DE4005597A1 - Luft-kraftstoffverhaeltnis-steuersystem fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungs­ motor (der nachstehend einfach mit "Motor" be­ zeichnet wird) zum Steuern des Luft-Kraftstoff­ verhältnisses des an den Motor gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches.

Fig. 4 zeigt ein Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuer­ system für einen Motor, das in den japanischen Offenlegungsschriften Nos. 59-2 21 433 und 61-55 336 offenbart ist. In Fig. 4 werden ein Luftfilter 1, ein Luftmengenmesser 2 zum Messen des Ansaug­ luftstroms, eine Drosselklappe 3, eine Ansaug­ leitung 4, ein Zylinder 5 des Motors, ein Kühl­ mitteltemperatursensor 6 zum Ermitteln der Tempe­ ratur des Kühlwassers, ein Kurbelwinkelsensor 7, ein Auspuffstutzen 8, ein Auspuffgassensor 9 zum Ermitteln der betreffenden Konzentrationen der Bestandteile des Auspuffgases wie die Sauerstoffkonzentration, ein Kraftstoffeinspritz­ ventil 10, eine Zündkerze 11, ein Zylinderdruck­ sensor 13 zum Ermitteln des Drucks in der Brennkammer des Motors und eine Steuereinheit 15 gezeigt.

Der Kurbelwinkelsensor 7 erzeugt Bezugswinkelimpulse jeweils bei Bezugskurbelwinkeln, nämlich bei jeder 180°-Drehung der Kurbelwelle für einen Vier-Zylinder-Motor oder bei jeder 120°-Drehung der Kurbelwelle für einen Sechs-Zylinder-Motor, und einen Einheitswinkelimpuls bei jeder Ein­ heitswinkeldrehung der Kurbelwelle, z.B. 1°. Die Steuereinheit 15 zählt die Einheitswinkelimpulse nach dem Empfang des Bezugswinkelimpulses, um den Kurbelwinkel in jedem Moment zu ermitteln. Die Motordrehzahl kann durch die Messung der Frequenz oder der Periode der Einheitswinkel­ impulse ermittelt werden.

Der Kurbelwinkelsensor 7 des in Fig. 4 gezeigten Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuersystems ist in einem Verteiler vorgesehen. Die Steuereinheit 15 umfaßt einen Mikrocomputer mit einer CPU, ROM′s und RAM′s, einer I/O-Schnittstelle und dergleichen. Die Steuereinheit 15 verarbeitet die Ausgangssignale des Luftmengenmessers 2, des Kühlmitteltemperatursensors 6, des Kurbel­ winkelsensors 7, des Zylinderdrucksensors 13 und dergleichen und liefert ein Kraftstoffeinspritz­ signal, das auf der Grundlage des Ergebnisses der Signalverarbeitung bestimmt wird, zum Steuern des Kraftstoffeinspritzventils 10.

Der Zylinderdrucksensor 13 ist in Fig. 5(A) und 5(B) beispielsweise dargestellt und umfaßt ein ringförmiges, piezoelektrisches Kristallelement 13 A, eine negative Ringelektrode 13 B und eine positive Elektrode 13 C. Fig. 6 zeigt die Position des Zylinderdrucksensors 13 auf dem Motor. Der Zylinderdrucksensor 13 ist an einem Zylinderkopf 14 mit der Zündkerze 11 fest ange­ bracht. Der Zylinderdrucksensor 13 erzeugt ein Ausgangssignal, das zum Zylinderdruck proportional ist.

Diese Steuereinheit 15 hat eine CPU, welche, wie in Fig. 7 gezeigt, ein Steuerprogramm ausführt, das in vorbestimmten Zeitintervallen in einem ROM gespeichert wird. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, werden die Motordrehzahl N und die angesaugte Luftmenge Q in Schritt P 1 aus einem Ausgangssignal S 3 des Kurbelwinkelsensors 7 bzw. einem Aus­ gangssignal S 1 des Luftmengenmessers 2 bestimmt. In Schritt P 2 wird die Kraftstoffeinspritz-Grund­ menge aus der Motordrehzahl N und der angesaugten Luftmenge Q unter Verwendung einer Formel er­ rechnet, welche lautet:

T _p = K (Q/N)

und in der T _p die Kraftstoffeinspritz-Grundmenge, K eine Konstante, Q die angesaugte Luftmenge und N die Motordrehzahl ist. In Schritt P 3 wird der Kurbelwinkel aus dem Ausgangssignal des Kurbel­ winkelsensors 7 bestimmt. In Schritt P 4 wird eine Anfrage vorgenommen, um zu sehen, ob der festge­ legte Kurbelwinkel dem unteren Totpunkt (UT) der Kurbel des Zylinders beim Ansaughub entspricht.

Schritt P 6 wird ausgeführt, wenn Schritt P 4 nicht erfüllt ist. Ist Schritt P 4 erfüllt, wird Schritt P 5 ausgeführt, um ein Ausgangssignal S 6 des Zylinderdrucksensors 13 als Zylinderdruck P _t am unteren Totpunkt beim Ansaughub zu speichern.

In Schritt P 6 wird eine Anfrage vorgenommen, um zu sehen, ob der Kurbelwinkel einem vorbestimmten Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt (nOT) beim Kompressionshub entspricht. Der Wert des vor­ bestimmten Kurbelwinkels hängt von dem Verhältnis zwischen der Kurbelkröpfung und der Länge der Kurbelverbindungsstange des Motors ab und beträgt beispielsweise 15° in diesem Beispiel. Ist Schritt P 6 nicht erfüllt, kehrt das Programm auf Schritt P 3 zurück, um die Schritte P 5 und P 6 so lange zu wiederholen, bis Schritt P 6 erfüllt wird. Dann wird das Ausgangssignal S 6 des Zylinderdrucksensors 13 in Schritt P 7 als Zylinderdruck P _m mit einem Kurbelwinkel von 15° nach dem oberen Totpunkt gespeichert.

Dann wird in Schritt P 8 das Druckverhältnis P _m /P _t errechnet und der errechnete Wert des Druck­ verhältnisses P _m /P _t gespeichert. In Schritt P 9 wird das Druckverhältnis P _m /P _t zur kumulativen Summe Σ(P _m /P _t ) der Druckverhältnisse hinzugezählt, die im vorangegangenen Steuerzyklus errechnet wurden, um die kumulative Summe Σ(P _m /P _t ) einer vorbestimmten Anzahl von Druckverhältnissen P _m /P _t zu erhalten. In Schritt P 10 werden die neue kumulative Summe Σ(P _m /P _t ) und eine kumulative Summe Σ(P _m /P _t ), von der im vorangegangenen Kraftstoffeinspritz-Steuerzyklus Gebrauch gemacht wurde, verglichen, und ein Luft-Kraftstoffver­ hältnis-Kompensationsfaktor a wird auf der Grund­ lage des Vergleiches errechnet. In Schritt P 11 wird eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge T _i durch Verwendung eines Ausdrucks bestimmt, welcher lautet:

T _i = T _p × (1 + F _t + KMR/ 100) × a + T _s

und in dem F _t ein Temperaturkompensationsfaktor, der aus dem Ausgangssignal S 2 des Kühlmittel­ temperatursensors 6 bestimmt wird, T _s ein Batteriespannungskompensationsfaktor und KMR ein Hochbelastungskompensationsfaktor ist, der durch Nachsehen in einer Tabelle unter Verwendung der Motordrehzahl N und der Kraftstoffeinspritz- Grundmenge T _p erhalten wird. Der Anfangswert des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kompensationsfaktors a wird zum Zeitpunkt des Startens des Motors auf "1" zurückgesetzt.

Schließlich wird in Schritt P 12 das Kraftstoff­ einspritzventil 10 von einem Signal S 5 betätigt, das der errechneten kompensierten Kraftstoff­ einspritzmenge T _i entspricht.

Auf diese Weise wird gemäß dem in Fig. 7 veran­ schaulichten Steuerprogramm das Luft-Kraftstoff­ verhältnis in einem Rückkopplungssteuermodus gesteuert durch Feststellen des Zylinderdrucks P _m bei einem Kurbelwinkel, bei dem erwartet wird, daß der Zylinderdruck ein Maximum erreicht, durch Normieren oder Dividieren des Zylinderdrucks P _m durch den Zylinderdruck P _t am unteren Totpunkt beim Ansaughub, der proportional zur Belastung ist, und durch Kompensieren der Kraftstoffeinspritzmenge, derart, daß der Wert der kumulativen Summe einer vorbestimmten Anzahl von normierten Werten P _m /P _t ein Maximum erreicht.

Dieses Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem braucht jedoch einen kostenaufwendigen Luft­ mengenmesser und einen noch kostenaufwendigeren Zylinderdrucksensor zum Messen der angesaugten Luftmenge Q, die der Belastung des Motors ent­ spricht, und der Motordrehzahl N, um die Kraft­ stoffeinspritz-Grundmenge auf der Grundlage des Verhältnisses Q/N zu bestimmen. Weiterhin ist ein vergleichsweise langer Zeitraum notwendig, um den Zylinderdruck zu vorbestimmten Zeitpunkten zu ermitteln, und das Summieren der Zylinder­ druckwerte verzögert des Ansprechen des Luft- Kraftstoffverhältnis-Steuersystems während der Beschleunigung des Motors; dadurch wird eine Leistungsminderung des Motors verursacht.

Dementsprechend ist es in erster Linie Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuersystem für einen Motor vorzu­ sehen, das kurze Ansprechzeiten für die Steuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses, insbesondere bei den Übergangszuständen des Motors aufweist, ohne daß ein Luftmengenmesser benötigt wird.

Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem Recheneinrichtungen zum Berechnen einer Kraftstoff­ einspritz-Grundmenge T _p durch Verwendung eines Zylinderdrucks und einer Ansauglufttemperatur als wesentliche Parameter, zum Berechnen zumindest einer Kompensations-Kraftstoffeinspritzmenge Δ T _p entweder beim Beschleunigen oder beim Verlang­ samen auf der Grundlage einer Zylinderdruck­ änderung, welche als Funktion einer Änderung der Drosselklappenöffnung und der Motordrehzahl vorbestimmt ist, und zum Berechnen des Wertes von T _p + Δ T _p umfaßt.

Das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt eine Kraft­ stoffeinspritz-Grundmenge T _p auf der Grundlage eines Ladungswirkungsgrades, der unter Verwendung des Zylinderdrucks und der Ansauglufttemperatur errechnet wurde, weil der Zylinderdruck bei einem vorbestimmten Kurbelwinkel während eines Kom­ pressionshubes des Motors einem Ladungswirkungs­ grad des Motors entspricht, schätzt eine Änderung des Ladungswirkungsgrades auf der Grundlage der Zylinderdruckänderung, die aus dem vorher auf der Grundlage der Änderung der Drosselklappen­ öffnung und der Motordrehzahl festgelegten Zylinder­ druck geschätzt wurde, berechnet eine Kompensations- Kraftstoffeinspritzmenge Δ T _p auf der Grundlage des geschätzten Ladungswirkugnsgrades und bestimmt eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge T _p + Δ T _p .

Der vorerwähnte und andere Zwecke, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung klarer hervor, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung verstanden werden soll. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Luft-Kraftstoffverhältnis- Steuersystems für einen Motor bei einem bevorzugten Aus­ führungsbeispiel gemäß der vor­ liegenden Erfindung;

Fig. 2 und 3 Ablaufpläne eines Steuerprogramms, welches vom Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuersystem in Fig. 1 ausgeführt werden soll;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines herkömmlichen Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuersystem für einen Motor;

Fig. 5(A), 5(B) und 6 eine Draufsicht auf und Schnitt­ ansichten durch einen Zylinder­ drucksensor, der beim her­ kömmlichen Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuersystem in Fig. 4 Verwendung findet, und

Fig. 7 einen Ablaufplan eines Steuer­ programms, welches vom herkömm­ lichen Luft-Kraftstoffverhältnis- Steuersystem in Fig. 4 ausgeführt werden soll.

Ein die vorliegende Erfindung verkörperndes Luft- Kraftstoffverhältnis-Steuersystem wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der Teile, die gleich sind oder jenen entsprechen, die vorher mit Bezug auf das herkömmliche Luft- Kraftstoffverhältnis-Steuersystem beschrieben wurden, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und nicht näher beschrieben werden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, umfaßt ein Luft- Kraftstoffverhältnis-Steuersystem gemäß der vorlie­ genden Erfindung einen Kühlmitteltemperatursensor 6, einen Kurbelwinkelsensor 7, einen Zylinder­ drucksensor 13, eine Steuereinheit 15, einen Ansaugluft-Temperatursensor 17 zum Ermitteln einer Temperatur von Ansaugluft, die durch eine Ansaugleitung 4 strömt, und einen Drosselklappen­ öffnungssensor 18 zum Ermitteln des Öffnungs­ grades einer Drosselklappe 3 und ist mit keinen Luftmengen versehen. Die Steuereinheit empfängt ein Kühlmitteltemperatursignal S 2 vom Kühlmittel­ temperatursensor 6, ein Kurbelwinkelsignal S 3 vom Kurbelwinkelsensor 7, ein Drucksignal S 6 aus dem Zylinderdrucksensor 13, ein Ansaugluft-Temperatur­ signal S 8 vom Ansaugluft-Temperatursensor 17 und ein Drosselklappen-Öffnungssignal S 9 vom Drosselklappen-Öffnungssensor 18 und verarbeitet diese Eingangssignale, um ein Kraftstoffeinspritz­ signal S 5 zum Steuern eines Kraftstoffeinspritz­ ventils 10 zu liefern.

Eine in Fig. 2 dargestellte Hauptroutine 100 und eine in Fig. 3 dargestellte Zeitgeber-Unterbrecher­ routine 200 sind in einem ROM gespeichert, der in der Steuereinheit 15 enthalten ist. Die Steuer­ einheit 15 hat einen Mikroprozessor, der die Haupt­ routine 100 durchführt und die Zeitgeber-Unter­ brecherroutine 200 bei vorbestimmten Intervallen während der Ausführung der Hauptroutine 100 ausführt.

Die Operation der Steuereinheit 15 zum Ausführen der Hauptroutine 100 und der Zeitgeber-Unter­ brecherroutine 200 wird nachstehend beschrieben.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wird eine Motordrehzahl N, die durch das Ausgangssignal S 3 des Kurbel­ winkelsensors 7 bestimmt wird, in Schritt 101 gespeichert. In Schritt 102 wird der Kurbel­ winkel gespeichert, der dem Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 7 entspricht. In Schritt 103 wird eine Anfrage dahingehend vorgenommen, ob der Kurbelwinkel dem oberen Totpunkt (OT) beim Ansaughub entspricht. Ist Schritt 103 nicht erfüllt, springt die Routine auf Schritt 105, anderenfalls geht die Routine auf Schritt 104, um ein Drucksignal S 6 zu speichern, das vom Zylinderdrucksensor 13 als Zylinderdruck P _t am oberen Totpunkt beim Ansaughub geliefert wird.

In Schritt 105 wird eine Anfrage dahingehend vorgenommen, ob der Kurbelwinkel z.B. 60° vor dem oberen Totpunkt (vOT) liegt. Vor einem Kurbelwinkel von 60° vor dem oberen Totpunkt ist der polytropische Index im wesentlichen konstant, und der Zylinderdruck ändert sich entsprechend der angesaugten Luftmenge. Wenn Schritt 105 nicht erfüllt ist, kehrt die Routine auf Schritt 102 zurück, um die vorherigen Schritte zu wiederholen, und wenn Schritt 105 erfüllt wird, wird Schritt 106 ausgeführt, um ein Drucksignal S 6 zu speichern, welches vom Zylinderdrucksensor 13 als Zylinderdruck P _m bei einem Kurbelwinkel von 60° vor dem oberen Totpunkt beim Kompressionshub geliefert wird.

In Schritt 107 wird das Verhältnis P _m /P _t errechnet, und das Rechenergebnis wird gespeichert. In Schritt 108 wird ein Ausgangssignal des Ansaugluft-Temperatursensors 17 als Ansaug­ lufttemperatur THA gespeichert. In Schritt 109 wird ein Faktor η _c zum Errechnen eines vorbe­ stimmten Luft-Kraftstoffverhältnisses ent­ sprechend dem Zylinderdruckverhältnis P _m /P _t und der Motordrehzahl N durch Abbilden (Mapping) aus dem ROM abgerufen, und ein Ladungswirkungsgrad C _e wird errechnet unter Verwendung des Faktors η _c, der Ansauglufttemperatur THA und der folgenden Formel, und der errechnete Ladungswirkungsgrad C _e wird gespeichert.

C _e = η _c × (273 + 25)/(273 + THA).

In Schritt 110 wird eine Kraftstoffeinspritz- Grundmenge T _p durch Verwendung der Formel:

T _p = K _i × C _e (1 + F _t ) + T _s

errechnet, in der T _s ein Batteriespannungskompen­ sationsfaktor, F _t ein Kompensationsfaktor, der auf der Kühlmitteltemperatur basiert, welche aus dem Ausgangssignal S 2 des Kühlmitteltemperatur­ sensors 6 und dergleichen bestimmt wird, und K _i ein Konversionsfaktor ist, um den Ladungs­ wirkungsgrad, welcher vom Zylinderdruck und der Ansauglufttemperatur definiert wird, in eine entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge umzurechnen.

Danach wird in Schritt 111 eine Kompensations- Kraftstoffeinspritzmenge Δ T _p = K _i × Δ C _e durch Verwendung einer Änderung des Ladungswirkungsgrades Δ C _e errechnet, die durch die Ausführung der Zeitgeber-Unterbrecherroutine 200 entsprechend Fig. 3 errechnet und gespeichert wurde, und das Rechenergebnis wird gespeichert. In Schritt 112 wird das Zylinderdruckverhältnis P _m /P _t , das durch die Ausführung der Hauptroutine in diesem Steuer­ zyklus errechnet und gespeichert wurde, im RAM als vorhergesehenes oder prädiktives Zylinderdruckverhältnis (P _m /P _t ), gespeichert. In Schritt 113 wird T _p + Δ T _p errechnet, um eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge T _i zu bestimmen. Schließlich wird in Schritt 114 ein Signal S 5, das die errechnete kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge T _i bestimmt, zur Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils 10 geliefert.

Die Zeitgeber-Unterbrecherroutine 200 wird nach­ stehend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

In Schritt 201 wird die letzte Drosselklappen­ öffnung THP, die durch ein Drosselklappenöffnungs­ signal S 9 dargestellt ist, im RAM gespeichert. In Schritt 202 wird eine Drosselklappenöffnung THP′, welche im vorangegangenen Zyklus der Zeitgeber-Unterbrecherroutine gespeichert wurde, aus dem RAM abgerufen. In Schritt 203 wird die Drosselklappenöffnung THP′ durch die letzte Drosselklappenöffnung THP ersetzt, und die letzte Drosselklappenöffnung THP wird im RAM gespeichert. In Schritt 204 wird eine Änderung der Drossel­ klappenöffnung in einer gesetzten Zeitperiode Δ THP = THP-THP′ errechnet.

In Schritt 205 wird die Änderung der Drossel­ klappenöffnung Δ THP mit einem vorbestimmten Kriterium K _a eines Beschleunigungsmodus ver­ glichen, um zu sehen, ob die Änderung der Drossel­ klappenöffnung Δ THP nicht kleiner als das Kriterium K _a ist. Wenn Schritt 205 erfüllt ist, wird Schritt 206 zum Bestimmen der Änderung des Zylinderdruckes Δ(P _m /P _t ) entsprechend der Motordrehzahl N und der Änderung der Drossel­ klappenöffnung THP durch Abbildung (Mapping) aus dem ROM ausgeführt, und wenn der Schritt 205 nicht erfüllt wird, wird angenommen, daß die Änderung des Zylinderdruckes Δ(P _m /P _t ) in Schritt 207 Null ist, und die Routine geht auf Schritt 208. In Schritt 208 wird das vorausgesagte bzw. vor­ gegebene Zylinderdruckverhältnis (P _m /P _t )′ = (P _m /P _t )′ + Δ(P _m /P _t ) errechnet. Das prädiktive Zylinder­ druckverhältnis (P _m /P _t )′ wird durch das neueste prädiktive Zylinderdruckverhältnis in jedem Zyklus der Hauptroutine ersetzt.

In Schritt 209 wird ein Differentialfaktor Δ η _c = η _c (P _m /P _t )′, N)-η _c (P _m /P _t′ N), nämlich die Differenz des Faktors η _c , der dem Zylinder­ druckverhältnis P _m /P _t und der Motordrehzahl N entspricht, die im vorangegangenen Zyklus der Hauptroutine bestimmt und im RAM gespeichert wurden, und des Faktors η _c , der dem prädiktiven Zylinderdruckverhältnis (P _m /P _t )′ entspricht, durch Mapping bestimmt. Anschließend wird in Schritt 210 der Differentialfaktor Δ η _c mit vor­ bestimmten Kompensationsfaktoren f (THW), f (N) und f (THA) jeweils entsprechend der Kühlmittel­ temperatur THW, der Motordrehzahl N und der Ansauglufttemperatur THA multipliziert, um eine prädiktive Ladungseffizienzvariation C _e zu erhalten, und dann wird die Zeitgeber-Unter­ brecherroutine beendet.

Auf diese Weise ermittelt die Zeitgeber-Unter­ brecherroutine die Beschleunigung während des Zyklus der Hauptroutine, sagt das Zylinderdruck­ verhältnis voraus und errechnet die Änderung des Ladungswirkungsgrades Δ C _e durch Verwendung des prädiktiven Zylinderdruckverhältnisses (P _m /P _t )′. Dementsprechend kann eine Inkremental­ beschleunigungs-Kraftstoffeinspritzmenge Δ T _p ähnlich der Kraftstoffeinspritz-Grundmenge T _p durch Verwendung der Ladungseffizienz er­ rechnet werden.

Statt des Druckverhältnisses P _m /P _t kann zum Be­ stimmen des Ladungswirkungsgrades C _e mit gleicher Wirkung der Druckunterschied P _m -P _t (beispiels­ weise der Unterschied zwischen Zylinderdrücken jeweils bei zwei Kurbelwinkeln wie 60° und 200° vor dem oberen Totpunkt beim Kompressionshub) verwendet werden.

Obwohl die Funktionsweise des Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuersystems als Steuerung des Luft- Kraftstoffverhältnisses während des Beschleunigens des Motors beispielhaft erläutert wurde, führt das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem ein ähnliches Verfahren während des Verlangsamens des Motors durch, indem eine prädiktive Änderung des Ladungswirkungsgrades bestimmt und eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses berechnet wird.

Die Kraftstoffeinspritz-Grundmenge wird daher auf der Grundlage eines Ladungswirkungsgrades bestimmt, der durch Verwendung eines von Zylinder­ drücken jeweils bei zwei Kurbelwinkeln errechnet wird, die Kompensations-Kraftstoffeinspritzmenge wird auf der Basis einer prädiktiven Änderung des Ladungswirkungsgrades bestimmt, welcher auf der Grundlage eines prädiktiven Zylinderdruck­ verhältnisses und eines Zylinderdruckverhältnisses festgelegt wurde, die kompensierte Kraftstoff­ einspritzmenge wird durch Addieren der Kraftstoff­ einspritz-Grundmenge und der Kompensations-Kraft­ stoffeinspritzmenge erhalten, und die kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge wird eingespritzt. Deshalb braucht das Luft-Kraftstoffverhältnis- Steuersystem der vorliegenden Erfindung keinen Luftmengenmesser und ist in der Lage, eine Kraftstoffeinspritzmenge durch Verwendung des gleichen Parameters, d.h. des Ladungswirkungsgrades, und durch das gleiche Rechenverfahren sowohl für die Beschleunigung als auch für die Verlang­ samung (Schiebebetrieb) zu bestimmen.

Da das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem der vorliegenden Erfindung eine kompensierte Kraft­ stoffeinspritzmenge auf der Basis eines Ladungs­ wirkungsgrades sowohl für die Beschleunigung als auch für die Verlangsamung bestimmt, ist die vom Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem der vorliegenden Erfindung bestimmte Kraftstoff­ einspritzmenge frei von Rechenfehlern, die auf die Ansammlung von Ansaugluft im Druckausgleichs­ behälter zurückzuführen sind und die wahrscheinlich in der Kraftstoffeinspritzmenge enthalten sind, die vom herkömmlichen Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuer­ system bestimmt wird, das von einem Luftmengen­ messer Gebrauch macht.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, steuert das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Er­ findung das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage von Daten, welche von einem Zylinder­ druckmesser, einem Ansaugluft-Temperatursensor und einem Drosselklappen-Öffnungssensor geliefert werden, ohne einen kostenaufwendigen Luftmengen­ messer zu verwenden.

Weiterhin ist das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuer­ system in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in der Lage, die Kraftstoffeinspritzmenge einfach und genau zu steuern, um ein Luft-Kraft­ stoffgemisch mit einem optimalen Luft-Kraftstoff­ verhältnis an den Motor zu liefern, indem eine Kraftstoffeinspritz-Grundmenge (T _p ) unter Ver­ wendung eines auf der Basis des Zylinderdruck­ verhältnisses (P _m /P _t ) errechneten Ladungswirkungs­ grades C _e und einer Ansauglufttemperatur (THA), und eine Kompensations-Kraftstoffeinspritzmenge (Δ T _p ) unter Verwendung einer prädiktiven Änderung des Ladungswirkungsgrades (Δ C _e ), der ohne Verzögerung zumindest für einen Beschleunigungsmodus oder einen Verlangsamungsmodus geschützt wird, errechnet werden.

Daher ist das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung von einfacher Konstruktion und zu einer optimalen Luft-Kraftstoff­ verhältnis-Steuerung fähig.

Claims (2)

1. Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch:
einen Zylinderdrucksensor (13) zum Ermitteln eines Zylinderdruckes in einer Brennkammer des Verbrennungsmotors;
einen Kurbelwinkelsensor (7) zum Ermitteln eines Kurbelwinkels einer Kurbel, die der Brennkammer zugeordnet ist;
einen Drosselklappen-Öffnungssensor (18) zum Ermitteln eines Öffnungsgrades einer Drosselklappe des Verbrennungsmotors;
einen Ansaugluft-Temperatursensor (17) zum Ermitteln einer Temperatur von Ansaugluft in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors und
eine Steuereinheit (15), die Druckdaten-Speichereinrichtungen zum Speichern eines Zylinderdrucks, der durch ein Signal bestimmt wird, das immer dann vom Zylinder­ drucksensor geliefert wird, wenn das Ausgangs­ signal des Kurbelwinkelsensors einen vor­ bestimmten Kurbelwinkel vor einem Arbeitshub anzeigt;
Recheneinrichtungen zum Berechnen einer Kraft­ stoffeinspritz-Grundmenge (T _p ) unter Ver­ wendung des gespeicherten Zylinderdrucks und eines vom Ansaugluft-Temperatursensor ge­ lieferten Signals als Parameter, zum Berechnen einer Kompensations-Kraftstoffeinspritzmenge (Δ T _p ) für einen Beschleunigungsmodus und/oder einen Verlangsamungsmodus auf der Grundlage einer vorbestimmten Änderung des Zylinder­ druckes entsprechend der Änderung des Ausgangssignals des Drosselklappen-Öffnungs­ sensors und einer Motordrehzahl und zum Addieren der Kraftstoffeinspritz-Grundmenge und der Kompensations-Kraftstoffeinspritz­ menge zum Bestimmen einer kompensierten Kraftstoffeinspritzmenge (T _p + Δ T _p ), und
Steuereinrichtungen zum Steuern eines Kraftstoff­ einspritzventils des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der kompensierten Kraftstoff­ einspritzmenge, um ein passendes Luft-/Kraft­ stoff-Gemisch zu liefern, einschließt.

2. Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffeinspritz-Grundmenge (T _p ) bestimmt wird durch T _p = K _i × C _e (1 + F _t ) + T _s wobei C _e ein Ladungswirkungsgrad ist, der vom Zylinderdruck, der Motordrehzahl und der Ansauglufttemperatur definiert wird; K _i ein Faktor zum Umrechnen des Ladungs­ wirkungsgrades C _e in eine entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge; F _t ein Korrektur­ faktor, der von einer einem Ausgangssignal (S 2) eines Kühlmitteltemperatursensors (6) entsprechenden Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors abhängt, und T _s ein Batteriespannungskorrekturfaktor ist.