DE4005597C2 - Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem für einen Verbrennungsmotor

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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 der japanischen Offen­ legungsschrift No. 61-55336 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 13A, eine negative Ringelektrode 13B und eine positive Elektrode 13C. 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 in vorbestimmten Zeitintervallen ausführt, das in einem ROM gespeichert ist. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, werden die Motordrehzahl N und die angesaugte Luftmenge Q in Schritt P1 aus einem Ausgangssignal S3 des Kurbelwinkelsensors 7 bzw. einem Aus­ gangssignal S1 des Luftmengenmessers 2 bestimmt. In Schritt P2 wird die Kraftstoffeinspritz-Grund­ menge aus der Motordrehzahl N und der angesaugten Luftmenge Q unter Verwendung einer Formel er­ rechnet, welche lautet:
Tp = K (Q/N)
und in der Tp die Kraftstoffeinspritz-Grundmenge, K eine Konstante, Q die angesaugte Luftmenge und N die Motordrehzahl ist. In Schritt P3 wird der Kurbelwinkel aus dem Ausgangssignal des Kurbel­ winkelsensors 7 bestimmt. In Schritt P4 wird eine Anfrage vorgenommen, um zu sehen, ob der festge­ legte Kurbelwinkel dem unteren Totpunkt (UT) der Kurbel des Zylinders beim Ansaughub entspricht.
Schritt P6 wird ausgeführt, wenn Schritt P4 nicht erfüllt ist. Ist Schritt P4 erfüllt, wird Schritt P5 ausgeführt, um ein Ausgangssignal S6 des Zylinderdrucksensors 13 als Zylinderdruck Pt am unteren Totpunkt beim Ansaughub zu speichern.
In Schritt P6 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 P6 nicht erfüllt, kehrt das Programm auf Schritt P3 zurück, um die Schritte P5 und P6 so lange zu wiederholen, bis Schritt P6 erfüllt wird. Dann wird das Ausgangssignal S6 des Zylinderdrucksensors 13 in Schritt P7 als Zylinderdruck Pm mit einem Kurbelwinkel von 15° nach dem oberen Totpunkt gespeichert.
Dann wird in Schritt P8 das Druckverhältnis Pm/Pt errechnet und der errechnete Wert des Druck­ verhältnisses Pm/Pt gespeichert. In Schritt P9 wird das Druckverhältnis Pm/Pt zur kumulativen Summe Σ(Pm/Pt) der Druckverhältnisse hinzugezählt, die im vorangegangenen Steuerzyklus errechnet wurden, um die kumulative Summe Σ(Pm/Pt) einer vorbestimmten Anzahl von Druckverhältnissen Pm/Pt zu erhalten. In Schritt P10 werden die neue kumulative Summe Σ(Pm/Pt) und eine kumulative Summe Σ(Pm/Pt), von der im vorangegangenen Kraftstoffeinspritz-Steuerzyklus Gebrauch gemacht wurde, verglichen, und ein Luft-Kraftstoffver­ hältnis-Kompensationsfaktor α wird auf der Grund­ lage des Vergleiches errechnet. In Schritt P11 wird eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge Ti durch Verwendung eines Ausdrucks bestimmt, welcher lautet:
Ti = Tp × (1 + Ft + KMR/ 100) × α + Ts
und in dem Ft ein Temperaturkompensationsfaktor, der aus dem Ausgangssignal S2 des Kühlmittel­ temperatursensors 6 bestimmt wird, Ts ein Batteriespannungskompensationsfaktor und KMR ein Hochbelastungskompensationsfaktor ist, der durch Nachsehen in einer Tabelle unter Verwendung der Motordrehzahl N und der Kraftstoffeinspritz- Grundmenge Tp erhalten wird. Der Anfangswert des Luft-/Kraftstoffverhältnis-Kompensationsfaktors α wird zum Zeitpunkt des Startens des Motors auf "1" zurückgesetzt.
Schließlich wird in Schritt P12 das Kraftstoff­ einspritzventil 10 von einem Signal S5 betätigt, das der errechneten kompensierten Kraftstoff­ einspritzmenge Ti 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 Pm bei einem Kurbelwinkel, bei dem erwartet wird, daß der Zylinderdruck ein Maximum erreicht, durch Normieren oder Dividieren des Zylinderdrucks Pm durch den Zylinderdruck Pt 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 Pm/Pt ein Maximum erreicht.
Dieses Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem braucht jedoch einen kostenaufwendigen Luftmengenmesser zum Messen der angesaugten Luftmenge Q, die der Belastung des Motors entspricht, und der Motordrehzahl N, um die Kraftstoffeinspritz-Grundmenge auf der Grundlage des Verhältnisses Q/N zu bestimmen. Weiterhin ist ein vergleichsweise langer Zeitraum notwendig, um den Zylinderdruck zu vorbestimmten Zeitpunkten zu ermit­ teln, und das Summieren der Zylinderdruckwerte ver­ zögert des Ansprechen des Luft-Kraftstoffverhältnis- Steuersystems während der Beschleunigung des Motors; dadurch wird eine Leistungsminderung des Motors ver­ ursacht.
Aus der JP-OS 59-221433 ist ein Verfahren zum Messen des Drucks in einem Verbrennungsraum bekannt, um eine Luftmenge zu errechnen, die in den Verbrennungsraum eingebracht wurde. Dabei befindet sich die Luft-Bela­ dungsmenge in linearer Zuordnung zum Druckunterschied innerhalb des Zylinders zwischen dem unteren Totpunkt und einem festen Winkel vor dem oberen Totpunkt. Die­ se Luft-Beladungsmenge wird auf der Grundlage der Druckdifferenz unter Verwendung dieser Zuordnung er­ rechnet.
Die DE 32 06 028 A1 bezieht sich auf ein elektroni­ sches Kraftstoff-Einspritzsteuersystem zur Verwendung in einem Verbrennungsmotor, welches dazu bestimmt ist, die einzuspritzende Kraftstoffmenge in Abhängig­ keit von Paramtern zu steuern. Dabei wird von einem bekannten Einspritzsystem ausgegangen, bei dem eine Kraftstoffeinspritz-Grundmenge auf der Basis der Umdrehungszahl des Motors, des Ansaugdruckes und/oder der Drosselventilöffnung bestimmt wird.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luft- Kraftstoffverhältnis-Steuersystem für einen Motor vorzusehen, das kurze Ansprechzeiten für die Steue­ rung des Luft-Kraftstoffverhältnisses, insbesondere bei den Übergangszuständen des Motors aufweist, ohne daß ein Luftmengenmesser benötigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem Recheneinrichtungen zum Berechnen einer Kraftstoff­ einspritz-Grundmenge Tp durch Verwendung eines Zylin­ derdruckes und einer Ansauglufttemperatur als wesent­ liche Parameter zum Berechnen zumindest einer Kompen­ sations-Kraftstoffeinspritzmenge ΔTp 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 Tp+ΔTp umfaßt.
Das Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt eine Kraft­ stoffeinspritz-Grundmenge Tp 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, bestimmt 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 vorhergesagt wurde, berechnet eine Kompensa­ tions-Krafteinstoffeinspritzmenge ΔTp auf der Grundlage des vorhergesagten Ladungswirkungsgrades und bestimmt eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge Tp+ΔTp.
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 keinem Luftmengenmesser versehen. Die Steuereinheit empfängt ein Kühlmitteltemperatursignal S2 vom Kühlmittel­ temperatursensor 6, ein Kurbelwinkelsignal S3 vom Kurbelwinkelsensor 7, ein Drucksignal S6 aus dem Zylinderdrucksensor 13, ein Ansaugluft-Temperatur­ signal S8 vom Ansaugluft-Temperatursensor 17 und ein Drosselklappen-Öffnungssignal S9 vom Drosselklappen-Öffnungssensor 18 und verarbeitet diese Eingangssignale, um ein Kraftstoffeinspritz­ signal S5 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 S3 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 S6 zu speichern, das vom Zylinderdrucksensor 13 als Zylinderdruck Pt 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 S6 zu speichern, welches vom Zylinderdrucksensor 13 als Zylinderdruck Pm bei einem Kurbelwinkel von 60° vor dem oberen Totpunkt beim Kompressionshub geliefert wird.
In Schritt 107 wird das Verhältnis Pm/Pt 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 ηc zum Errechnen eines vorbe­ stimmten Luft-Kraftstoffverhältnisses ent­ sprechend dem Zylinderdruckverhältnis Pm/Pt und der Motordrehzahl N durch Abbilden (Mapping) aus dem ROM abgerufen, und ein Ladungswirkungsgrad Ce wird errechnet unter Verwendung des Faktors ηc, der Ansauglufttemperatur THA und der folgenden Formel, und der errechnete Ladungswirkungsgrad Ce wird gespeichert.
Ce = ηc × (273 + 25)/(273 + THA).
In Schritt 110 wird eine Kraftstoffeinspritz- Grundmenge Tp durch Verwendung der Formel:
Tp = Ki × Ce (1 + Ft) + Ts
errechnet, in der Ts ein Batteriespannungskompen­ sationsfaktor, Ft ein Kompensationsfaktor, der auf der Kühlmitteltemperatur basiert, welche aus dem Ausgangssignal S2 des Kühlmitteltemperatur­ sensors 6 und dergleichen bestimmt wird, und Ki 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 ΔTp = Ki × ΔCe durch Verwendung einer Änderung des Ladungswirkungsgrades ΔCe 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 Pm/Pt, das durch die Ausführung der Hauptroutine in diesem Steuer­ zyklus errechnet und gespeichert wurde, im RAM als vorhergesehenes oder prädiktives Zylinderdruckverhältnis (Pm/Pt), gespeichert. In Schritt 113 wird Tp + ΔTp errechnet, um eine kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge Ti zu bestimmen. Schließlich wird in Schritt 114 ein Signal S5, das die errechnete kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge Ti 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 S9 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 ΔTHP = THP-THP′ errechnet.
In Schritt 205 wird die Änderung der Drossel­ klappenöffnung ΔTHP mit einem vorbestimmten Kriterium Ka eines Beschleunigungsmodus ver­ glichen, um zu sehen, ob die Änderung der Drossel­ klappenöffnung ΔTHP nicht kleiner als das Kriterium Ka ist. Wenn Schritt 205 erfüllt ist, wird Schritt 206 zum Bestimmen der Änderung des Zylinderdruckes Δ(Pm/Pt) entsprechend der Motordrehzahl N und der Änderung der Drossel­ klappenöffnung ΔTHP durch Abbildung (Mapping) aus dem ROM ausgeführt, und wenn der Schritt 205 nicht erfüllt wird, wird angenommen, daß die Änderung des Zylinderdruckes Δ(Pm/Pt) in Schritt 207 Null ist, und die Routine geht auf Schritt 208. In Schritt 208 wird das vorausgesagte bzw. vor­ gegebene Zylinderdruckverhältnis (Pm/Pt)′ = (Pm/Pt)′ + Δ(Pm/Pt) errechnet. Das prädiktive Zylinder­ druckverhältnis (Pm/Pt)′ wird durch das neueste prädiktive Zylinderdruckverhältnis in jedem Zyklus der Hauptroutine ersetzt.
In Schritt 209 wird ein Differentialfaktor Δηc = ηc (Pm/Pt)′, N)-ηc (Pm/Pt′ N), nämlich die Differenz des Faktors ηc, der dem Zylinder­ druckverhältnis Pm/Pt und der Motordrehzahl N entspricht, die im vorangegangenen Zyklus der Hauptroutine bestimmt und im RAM gespeichert wurden, und des Faktors ηc, der dem prädiktiven Zylinderdruckverhältnis (Pm/Pt)′ entspricht, durch Mapping bestimmt. Anschließend wird in Schritt 210 der Differentialfaktor Δηc 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 Ce 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 ΔCe durch Verwendung des prädiktiven Zylinderdruckverhältnisses (Pm/Pt)′. Dementsprechend kann eine Inkremental­ beschleunigungs-Kraftstoffeinspritzmenge ΔTp ähnlich der Kraftstoffeinspritz-Grundmenge Tp durch Verwendung der Ladungseffizienz er­ rechnet werden.
Statt des Druckverhältnisses Pm/Pt kann zum Be­ stimmen des Ladungswirkungsgrades Ce mit gleicher Wirkung der Druckunterschied Pm-Pt (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 (Tp) unter Ver­ wendung eines auf der Basis des Zylinderdruck­ verhältnisses (Pm/Pt) errechneten Ladungswirkungs­ grades Ce und einer Ansauglufttemperatur (THA), und eine Kompensations-Kraftstoffeinspritzmenge (ΔTp) unter Verwendung einer prädiktiven Änderung des Ladungswirkungsgrades (ΔCe), 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, mit einem Zylinderdrucksensor (13) zum Ermitteln eines Zylinderdruckes in ei­ ner Brennkammer des Verbrennungsmotors; einem Kurbelwinkelsensor (7) zum Ermitteln eines Kurbelwinkels einer Kurbel, die der Brennkammer zugeordnet ist und einer Steuereinheit (15), die Druckdaten-Speichereinrichtungen zum Speichern je eines Zylinderdrucks (Pt, Pm), der durch ein Signal dargestellt wird, das immer dann vom Zy­ linderdrucksensor geliefert wird, wenn das Aus­ gangssignal des Kurbelwinkelsensors einen Kur­ belwinkel im unteren Totpunkt oder einen vorbe­ stimmten Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt anzeigt, Recheneinrichtungen zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritz-Grundmenge und einer kompen­ sierten Kraftstoffeinspritzmenge und Steuerein­ richtungen zum Steuern eines Kraftstoffein­ spritzventils des Verbrennungsmotors auf der Grundlage der kompensierten Kraftstoffeinpritz­ menge, um ein passendes Luft-/Kraftstoff-Gemisch zu liefern, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drosselklappen-Öffnungssensor (18) zum Ermitteln eines Öffnungsgrades (THP) einer Dros­ selklappe des Verbrennungsmotors, und ein Ansaugluft-Temperatursensor (17) zum Ermit­ teln einer Temperatur (THA) von Ansaugluft in einem Ansaugrohr des Verbrennungsmotors vorgese­ hen sind,
daß die Berechnung der Kraftstoffeinspritz- Grundmenge (Tp) unter Verwendung eines aus den gespeicherten Zylinderdrücken (Pt, Pm) berech­ neten Druckverhältnisses (Pm/Pt) oder Druckun­ terschieds (Pm-Pt) und eines vom Ansaugluft-Tem­ peratursensor (17) gelieferten Signals als Para­ meter erfolgt,
daß eine Kompensations-Kraftstoffeinspritzmenge (ΔTp) für einen Beschleunigungsmodus und/oder einen Verlangsamungsmodus berechnet wird auf der Grundlage einer geschätzten Änderung des genann­ ten Druckverhältnisses oder Druckunterschiedes, die mittels einer Änderung des Ausgangssignals des Drosselklappen-Öffnungssensors und einer Motordrehzahl (N) bestimmt wird, und
daß die kompensierte Kraftstoffeinspritzmenge (Tp + ΔTp) durch Addition der Kraftstoffein­ spritz-Grundmenge und der Kompensations-Kraft­ stoffeinspritzmenge erhalten wird.
2. Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffein­ spritz-Grundmenge (Tp) bestimmt wird durch Tp = Ki × Ce (1 + Ft) + Tswobei Ce ein Ladungswirkungsgrad ist, der vom Druckverhältnis (Pm/Pt) oder Druckunterschied (Pm-Pt) im Zylinder, der Motordrehzahl und der Ansauglufttemperatur definiert wird, Ki ein Fak­ tor zum Umrechnen des Ladungswirkungsgrades Ce in eine entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge ist, Ft ein Korrekturfaktor ist, der von einer einem Aus­ gangssignal (S2) eines Kühlmitteltemperatursen­ sors (6) entsprechenden Temperatur des Kühlmit­ tels des Verbrennungsmotors abhängt, und Ts ein Batteriespannungskorrekturfaktor ist.
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