieden.

Vorstehend wurde ein Beispiel zur Messung des Ansaugrohrdrucks und zur genauen Berechnung eines vorausbestimmten Werts erläutert, jedoch kann auch ein Luftströmungsmesser od. dgl. verwendet werden, um die Ansaugluftmenge zu messen und einen genauen Vorhersagewert zu berechnen.

Die folgende Erläuterung bezieht sich auf die Korrektur des vorausbestimmten Werts in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung. In einer mit einer Umgehungsleitung versehenen Maschine (vgl. Fig. 5) besteht die Möglichkeit für Fehler, die bei niedrigen Belastungen größer sind, im Ansaugrohrdruck auf Grund der Strömungsregelung der Umgehungsleitung und für Fehler, die für höhere Belastungen größer sind, auf Grund des Atmosphärendrucks. Deshalb wird bei dieser Ausführungsform eine Korrektur auf die auf den Einfluß der in der Umgehungsleitung strömenden Luftmenge und der auf eine Erniedrigung des Atmosphärendrucks zurückzuführenden Fehler herbeigeführt. Der erste Teil der Erläuterung befaßt sich mit der 8-ms-Routine, die zyklisch, z. B. alle 8 ms, gemäß der Erfindung ausgeführt wird und in Fig. 19 gezeigt ist.

Im Schritt 150 werden die Motordrehzahl NE; der Drosselklappen- Öffnungsgrad TA nach einer A/D-Umwandlung und der Ansaugrohrdruck PM, der eine A/D-Umwandlung nach seiner Eingabe über das RC-Filter unterworfen worden ist, hereingenommen. Der Ansaugrohrdruck PMo, der durch das RC-Filter nicht behandelt worden ist, kann stattdessen verwendet werden. Darüber hinaus wird die A/D-Umwandlung für den Drosselklappen-Öffnungsgrad und den Ansaugrohrdruck durch eine (nicht dargestellte) Interrupt-Routine durchgeführt, die zyklisch, z. B. alle 8 ms, abgearbeitet wird. Im folgenden Schritt 152 werden die Motordrehzahl NE und der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA für die Berechnung des Ansaugrohrdrucks PMTA für den konstanten Zustand aus der in Fig. 8 gezeigten Map verwendet. Im nächsten Schritt 154 wird der auf die Wichtung des Ansaugrohrdrucks PMTA für den konstanten Zustand bezogene Koeffizienten n, der aus der Motordrehzahl NE und dem Drosselklappen- Öffnungsgrad TA berechnet wurde, aus der in Fig. 9 gezeigten Map entnommen.

Im nächsten Schritt 156 wird die folgenden Formel (27) zur Berechnung des gegenwärtigen Ansaugrohrdrucks PMCRT verwendet:

Bei dem nach der obigen Formel (27) berechneten Ansaugrohrdruck PMCRT besteht die Möglichkeit, daß auf der in der Umgehungsleitung strömenden Luftmenge beruhende Fehler enthalten sind, weshalb im Schritt 158 der Ansaugrohrdruck PMCRT vom Ansaugrohrdruck PM, der vom Druckfühler erfaßt wird, subtrahiert wird, um den Korrekturkoeffizienten K zu erlangen.

Die Fig. 20 zeigt die Routine, die verwendet wird, um die Kraftstoff-Einspritzdauer TAU zu berechnen. Im Schritt 160 werden die Motordrehzahl NE, der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA, der Ansaugrohrdruck PM und der Atmosphärendruck genommen. Der Ausgang des Druckfühlers 6, wenn die Maschine anläuft, oder dieser Ausgang, wenn die Drosselklappe ganz geöffnet ist, können hier als der Wert verwendet werden, der den Atmosphärendruck angibt, jedoch kann ein Atmosphärendruckfühler zur Ermittlung des Atmosphärendrucks angeordnet werden.

Im folgenden Schritt 162 werden die Motordrehzahl NE und der Drosselklappen-Öffnungsgrad TA als Grundlage verwendet, um den Ansaugrohrdruck PMTA für den konstanten Zustand in derselben Weise, wie oben beschrieben wurde, zu bestimmen. Bei diesem Ansaugrohrdruck PMTA besteht die Möglichkeit, daß er auf Grund der in der Umgehungsleitung strömenden Luftmenge sowie auf Grund der Absenkung im Atmosphärendruck Fehler enthalten kann, weshalb durch die folgende Formel unter Verwendung des im Schritt 158 der Routine von Fig. 19 berechneten Korrekturkoeffizienten K eine Korrektur ausgeführt wird:

Im nächsten Schritt 166 werden die Motordrehzahl NE und der Ansaugrohrdruck PMTA 1 für den konstanten Zustand, der durch die Formel (28) korrigiert wurde, in der gleichen Weise, wie erläutert wurde, verwendet, um den auf die Wichtung bezogenen Koeffizienten n zu bestimmen.

Im anschließenden Schritt 168 wird die Anzahl der Male der Berechnung von N = T/Δ t von der gegenwärtigen Zeit bis zum Zeitpunkt der Ansaugrohrdruck-Vorausbestimmung berechnet, und zwar in derselben Weise wie im Schritt 212, in dem die Dauer T (ms) vom gegenwärtigen Zeitpunkt des Ansaugrohrdrucks durch die Berechnungsdauer Δ t (= 8 ms) für diese Routine dividiert wird. Im folgenden Schritt 170 werden der durch den Druckfühler ermittelte und über das RC-Filter A/D-umgewandelte Ansaugrohrdruck PM, der auf die Wichtung bezogene Koeffizient n und der korrigierte Ansaugrohrdruck PMTA 1 für den konstanten Zustand verwendet, um den Ausgangswert für PMCRT gemäß der folgenden Formel zu berechnen:

Im nächsten Schritt 172 werden der Ausgangswert für PMCRT, der im Schritt 170 berechnet wurde, der Wichtungskoeffizient n und der Ansaugrohrdruck PMTA 1 für den konstanten Zustand für die folgende Formel (30) verwendet, um wiederholt den Wert für den gewichteten Durchschnitt N -1-Male und insofern den vorausgesagten Wert für den Ansaugrohrdruck zu berechnen:

Wie vorstehend erläutert wurde, wird der vorausgesagte Wert PMFWD für den Ausgangsrohrdruck durch eine wiederholte Berechnung (N-Male) des Werts für den gewichteten Durchschnitt unter Verwendung des durch den Druckfühler als den Ausgangswert ermittelten Ansaugrohrdruck PM bestimmt.

Im folgenden Schritt 174 werden der vorausgesagte Wert PMFWD für den Ansaugrohrdruck und die Motordrehzahl NE als die Grundlage für die Berechnung der Basis-Kraftstoff-Einspritzdauer TP verwendet, und im Schritt 176 wird diese Einspritzdauer TP durch den Korrekturkoeffizienten K, der durch die Luft- und die Kühlwassertemperatur des Motors usw. bestimmt ist, korrigiert, um die Kraftstoff-Einspritzdauer TAU zu berechnen.

Dann öffnet in der (nicht dargestellten) Routine für die Regelung der Kraftstoff-Einspritzmenge das Einspritzventil zum Kraftstoff-Einspritzzeitpunkt für eine Dauer, die der Kraftstoff- Einspritzdauer TAU äquivalent ist, so daß die eingespritzte Kraftstoffmenge geregelt wird.

Die folgende Erläuterung bezieht sich auf eine Korrektur bei Brennkraftmaschinen, die mit Aufladern ausgestattet sind. Derartige Maschinen weisen einen Druckfühler auf, der an der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe angeordnet ist, um den Druck zu ermitteln. In diesem Fall wird im Schritt 160 von Fig. 20 der Atmosphärendruck durch den Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe ersetzt, und im Schritt 164 wird auf der Grundlage der folgenden Formel (31) eine Korrektur ausgeführt, worauf dann die Kraftstoff-Einspritzdauer in derselben Weise, wie für die vorherige Ausführungsform beschrieben wurde, berechnet wird.

In diesem Fall wird die in Fig. 8 gezeigte Tabelle oder Map unter Verwendung der bei einem Luftdruck, wenn der Auflader nicht arbeitet, gemessenen Werte gebildet.

Es gibt Fälle, in denen die A/D-Umwandlungszeit des Drosselklappen- Öffnungsgrades in einem bestimmten Zyklus ausgeführt wird, der in Übereinstimmung ist mit der Berechnungszeit für die Kraftstoff-Einspritzdauer, die in einem bestimmten Zyklus ausgeführt wird, jedoch kann eine Zeitverzögerung bis zum maximalen Berechnungszyklus Δ t (max) vorhanden sein. Das Mittel dieser Verzögerungszeit kann als bestimmt und der Ansaugrohrdruck mit T ^± im voraus bestimmt werden.

Die obige Erläuterung hat das Beispiel einer Berechnung des gewichteten Koeffizienten unter der Annahme, daß die Drosselklappenöffnung und die Motordrehzahl sich nicht ändern, verwendet. Jedoch gibt es Fälle, in denen sich der Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl über die Zeit T (ms), welche von der gegenwärtigen Zeit aus verstreicht, ändern. Aus diesem Grund kann eine Entscheidung getroffen werden, ob der Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl zu einem Ansteigen oder Abfallen tendieren, und der gewichtete Koeffizient kann dementsprechend korrigiert werden, um den Ansaugrohrdruck vorauszubestimmen.

Die Erläuterung hat sich auf Brennkraftmaschinen bezogen, bei denen die Ansaugluftmenge indirekt aus dem Ansaugrohrdruck bestimmt und bei denen die Kraftstoff-Einspritzdauer geregelt wird. Trotz allem ist die Erfindung auch auf Brennkraftmaschinen anwendbar, wobei die Ansaugluftmenge direkt aus der Luftmenge, die stromauf der Drosselklappe durchströmt, bestimmt und die Kraftstoff-Einspritzdauer geregelt wird.

Ferner kann bei den Ausführungsformen, bei denen lediglich die Regelung der Kraftstoff-Einspritzdauer angesprochen ist, auch der Zündzeitpunkt durch ein Verfahren gleich demjenigen für die Kraftstoff-Einspritzregelung geregelt werden.

Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Berechnung des Ansaugrohrdrucks unter Verwendung des Drosselklappen-Öffnungsgrades und der Motordrehzahl offenbart, um diesen Ansaugrohrdruck für eine Berechnung eines gegenwärtigen Ansaugrohrdrucks zu nutzen und einen vorausbestimmten Wert von diesem gegenwärtigen Ansaugrohrdruck aus zu bestimmen sowie die Kraftstoff-Einspritzdauer und/oder den Zündzeitpunkt zu regeln. Da Änderungen im Atmosphärendruck sowie Änderungen in der durch eine die Drosselklappe usw. umgehende Bypassleitung strömenden Luftmenge Fehler in den vorausgesagten Werten für den Ansaugrohrdruck hervorrufen, treten Unregelmäßigkeiten in den oder unerwünschten Abgasemissionen auf. Der Atmosphärendruck und der Ansaugrohrdruck usw., die durch Druckfühler ermittelt werden, werden zur Korrektur des vorausbestimmten Werts verwendet und verhindern Unregelmäßigkeiten u. dgl. in den Abgasemissionen.

Claims

1. Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet

- durch eine erste Ermittlungseinrichtung (10), die einen Drosselklappen-Öffnungsgrad (TA) feststellt,
- durch eine zweite Ermittlungseinrichtung (48), die eine Motordrehzahl (NE) feststellt,
- durch eine Meßeinrichtung (6), die einen Druckwert (P) auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe (8) mißt,
- durch eine Voraussageeinrichtung, die einen Wert für einen zukünftigen Zeitpunkt in einer bestimmten Zeitspanne im voraus gegenüber der gegenwärtigen Zeit von entweder der in den Brennraum (25) der Maschine eingesaugten Ansaugluftmenge oder einer der Ansaugluftmenge entsprechenden physikalischen Menge auf der Grundlage des Drosselklappen-Öffnungsgrades und der Motordrehzahl vorausbestimmt,
- durch eine Korrektureinrichtung, die den von der Meßeinrichtung (6) gemessenen Wert für eine Korrektur des von der Voraussageeinrichtung vorausbestimmten Wertes verwendet, und
- durch eine Regeleinrichtung, die entweder die Kraftstoff- Einspritzdauer oder den Zündzeitpunkt auf der Grundlage des korrigierten, vorausbestimmten Wertes und der Motordrehzahl regelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung einen Ansaugrohrdruck (PMTA) für einen konstanten Zustand auf der Grundlage eines gegenwärtigen Drosselklappen-Öffnungsgrades sowie einer gegenwärtigen Motordrehzahl berechnet und diesen Ansaugrohrdruck (PMTA) für einen konstanten Zustand verwendet, um den vorausbestimmten Wert zu erhalten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung einen Ansaugrohrdruck (PMTA) für einen konstanten Zustand auf der Grundlage eines gegenwärtigen Drosselklappen-Öffnungsgrades (TA) sowie einer gegenwärtigen Motordrehzahl (NE) und ferner einen gegenwärtigen Wert für den Ansaugrohrdruck durch Verarbeiten des genannten Ansaugrohrdrucks mit einem primären Verzögerungsfaktor berechnet und daß sie den gegenwärtigen Wert verwendet, um den vorausbestimmten Wert zu erhalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung

(a) einen Ansaugrohrdruck für einen konstanten Zustand und bei einer bestimmten Zykluszeit auf der Grundlage eines gegenwärtigen Drosselklappen-Öffnungsgrades sowie einer gegenwärtigen Motordrehzahl berechnet.
(b) einen Wichtungskoeffizienten (n) berechnet, der zur Berechnung eines gewichteten Durchschnittswerts für den Ansaugrohrdruck verwendet wird,
(c) die Wichtung eines vorherigen gewichteten Durchschnittswerts für den Ansaugrohrdruck erhöht und den vorherigen gewichteten Durchschnittswert, den Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand sowie den Wichtungskoeffizienten verwendet, um einen gegenwärtigen gewichteten Durchschnittswert für den Ansaugrohrdruck zu berechnen, und
(d) die Berechnung des gegenwärtigen gewichteten Durchschnittswerts mit einer bestimmten Anzahl von Malen wiederholt, um den vorausbestimmten Wert zu erhalten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung wiederholt den gegenwärtigen gewichteten Durchschnittswert mit einer Anzahl von Malen, die gleich dem Quotienten der Dauer vom Zeitpunkt der Berechnung bis zum Zeitpunkt der Voraussage, dividiert durch eine bestimmte Zykluszeit, ist, nach der folgenden Gleichung berechnet: worin sind:PMSM _i der gegenwärtige gewichtete Durchschnittswert für den Ansaugrohrdruck,
PMSM _{i -1} der vorherige gewichtete Durchschnittswert für den Ansaugrohrdruck,
PMTA der Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand und n der Wichtungskoeffizient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wichtungskoeffizient auf der Grundlage eines Zeitkoeffizienten, der sich auf Änderungen im Ansaugrohrdruck bezieht, und der genannten bestimmten Zykluszeit berechnet wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wichtungskoeffizient auf der Grundlage von entweder dem gegenwärtigen Drosselklappen-Öffnungsgrad und der gegenwärtigen Motordrehzahl oder des genannten Ansaugrohrdrucks für den konstanten Zustand und der gegenwärtigen Motordrehzahl berechnet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Druck-Meßeinrichtung (6) gemessene Wert der Atmosphärendruck für eine Regelung einer ohne Aufladung arbeitenden Maschine ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Druck-Meßeinrichtung (6) gemessene Wert ein Ladedruck auf der Seite stromauf der Drosselklappe (8) für eine Regelung einer mit einem Auflader ausgestatteten Maschine ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung den vorausbestimmten Wert durch Bewerten des durch die Meßeinrichtung (6) gemessenen Werts in Berechnungen der Voraussageeinrichtung korrigiert.

11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung den Atmosphärendruck zur Korrektur des Ansaugrohrdrucks für einen konstanten Zustand verwendet, um den vorausbestimmten Wert zu berichtigen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung den Druck auf der stromaufwärtigen Seite der Drosselklappe (8) verwendet, um den Ansaugrohrdruck für einen konstanten Zustand zu korrigieren, und den vorausbestimmten Wert berichtigt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Meßeinrichtung, die den Wert von entweder der in den Brennraum (25) der Maschine eingesaugten Ansaugluftmenge oder eine dieser Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Menge mißt, wobei die Korrektureinrichtung einen Unterschied zwischen dem durch die zusätzliche Meßeinrichtung gemessenen Wert und dem gegenwärtigen gewichteten Durchschnittswert sowie den durch die Druck-Meßeinrichtung (6) gemessenen Wert verwendet, um den Ansaugrohrdruck für einen konstanten Zustand zu berichtigen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung den von der zusätzlichen Meßeinrichtung gemessenen Wert als den Ausgangswert für den vorherigen gewichteten Durchschnittswert verwendet und den vorausbestimmten Wert berichtigt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Meßeinrichtung, die den Wert von entweder der in den Brennraum (25) der Maschine eingesaugten Ansaugluftmenge oder eine dieser Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Menge mißt, wobei die Korrektureinrichtung den Unterschied zwischen dem von der zusätzlichen Meßeinrichtung gemessenen Wert und dem gegenwärtigen gewichteten Durchschnittswert sowie den durch die Druck-Meßeinrichtung (6) gemessenen Wert, um den Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand zu berichtigen, und den von der zusätzlichen Meßeinrichtung gemessenen Wert als einen Ausgangswert für den vorherigen gewichteten Durchschnittswert für den Ansaugrohrdruck verwendet und wobei die Voraussageeinrichtung den korrigierten Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand sowie die Motordrehzahl verwendet, um den Wichtungskoeffizienten zu berechnen, sowie wiederholt den gegenwärtigen gewichteten Durchschnitt mit einer Anzahl von Malen berechnet, die gleich dem Quotienten der Dauer vom Zeitpunkt der Berechnung bis zum Zeitpunkt der Voraussage, dividiert durch eine bestimmte Zykluszeit, ist.

16. Voraussagevorrichtung für die Ansaugluftmenge einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet

- durch eine erste Ermittlungseinrichtung (A), die einen Drosselklappen-Öffnungsgrad feststellt,
- durch eine zweite Ermittlungseinrichtung (B), die eine Motordrehzahl feststellt,
- durch eine Meßeinrichtung (C), die einen Wert von entweder einer in den Brennraum (25) der Maschine eingesaugten Ansaugluftmenge oder eine der Ansaugluftmenge entsprechende physikalische Menge mißt,
- durch eine erste Berechnungseinrichtung (D), die den Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl als die Grundlage zur Berechnung eines Werts von entweder der in den Brennraum eingesaugten Ansaugluftmenge oder einer dieser Ansaugluftmenge entsprechenden physikalischen Menge zu einer gegenwärtigen Zeit verwendet,
- durch eine Voraussageeinrichtung (E), die den genannten Wert für einen zukünftigen Zeitpunkt in einer bestimmten Zeitspanne vor der gegenwärtigen Zeit vorausbestimmt, und
- durch eine zweite Berechnungseinrichtung (F), die den von der Meßeinrichtung (C) gemessenen Wert sowie die Differenz zwischen dem genannten Wert bei einem gegenwärtigen Zeitpunkt und dem vorausbestimmten Wert oder die den vorausbestimmten Wert und die Differenz zwischen dem genannten Wert für eine gegenwärtige Zeit sowie dem durch die Meßeinrichtung (C) gemessenen Wert als die Grundlage zur Vorausbestimmung von entweder einer Ansaugluftmenge oder einer der Ansaugluftmenge entsprechenden physikalischen Menge verwendet.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnungseinrichtung (D) einen gegenwärtigen Drosselklappen-Öffnungsgrad und eine gegenwärtige Motordrehzahl als die Grundlage für eine Berechnung eines Ansaugrohrdrucks für einen konstanten Zustand und diesen Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand für eine Berechnung des genannten Werts für eine gegenwärtige Zeit verwendet.

18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnungseinrichtung einen gegenwärtigen Drosselklappen- Öffnungsgrad und eine gegenwärtige Motordrehzahl als die Grundlage zur Berechnung des Ansaugrohrdrucks für den konstanten Zustand verwendet und diesen Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand mit einem primären Verzögerungsfaktor verarbeitet, um den genannten Wert für eine gegenwärtige Zeit zu berechnen.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnungseinrichtung (D)

(a) einen gegenwärtigen Drosselklappen-Öffnungsgrad und die gegenwärtige Motordrehzahl als die Grundlage zur Berechnung des Ansaugrohrdrucks für den konstanten Zustand in einer bestimmten Zykluszeit verwendet,
(b) einen Wichtungskoeffizienten, der bei der Berechnung eines gewichteten Durchschnittswerts für den Ansaugrohrdruck verwendet wird, berechnet, und
(c) die Wichtung eines vorherigen gewichteten Durchschnittswerts erhöht sowie den vorherigen gewichteten Durchschnittswert, den Ansaugrohrdruck für einen konstanten Zustand und den Wichtungskoeffizienten verwendet, um einen gegenwärtigen gewichteten Durschnittswert für den Ansaugrohrdruck zu berechnen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Berechnungseinrichtung (D) den gegenwärtigen gewichteten Durchschnittswert nach der folgenden Gleichung berechnet: worin sind:PMSM _i der gegenwärtige gewichtete Durchschnittswert für den Ansaugrohrdruck;
PMSM _{i -1} der vorherige gewichtete Durchschnittswert für den Ansaugrohrdruck;
PMTA der Ansaugrohrdruck für den konstanten Zustand und
n der Wichtungskoeffizient.

21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wichtungskoeffizient auf der Grundlage eines Zeitkoeffizienten, der sich auf Änderungen im Ansaugrohr bezieht, und der genannten bestimmten Zykluszeit berechnet wird.

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wichtungskoeffizient auf der Grundlage des gegenwärtigen Drosselklappen- Öffnungsgrades sowie der gegenwärtigen Motordrehzahl oder des Ansaugrohrdrucks für den konstanten Zustand sowie der gegenwärtigen Motordrehzahl berechnet wird.

23. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Voraussageeinrichtung den Wert für einen zukünftigen Zeitpunkt in einer bestimmten Zeitspanne vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt durch Berechnen des Wichtungsdurchschnittswerts in Malen, die dem Quotienten gleich sind, welcher durch Dividieren der Dauer vom Zeitpunkt der Berechnung bis zum Zeitpunkt der Voraussage durch die bestimmte Zykluszeit erhalten wird, voraussagt.

24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Meßeinrichtung (C) durch ein Filter (7) verarbeitet und der gegenwärtige gewichtete Durchschnittswert durch einen digitalen Filtervorgang für eine Zeitkonstante, die der Zeitkonstanten des Filters entspricht, verarbeitet wird.

25. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet,

- durch eine den Änderungswert des Drosselklappen-Öffnungsgrades ermittelnde Einrichtung und
- durch eine einen vorbestimmten Wert für den Drosselklappen- Öffnungsgrad, wenn der Änderungswert im Drosselklappen- Öffnungsgrad gleich einem oder größer als ein bestimmter Wert und wenn die Motordrehzahl niedrig ist, berechnende Einrichtung,
- wobei die erste Berechnungseinrichtung den für den Drosselklappen- Öffnungsgrad vorausbestimmten Wert zur Berechnung des genannten Werts an einem gegenwärtigen Zeitpunkt verwendet.

26. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 25, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung, die entweder eine Kraftstoff-Einspritzdauer oder einen Zündzeitpunkt auf der Grundlage der durch die zweite Berechnungseinrichtung berechneten Ergebnisse und der Motordrehzahl regelt.