DE4016515A1

DE4016515A1 - Kraftstoffueberwachungsvorrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4016515A1
Application number: DE4016515A
Authority: DE
Inventors: Hajime Kako; Shinji Kojima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1990-05-22
Publication date: 1990-11-29
Also published as: KR900018510A; US4984553A; JPH0823324B2; DE4016515C2; JPH02308936A

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffüberwachungsvorrich tung für eine Brennkraftmaschine, wobei der Druck in einem Ansaugrohr (kurz: Ansaugdruck) geschätzt und eine Kraft stoffeinspritzmenge auf der Basis eines aus dem Ansaugdruck bestimmten Werts berechnet wird.

Eine konventionelle Kraftstoffüberwachungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert, die auch zur Erläuterung eines Ausführungsbei spiels der Erfindung herangezogen wird.

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine (kurz: Maschine), bei der eine Drehzahl/Dichte-Kraftstoffüberwachung (mit Ein punkteinspritzung) stattfindet und die umfaßt: eine Maschi ne 1, ein Ansaugrohr 3, ein Drosselklappengehäuse 3 b, eine Drosselklappe 4, einen Drosselklappenstellungssensor 5, eine Bypassluftleitung 6, ein erstes Leerlaufluftventil 7 (FIA) vom Wachstyp für Schnelleerlauf, ein elektromagnetisches Klimaanlage-Leerlauferhöhungsventil 11 vom Ein/Aus-Typ für die Klimaanlage-Leerlauferhöhung, einen Klimaanlagenschal ter 12, ein tastverhältnisgesteuertes elektromagnetisches "ISC"- Leerlaufsteuerventil 13 zur Einstellung einer Leerlaufdreh zahl, einen Drucksensor 14, ein Kraftstoffeinspritzventil 15, eine Zündspule 16, ein Auspuffrohr 18, eine Abgaszweig leitung 20, ein AGR-Steuerventil 21, einen AGR-Kanal 22 und einen Wassertemperatursensor 23.

In den AGR-Kanal 22 rückgeführte Abgase enthalten einen Wasseranteil. Es ist daher erforderlich, aufstromseitig vom AGR-Kanal 22 einen Druckeinleitungskanal auszubilden, um den Eintritt des Wasseranteils in den Drucksensor 14 zu verhindern. Wenn jedoch der Druckeinleitungskanal in der Hauptleitung des Drosselklappengehäuses 3 b ausgebildet ist, kann Kraftstoff durch den Druckeinleitungskanal eintreten. Daher ist der Druckeinleitungskanal für den Drucksensor 14 in der Bypassluftleitung 6 ausgebildet, um den Eintritt von Wasser und Kraftstoff zu verhindern.

Eine Steuereinheit 25 empfängt Signale vom Drosselklappen stellungssensor 5, vom Drucksensor 14, von der Zündspule 16, vom Wassertemperatursensor 23 usw.; sie verarbeitet die Signale und betätigt das elektromagnetische Leerlaufsteuer ventil 13 und das Einspritzventil 15.

Der Betrieb der konventionellen Kraftstoffüberwachungsvor richtung wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm von Fig. 22 erläutert, wobei dieser Ablauf in Form eines Pro gramms in der Steuereinheit 25 gespeichert ist.

In Schritten S 1, S 2, S 3 und S 4 werden eine Maschinendreh zahl, ein Ansaugdruck, eine Kühlwassertemperatur und ein Drosselklappenöffnungsgrad aufgenommen, und zu jedem Detek tierzeitpunkt werden Digitalsignale, die eine Ist-Drehzahl Ne, einen Ansaugdruck Pb′, eine Kühlwassertemperatur WT und einen Drosselklappenöffnungsgrad R bezeichnen, nachein ander ausgelesen.

In Schritt S 5 werden Regelgrößen für das elektromagnetische Leerlaufsteuerventil 13 berechnet, um die Drehzahl im Leer laufbetrieb zu überwachen, wenn auf der Basis der Betriebs bedingungen wie etwa der Maschinendrehzahl, des Drossel klappenöffnungsgrads usw. ein Leerlaufbetrieb festgestellt wird.

In Schritt S 6 wird ein Füllungsgrad C _EV(Ne,Pb′) errechnet unter Anwendung einer zweidimensionalen Map, die unter Nutzung von Informationen bezüglich der Maschinendrehzahl Ne und des Ansaugdrucks Pb′ erstellt wurde.

In Schritt S 7 wird ein Maschinenwarmlauf-Erhöhungskoeffi zient C _WT(WT) unter Nutzung der gewonnenen Kühlwassertem peratur TW errechnet.

In Schritt S 8 wird eine Antriebszeit τ zum Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils 15 nach Maßgabe einer Gleichung

τ = K × Pb′ × C _EV × C _WT

in der K eine Konstante ist, berechnet.

Nach Schritt S 8 geht der Operationsablauf zu Schritt S 1 zurück, und die genannten Schritte werden wiederholt.

Bei der so aufgebauten konventionellen Kraftstoffüberwa chungsvorrichtung resultieren Druckverluste, weil die By passluftleitung 6 engen Querschnitt hat. Infolgedessen resultiert eine Druckdifferenz zwischen einem Ansaugdruck am Einlaß einer Leitung zur Druckeinleitung für den Drucksen sor 14 und einem Ansaugrohrdruck an der Außenseite des Aus lasses der Bypassluftleitung 6, so daß der Drucksensor 14 einen höheren als den Ist-Ansaugdruck mißt. Insbesondere ist die Druckdifferenz größer, wenn die Dichte der durch die Bypassluftleitung 6 strömenden Luft groß bzw. die Luft durchflußmenge durch die Bypassluftleitung 6 groß ist. Ins besondere wird diese Druckdifferenz maximal, wenn die Tem peratur der Maschine 1 niedrig ist. Wenn also eine Kraft stoffeinspritzmenge auf der Basis eines Ansaugdrucks Pb′, der vom Drucksensor 14 gemessen wird, berechnet wird, be steht die Tendenz, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett ist, da die Einspritzmenge höher als die dem Ist-Ansaug druckwert entsprechende Menge berechnet wird. Wenn die Tem peratur der Maschine niedrig ist, wird das Kraftstoff-Luft- Verhältnis dabei übermäßig fett, wodurch der Kraftstoff verbrauch erhöht und das Fahrverhalten verschlechtert wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kraft stoffüberwachungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei durch Schätzung eines Ist-Ansaugdrucks die Berechnung einer geeigneten Kraftstoffeinspritzmenge ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Kraftstoffüberwachungsvorrichtung für eine Brennkraftma schine, umfassend einen Drucksensor, der einen Druck in einer Bypassluftleitung aufnimmt, die eine Drosselklappe in einem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine umgeht, eine erste Schätzeinrichtung, die einen dem effektiven Quer schnitt der Bypassluftleitung entsprechenden Wert schätzt, eine zweite Schätzeinrichtung, die einen Druck in einem Ansaugrohr des Ansaugsystems auf der Basis eines vom Druck sensor aufgenommenen Druckwerts und eines von der ersten Schätzeinrichtung gebildeten Schätzwerts des effektiven Leitungsquerschnitts schätzt, und eine Operationseinrich tung, die auf der Basis eines von der zweiten Schätzein richtung gebildeten Schätzwerts des Ansaugdrucks eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Kraftstoffüberwachungsvorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Steuereinheit gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, das den Hauptoperationsab lauf der Steuereinheit bei dem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer Routine der Leerlauf drehzahlüberwachung bei dem ersten Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 5 ein Flußdiagramm einer Routine zur Berechnung eines Ansaugdruck-Schätzwerts bei dem ersten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ein Diagramm, das eine Beziehung von Regelver stärkungsfaktoren zu Fehlern zwischen Daten einer Soll- und einer Ist-Drehzahl zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, das Tastverhältnisse eines An triebssignals relativ zu effektiven Leitungs querschnittswerten des Leerlaufsteuerventils zeigt;

Fig. 8 ein Diagramm, das das Tastverhältnis zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, das eine Beziehung von effek tiven Leitungsquerschnittswerten des ersten Schnelleerlaufluftventils zu Kühlwassertempe raturwerten zeigt;

Fig. 10 und 11 Diagramme, die Beziehungen von Druckdifferenz werten zu effektiven Leitungsquerschnittswer ten der Bypassluftleitung zeigen, wobei die Differenz zwischen einem Atmosphärendruckwert und einem Ist-Ansaugdruckwert als Parameter genützt wird;

Fig. 12 ein Diagramm, in dem eine Gleichung in Bezug auf Differenzwerte zwischen Atmosphärendruck werten und Ansaugdruckwerten zu Druckdiffe renzwerten aufgetragen ist, wobei der effek tive Leitungsquerschnitt der Bypassluftleitung als Parameter genützt wird;

Fig. 13 ein Flußdiagramm, das eine Routine zur Berech nung eines Ansaugdruck-Schätzwerts entspre chend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffüberwachungsvorrichtung nach der Erfindung zeigt;

Fig. 14 ein Diagramm, das eine Beziehung von Druck differenzwerten zu den Differenzwerten zwi schen Atmosphärendruckwerten und Ansaugdruck werten eines Ansaugrohrs zeigt, wobei der effektive Leitungsquerschnitt des ersten Schnelleerlaufventils als Parameter genützt wird;

Fig. 15 ein Flußdiagramm, das den Hauptbetrieb der Steuereinheit bei einem dritten Ausführungs beispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das eine Routine zum Berech nen eines Ansaugdruck-Schätzwerts des dritten Ausführungsbeispiels zeigt;

Fig. 17 und 18 Diagramme, die Beziehungen von Druckdifferenz werten zu effektiven Leitungsquerschnittswer ten der Bypassluftleitung zeigen, wobei die Differenzwerte zwischen dem einem Atmsophären druck entsprechenden Druckwert und Ist-Ansaug druckwerten als Parameter genützt sind;

Fig. 19 ein Diagramm, das durch Auftragen einer Glei chung in eine Beziehung des Differenzwerts des einem Atmosphärendruck und Ansaugdruck werten entsprechenden Druckwerts zu Druck differenzwerten gewonnen ist, wobei der effek tive Leitungsquerschnitt der Bypassluftleitung als Parameter genützt wird;

Fig. 20 ein Flußdiagramm einer Routine zum Berechnen eines Ansaugdruck-Schätzwerts gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 21 ein Diagramm, das eine Beziehung der Diffe renzwerte zwischen dem einem Atmosphärendruck entsprechenden Druckwert und Ansaugdruckwerten zeigt, wobei der effektive Leitungsquerschnitt des ersten Schnelleerlaufventils als Parameter genützt wird; und

Fig. 22 ein Flußdiagramm, das den Hauptbetrieb einer konventionellen Steuereinheit zeigt.

Die Zeichnungen, in denen gleiche oder entsprechende Teile insgesamt mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, und insbesondere Fig. 1 zeigen ein typisches Beispiel der Kraftstoffüberwachungsvorrichtung nach der Erfindung. Dabei wird Verbrennungsluft in eine als Ottomotor ausgebildete Maschine 1 durch einen Luftfilter 2, ein Ansaugrohr 3 und eine Drosselklappe 4 angesaugt. Das Ansaugrohr 3 besteht aus einem Ansaugabschnit 3 a, einem Drosselklappengehäuse 3 b, dessen Innenquerschnitt durch Betätigung der Drossel klappe 4 verstellbar ist, und einem Ansaugkrümmer 3 c. Ein Drosselklappenstellungssensor 5 erfaßt einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 und liefert ein dem Drosselklappenöff nungsgrad entsprechendes Ausgangssignal.

Eine erste Schnelleerlaufluftleitung 6 a ist so ausgebildet, daß sie mit der Bypassluftleitung 6 in Verbindung steht, deren Einlaß sich aufstrom und deren Auslaß sich abstrom von der Drosselklappe 4 öffnet, so daß die Leitung 6 a die Drosselklappe 4, die im Drosselklappengehäuse 3 b angeordnet ist, umgeht. Ein erstes Schnelleerlaufluftventil 7 vom Wachstyp, das in der Schnelleerlaufluftleitung 6 a der By passluftleitung 6 angeordnet ist, wird automatisch so be tätigt, daß es den Querschnitt der Schnelleerlaufluftlei tung 6 a in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlwassers der Maschine 1 verstellt; dadurch wird die Luftdurchfluß menge durch die Bypassluftleitung teilweise geregelt. Die Bypassluftleitung 6 hat einen weiteren Einlaß, der im Dros selklappengehäuse 3 b an einer Stelle mündet, die weiter aufstrom vom ersten Einlaß liegt. Der zweite Einlaß der Bypassluftleitung 6 steht mit einer Klimaanlagen-Bypass leitung 9 und einer Leerlaufsteuerventil-Bypassleitung 10, die zueinander parallel angeordnet sind, in Verbindung. Ein gemeinsamer Auslaß dieser Leitungen 9, 10 ist im Drossel klappengehäuse 3 b abstromseitig vom ersten Schnelleerlauf luftventil 7 der Schnelleerlaufluftleitung 6 a gebildet. In der Klimaanlagen-Bypassleitung 9 ist ein Klimaanlagen-Leer lauferhöhungsventil 11 vorgesehen, um den Leitungsquer schnitt der Leitung 9 zu regeln. Das Ventil 11 wird auf grund der EIN- oder AUS-Betätigung eines Schalters 12 für eine Klimaanlage vollständig geöffnet oder geschlossen, wodurch die Luftdurchflußmenge durch die Bypassluftleitung 6 teilweise geregelt wird.

Ein elektromagnetisches Leerlaufsteuerventil 13 dient der Verstellung des Querschnitts der Leerlaufsteuerventil-By passleitung 10, und der Öffnungsgrad des elektromagneti schen Leerlaufsteuerventils 13 wird nach Maßgabe des Tast verhältnisses eines Antriebssignals verstellt. Beispiels weise wird die Luftdurchflußmenge durch die Bypassleitung teilweise so geregelt, daß die Maschinendrehzahl im Leer laufbetrieb einen Sollwert erreicht. Somit wird der Lei tungsquerschnitt der Bypassluftleitung 6 (ihr effektiver Leitungsquerschnitt), d. h. die Luftdurchflußmenge durch die Leitung, von dem ersten Schnelleerlaufluftventil 7, dem Klimaanlagen-Leerlauferhöhungsventil 11 und dem elektro magnetischen Leerlaufsteuerventil 13 bestimmt. Die durch die Bypassluftleitung 6 strömende Luft wird der Maschine 1 zugeführt und zur Verbrennung genützt.

In der Bypassluftleitung 6 ist abstrom vom gemeinsamen Aus laß der beiden Bypassleitungen 9, 10 ein Druckeinleiteinlaß für den Drucksensor 14 gebildet. Der Drucksensor 14 erfaßt einen Druck im Ansaugrohr 3 (einen Ansaugdruck) als absolu ten Druck durch Erfassen eines Drucks in der Bypassluft leitung 6 und liefert ein dem erfaßten Ansaugdruck entspre chendes Meßsignal.

Das Einspritzventil 15 als unabhängiges Bauelement, das mit einem Kraftstoffzufuhrsystem (nicht gezeigt) verbunden ist, befindet sich aufstromseitig vom Drosselklappengehäuse 3 b in bezug auf den Einlaß der Bypassluftleitung 6, so daß es Kraftstoff in einer Menge liefert, die einer Ansaugluft menge entspricht, die der Maschine 1 zur Verbrennung zuzu führen ist. Der eingespritzte Kraftstoff wird mit der An saugluft vermischt, und das Gasgemisch wird in die Maschine 1 geleitet.

Die Primärwicklung einer Zündspule 16 ist mit einem Tran sistor verbunden, der die Endstufe einer Zündvorrichtung 17 bildet, die mit einer Stromversorgung und einem Zündsteuer system verbunden ist. Einer Zündkerze (nicht gezeigt), die jeweils für einen Zylinder in der Maschine vorgesehen ist, wird eine hohe Spannung durch die Sekundärwicklung der Zündspule 16 zugeführt, um dadurch die Zündung zu bewirken.

Ein Teil der aus der Maschine 1 abgeführten Abgase wird durch ein Auspuffrohr 18 abgeführt, in dem ein Katalysator 19 angeordnet ist, der Schadstoffe entfernt. Eine Abgas zweigleitung 20 ist mit dem Auspuffrohr 18 so verbunden, daß ein Teil der durch die Zweigleitung 20 abgezweigten Abgase in das Ansaugrohr 3 eingeleitet und zur Maschine 1 durch ein AGR-Ventil 21 und einen AGR-Kanal 22 rückgeführt wird, der abstromseitig vom Auslaß des Bypassluftventils 6 angeordnet ist.

Ein Wassertemperatursensor 23 mißt die Temperatur des Kühl wassers 8 und liefert ein entsprechendes Meßsignal.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit 25. Die Steuereinheit 25 ist so aufgebaut, daß sie mit dem Betrieb beginnt, wenn sie nach Betätigung eines Schlüsselschalters 27 Strom von einer Batterie 26 empfängt; sie empfängt EIN/AUS-Signale vom Klimaanlagenschalter 12, auf der Pri märwicklungsseite der Zündspule 16 erzeugte Signale und analoge Erfassungssignale vom Drosselklappenstellungssensor 5, vom Drucksensor 14 und vom Wassertemperatursensor 23; sie schätzt einen richtigen Ansaugdruck durch Ausführung vorbestimmter Abläufe; sie berechnet eine Kraftstoffein spritzmenge auf der Basis des geschätzten Druckwerts; sie berechnet eine Leerlaufdrehzahl-Regelgröße; sie erzeugt ein Signal zum Öffnen des Kraftstoffeinspritzventils 15 nach Maßgabe eines Rechenergebnisses und steuert den Betrieb des elektromagnetischen Leerlaufsteuerventils 13.

Fig. 2 zeigt den internen Aufbau der Steuereinheit 25; ein Mikrocomputer 100 besteht aus einer CPU 200 zur Durchfüh rung verschiedener Berechnungen und Entscheidungen, einem Zähler 201, der die Umdrehungsperiode mißt, einem Zeitgeber 202 zur Messung einer.Antriebszeit, einem A-D-Wandler 203, der ein analoges Eingangssignal in ein Digitalsignal umwan delt, einem Eingabebaustein 204, der das Digitalsignal emp fängt und an die CPU 200 weiterleitet, einem als Arbeits speicher dienenden RAM 205, einem ROM 206, in dem Programme wie etwa ein Hauptablauf gemäß Fig. 3 und verschiedene Arten von Maps gespeichert sind, einem Ausgabebaustein 207, der ein Befehlssignal von der CPU 200 ausgibt, einem Zeit geber 208, der das Tastverhältnis eines Antriebssignals für das elektromagnetische Leerlaufsteuerventil 13 mißt, einem gemeinsamen Bus 209.

Ein auf der Primärwicklungsseite der Zündspule 16 erzeugtes Zündsignal wird einer Wellenformung in einer ersten Einga beschnittstelle 101 unterzogen, so daß es zu einem Unter brechungsbefehlssignal gemacht und dem Mikrocomputer 100 zugeführt wird. Immer, wenn das Unterbrechungsbefehlssignal erzeugt wird, liest die CPU 200 des Mikrocomputers 100 einen vom Zähler 201 erzeugten Wert aus und berechnet eine Umdrehungsperiode aus der Differenz zwischen dem vorherge henden Wert und dem ausgelesenen Wert. Dann berechnet der Mikrocomputer 100 eine Drehzahlinformation Ne, die eine Maschinendrehzahl bezeichnet. Analoge Eingangssignale, die vom Drosselklappenstellungssensor 5, vom Drucksensor 14 und vom Wassertemperatursensor 23 erzeugt werden, werden dem A-D-Wandler 203 durch die zweite Eingabeschnittstelle 102 zugeführt, in der Störkomponenten aus diesen Signalen ent fernt und die Signale verstärkt werden. Die analogen Aus gangssignale werden im Wandler 203 in einen Drosselklappen öffnungsgradwert R (einen erfaßten Drosselklappenöff nungsgrad a R), der einen Öffnungsgrad der Drosselklappe 4 bezeichnet, einen Ansaugdruckwert Pb′ (einen erfaßten Ansaugdruck α Pb′), der einen Ansaugdruck bezeichnet, und einen Kühlwassertemperaturwert WT (eine erfaßte Kühlwasser temperatur α WT), der die Temperatur des Kühlwassers 8 be zeichnet, umgewandelt, wobei es sich sämtlich um Digital werte handelt.

Ein EIN/AUS-Signal des Klimaanlagenschalters 12 wird in der dritten Eingabeschnittstelle 103 in einen Digitalsignal pegel umgewandelt, und dieses Digitalsignal wird dem Ein gabebaustein 204 zugeführt.

Die CPU 200 berechnet eine Bypassluftregelgröße (für je weils 100 ms) und eine Antriebszeit für das Einspritzventil auf der Basis der Eingangsinformationen. Ferner führt sie eine Zeitmessung mittels des Zeitgebers 208 mit einem Tast verhältnis, das einer Bypassluftregelgröße entspricht, synchron mit der Erzeugung des Unterbrechungsbefehlssignals durch und mißt mittels des Zeitgebers 202 eine einer Kraft stoffeinspritzmenge entsprechende Zeitdauer. Während der Meßvorgänge durch die Zeitgeber 202, 208 wird von der CPU 200 über den Ausgabebaustein 207 an die Ausgabeschnittstel le 104 ein Antriebsbefehl geliefert. Durch den Antriebsbe fehl liefert die Ausgabeschnittstelle 104 das Antriebssi gnal mit dem vorgenannten Tastverhältnis an das elektroma gnetische Leerlaufsteuerventil 13, so daß der Öffnungsquer schnitt desselben eingestellt wird, oder die Ausgabe schnittstelle 104 liefert das Antriebssignal an das Ein spritzventil 15, so daß dieses für die Dauer der berechne ten Einspritzventil-Antriebszeit τ betätigt wird.

Der erste Leistungskreis 105 liefert, wenn sich der Schlüs selschalter 27 im EIN-Zustand befindet, eine Festspannung von der Batterie 26 an den Mikrocomputer 100, wodurch die ser aktiviert wird. Die obige Steuereinheit 25 ist aus den Komponenten 100-105 gebildet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird der Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.

In Schritt S 10 wird eine Ist-Umdrehungszahl Ne, die die Maschinendrehzahl bezeichnet, auf der Basis der bereits aus einem Zündsignal der Zündspule 16 erfaßten Umdrehungsperio de erhalten. In Schritt S 11 wird ein Ansaugdruck Pb′, der einen vom Drucksensor 14 aufgenommenen Ansaugdruck bezeich net, ausgelesen. In Schritt S 12 wird ein Kühlwassertempe raturwert WT, der einer vom Sensor 23 aufgenommenen Kühl wassertemperatur entspricht, ausgelesen. In Schritt S 13 wird ein Drosselklappenöffnungsgradwert R, der einer vom Drosselklappenstellungssensor 5 aufgenommenen Drosselklap penstellung entspricht, ausgelesen. In Schritt S 14 wird eine Leerlaufdrehzahleinstellung, die im einzelnen in Fig. 4 gezeigt ist, auf der Basis der vorher ausgelesenen Infor mationen Ne, WT, R und EIN/AUS-Signal des Klimaanlagen schalters 12 durchgeführt. In Schritt S 15 wird bestimmt, ob der Drosselklappenöffnungsgradwert R einen vorbestimmten Öffnungsgradwert R _WOT erreicht, der beispielsweise einen Öffnungsgrad im nahezu vollständig geöffneten Zustand der Drosselklappe 4 bezeichnet, d. h. ob die Drosselklappe 4 nahezu vollständig geöffnet ist. Wenn die Drosselklappe 4 nahezu vollständig geöffnet ist, wird der Ansaugdruckwert Pb′ auf einen Atmosphärendruckwert Pa eingestellt, weil der vorher ausgelesene Ansaugdruckwert Pb′ den Atmosphärendruck bezeichnet. Wenn dies nicht der Fall ist oder der Ablauf von Schritt S 16 beendet ist, geht das Programm zu Schritt S 17. In Schritt S 17 wird ein Ansaugdruck-Schätzwert Pb, der einen Ist-Ansaugdruck bezeichnet, auf der Basis des in Schritt S 14 erhaltenen effektiven Querschnittswerts Q _ISC der Leitung des elektromagnetischen Leerlaufsteuerventils 13, des in Schritt S 16 erhaltenen Atmosphärendruckwerts Pa und der vorher ausgelesenen Daten WT, Pb′ und EIN/AUS-Si gnal des Schalters 12 berechnet. Der genaue Ablauf des Pro gramms von Schritt S 17 ist in Fig. 5 gezeigt. In Schritt S 18 wird ein Füllungsgrad C _EV(Ne,Pb) erhalten durch Abbil dung einer zweidimensionalen Map, die auf der Basis des in Schritt S 17 berechneten Ansaugdruck-Schätzwerts Pb und der vorher ausgelesenen Drehzahlinformation Ne erstellt ist. In Schritt S 19 wird ein Maschinenwarmlauf-Erhöhungskoeffizient C _WT(WT) durch Abbilden einer eindimensionalen Map erhalten, die auf der Basis des vorher ausgelesenen Kühlwassertempe raturwerts WT erstellt ist. In Schritt S 20 wird eine An triebszeit τ zum Antreiben des Kraftstoffeinspritzventils 15 nach Maßgabe einer Gleichung τ=K×Pb×C _EV×C _WT unter Nutzung einer Konstanten K, des in Schritt S 17 be rechneten Ansaugdruck-Schätzwerts Pb, des in Schritt S 18 berechneten Füllungsgrads C _EV und des in Schritt S 19 be rechneten Warmlauf-Erhöhungskoeffizienten C _WT gebildet. Nach Durchführung des Ablaufs von Schritt S 20 geht die Sequenz zu Schritt S 10 zurück, und die obigen Vorgänge werden wiederholt.

Der Ablauf von Schritt S 14 in Fig. 3 wird im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert.

In Schritt S 140 wird bestimmt, ob der Drosselklappenöff nungsgradwert R kleiner als ein Leerlauföffnungsgradwert R _IDL ist, d. h. ob sich die Drosselklappe 4 in einer Leer laufstellung befindet. Wenn der Drosselklappenöffnungsgrad wert R kleiner als der Leerlauföffnungsgradwert R _IDL ist, d. h. wenn sich die Drosselklappe 4 in der Leerlauf stellung befindet, geht die Schrittfolge zu Schritt S 141. In Schritt S 141 wird bestimmt, ob der Kühlwassertemperatur wert WT höher als ein 70°C entsprechender Wert ist, d. h. ob die Maschine 1 ausreichend warmgelaufen ist. Wenn die Maschine ausreichend warmgelaufen ist, geht die Folge zu Schritt S 142 weiter. In Schritt S 142 wird bestimmt, ob der Klimaanlagenschalter 12 die EIN-Stellung hat, d. h. ob die Klimaanlage (nicht gezeigt) von der Maschine 1 angetrieben wird. Wenn sich der Klimaanlagenschalter 12 nicht in der EIN-Stellung befindet, wird eine Soll-Drehzahl Nt in Schritt S 143 mit einem 800 U/min entsprechenden Wert vor gegeben. Wenn andererseits der Schalter 12 die EIN-Stellung hat, wird in Schritt S 144 die Soll-Drehzahl mit einem 1000 U/min entsprechenden Wert vorgegeben. In Schritt S 145 wird bestimmt, ob ein Zeitintervall von 100 ms Dauer be stimmt ist. Wenn nicht, ist die Leerlaufdrehzahleinstellung beendet. Wenn ja, wird Schritt S 146 durchgeführt. In Schritt S 146 wird ein Fehler Δ N zwischen der Soll-Dreh zahl Nt und der Ist-Drehzahl gewonnen. Dann wird eine Re gelverstärkung KI zur Annäherung der Ist-Drehzahl an die Soll-Drehzahl durch Abbilden der eindimensionalen Map von Δ N gemäß Fig. 6 gebildet.

Die Beziehung von Δ N zu KI ist derart, daß gemäß Fig. 6 KI von 0 in einem Unempfindlichkeitsbereich in einen Propor tionalbereich wandert, während Δ N ausgehend von 0 größer oder kleiner wird, und bei weiterer Erhöhung oder Verrin gerung von Δ N wird KI einer Begrenzung unterworfen, so daß keine Abweichung auftritt.

In Schritt S 147 wird der effektive Querschnittswert Q _ISC der Leerlaufsteuerventilleitung erneuert durch Addition der in Schritt S 146 gebildeten Regelverstärkung KI zu dem vor her erhaltenen Wert (vor 100 ms) des effektiven Quer schnitts Q _ISC der Leerlaufsteuerventilleitung, dessen Wert einem effektiven Soll-Querschnittswert der Leerlaufsteuer ventil-Bypassleitung 10 entspricht, der durch das elektro magnetische Leerlaufsteuerventil 13 verstellt wird. In Schritt S 148 wird ein Tastverhältnis für ein Antriebssignal für das elektromagnetische Leerlaufsteuerventil 13 gebil det, so daß der effektive Soll-Leitungsquerschnitt durch Antreiben des elektromagnetischen Leerlaufsteuerventils 13 erhalten wird durch Abbilden der eindimensionalen Map von Q _ISC gemäß Fig. 7 auf der Basis des erneuerten Werts Q _ISC. Damit ist die Routine der Leerlaufdrehzahleinstellung be endet.

Nach Fig. 8 ist das Tastverhältnis des Antriebssignals aus gedrückt durch T _ON/T×100(%), wobei T _ON eine Zeitdauer eines Einschaltzyklus des elektromagnetischen Leerlauf steuerventils 13 und T eine Zykluszeitdauer ist. Das Tast verhältnis ist dem Öffnungsgrad des elektromagnetischen Leerlaufsteuerventils 13 proportional.

Wenn sich andererseits die Drosselklappe 4 in Schritt S 140 nicht in der Leerlaufstellung befindet oder in Schritt S 141 bestimmt wird, daß die Maschine nicht ausreichend warmge laufen ist, wird der effektive Leitungsquerschnittswert Q _ISC der Leerlaufsteuerventilleitung mit einem vorbestimm ten Wert Q _OPEN vorgegeben, der der effektive Soll-Öffnungs querschnitt zum Zeitpunkt der Offensteuerung in Schritt S 149 ist. Nachdem der vorbestimmte Wert Q _OPEN vorgegeben ist, wird in Schritt S 148 der oben beschriebene Vorgang ausgeführt. Damit ist die Leerlaufdrehzahleinstellung be endet.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 der Ablauf von Schritt S 17 von Fig. 3 beschrieben.

In Schritt S 170 wird eine eindimensionale Map von WT gemäß Fig. 9 auf der Basis der vorher ausgelesenen Daten des Kühlwassertemperaturwerts WT erstellt. Dann wird der effek tive Leitungsquerschnitt Q _FIA(WT) der ersten Schnelleer laufluftventilleitung, der dem effektiven Leitungsquer schnitt der Schnelleerlaufluftventilleitung 6 a entspricht (der durch das Ventil 7 gegeben ist), gebildet. Der Wert von WT ist dem Wert Kvon Q _FIA umgekehrt proportional. D. h., mit steigender Temperatur des Kühlwassers 8 tendiert das Schnelleerlaufluftventil 7 zum Schließen.

In Schritt S 171 wird bestimmt, ob der Klimaanlagenschalter 12 die EIN-Stellung hat. Wenn nicht, wird die Klimaanlagen- Bypassleitung 9 von dem Klimaanlagen-Leerlauferhöhungsven til 11 vollständig geschlossen. Infolgedessen wird der effektive Leitungsquerschnittswert Q _BYPS der Bypassluft leitung, dessen Wert dem effektiven Leitungsquerschnitt der Bypassluftleitung 6 entspricht, in Schritt S 172 gebildet durch Addition des effektiven Leitungsquerschnittswerts Q _FIA der Schnelleerlaufventilleitung und des effektiven Leitungsquerschnittswerts Q _ISC der Leerlaufsteuerventillei tung. Wenn der Schalter 12 die EIN-Stellung hat, ist die Klimaanlagen-Bypassleitung 9 von dem entsprechenden Ventil 11 vollständig geöffnet. Infolgedessen wird der Wert Q _BYPS in Schritt S 173 erhalten durch Addition des Werts Q _FIA des Werts Q _ISC und eines effektiven Leitungsquerschnitts werts Q _A/C der Klimaanlagen-Bypassleitung, deren Wert dem effektiven Leitungsquerschnitt der Klimaanlagen-Bypasslei tung 9 entspricht.

In Schritt S 174 wird ein Koeffizient A auf der Basis des effektiven Leitungsquerschnittswerts Q _BYPS der Bypassluft leitung, der bereits gebildet ist (bei der Bildung des Koeffizienten A gilt, wenn a oder k und q Konstanten sind, A=a×Q _BYPS² oder A=k×(Q _BYPS-q)), und eines Druck differenzwerts Δ Pb, der eine Druckdifferenz (einen Druck verlust) zwischen dem erfaßten Ansaugdruck und einem ge schätzten Ansaugdruck bezeichnet, unter Anwendung der fol genden Gleichung (1) berechnet:

wobei Pa ein in Schritt S 16 (Fig. 3) erhaltener Atmosphä rendruckwert und Pb′ ein in Schritt S 11 (Fig. 3) ausgele sener Ansaugdruckwert ist.

In Schritt S 175 wird ein Ansaugdruck-Schätzwert Pb, der einen Ist-Ansaugdruck bezeichnet, aus der Differenz zwi schen dem Ansaugdruckwert Pb′ und dem Druckdifferenzwert Δ Pb berechnet. Damit ist der Ablauf von Schritt S 17 be endet.

Die Fig. 10 und 11 zeigen Ergebnisse von Experimenten zur Einführung der obigen Gleichung (1). Auf der Abszisse ist jeweils der effektive Bypassluftleitungsquerschnitt Q _BYPS der Bypassluftleitung 6 aufgetragen, und auf der Ordinate ist jeweils der Druckdifferenzwert Δ Pb zwischen dem An saugdruckwert Pb′ vom Drucksensor 14 und dem Ist-Ansaug druckwert Pb aufgetragen, wobei ein Druckdifferenzwert Pa-Pb zwischen einem Atmosphärendruckwert Pa und einem Ist-Ansaugdruckwert Pb als Parameter genützt wird. Der Ist-Ansaugdruckwert Pb wird erhalten durch Messen des An saugdrucks an der Außenseite des Auslasses der Bypassluft leitung 6 mit gleicher Empfindlichkeit und Verstärkung wie bei der Erfassung des Ansaugdruckwerts Pb′.

Fig. 10 zeigt eine Änderung in parabolischer Form, so daß eine Beziehung Δ Pb=a×Q _BYPS²×(Pa-Pb) ² erhalten wird. Wenn Pb durch Anwendung von A=a×Q _BYPS² und Δ Pb=Pb′-Pb eliminiert wird, wird die obige Gleichung (1) erhalten.

In Fig. 11 haben Q _BYPS und Δ Pb eine Proportionalitätsbe ziehung aufgrund von Q _BYPS=q. Aus der Figur kann eine Beziehung Δ Pb=k×(Q _BYPS-q)×(Pa-Pb) ² erhalten wer den. Wenn Pb durch Anwendung von A=k×(Q _BYPS-q) und Δ Pb=Pb′-Pb eliminiert wird, wird die obige Gleichung (1) erhalten.

Fig. 12 erhält man durch Auftragen von unter Anwendung der obigen Gleichung (1) erhaltenen Werten, wobei auf der Abszisse Pa-Pb′ und auf der Ordinate Δ Pb aufgetragen ist und Q _BYPS als Parameter verwendet wird. Mit zunehmender Differenz zwischen dem Atmosphärendruckwert Pa und dem An saugdruckwert Pb′ oder mit größer werden dem effektivem Leitungsquerschnitt Q _BYPS der Bypassluftleitung wird der Druckdifferenzwert zwischen dem Ansaugdruckwert Pb′ und dem Ansaugdruck-Schätzwert Pb fortschreitend (in parabolischer Form) groß.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Dabei wird ein Ansaugdruck-Schätzwert Pb durch Berechnung anstelle der Verarbeitung gemäß Fig. 5 erhalten. In Fig. 13 wird Δ Pb in Schritt S 176 unter Anwendung der folgenden Gleichung be rechnet:

Δ Pb = K(WT) × (Pa-Pb′-p), (2)

wobei die Differenz zwischen dem Atmosphärendruckwert Pa und dem Ansaugdruck Pb′ einen vorbestimmten Wert p über steigt. Wenn Pa-Pb′ kleiner als der vorbestimmte Wert p ist, dann gilt Δ Pb=0. Der Koeffizient K(WT) in Gleichung (2) wird vorher in Form einer eindimensionalen Map des Kühlwassertemperaturwerts TW gespeichert. In Schritt S 177 wird aus Pb=Pb′ Δ Pb ein Ansaugdruck-Schätzwert Pb be rechnet. Damit ist der Ablauf von Fig. 3 beendet.

Fig. 14 zeigt eine Näherungskurve als Ergebnis von Experi menten zur Einführung der obigen Gleichung (2), wobei auf der Abszisse der Druckdifferenzwert Pa-Pb′ zwischen dem Atmosphärendruckwert Pa und dem Ansaugdruckwert Pb′ aufge tragen ist, während auf der Ordinate der Druckdifferenzwert Δ Pb zwischen dem Ansaugdruckwert Pb′ und dem Ist-Ansaug druckwert Pb aufgetragen ist und der effektive Leitungs querschnitt Q _FIA der Schnelleerlaufluftventilleitung als Parameter verwendet ist. Wenn in Fig. 14 Pa-Pb′ ≧ p, dann ist Δ Pb=0, und wenn Pa-Pb′ ≧ p, dann ist Pa-Pb′ pro portional Δ Pb. Der Gradient der Linie in der Proportional beziehung wird groß mit steigendem Q _FIA (in diesem Fall sind Q _ISC und Q _A/C vernachlässigt). Da Q _FIA auf dem Kühl wassertemperaturwert WT basiert, hängt der Gradient von WT und somit K(WT) ab. Wenn daher Pa-Pb′ ≧ p, erhält man die Beziehung der obigen Gleichung (2)

Δ Pb = K(WT) × (Pa-Pb′-p).

Die Gleichung (2) beim zweiten Ausführungsbeispiel erlaubt eine schnelle Berechnung im Gegensatz zu Gleichung (1) des ersten Ausführungsbeispiels, weil der Aufbau der Gleichung einfach ist.

Bei dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel kann der Ablauf des Schritts S 15 oder S 16 durch die Maßnahme ersetzt werden, daß ein Atmosphärendrucksensor zur Aufnahme des Atmosphärendrucks so angeordnet wird, daß ein Meßwert des Sensors ausgelesen werden kann.

Das Flußdiagramm von Fig. 15 zeigt den Ablauf der Haupt routine bei einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfin dung. Die Hauptroutine ist in Form eines Programms in einer Steuereinheit 25 gespeichert, die ebenso aufgebaut ist wie in Fig. 1.

Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel entfällt der Vorgang der Erfassung des Atmosphärendrucks, der in Schritt S 15 und Schritt S 16 des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 3) durch geführt wird, und stattdessen wird der Atmosphärendruckwert auf einen vorher bestimmten Wert P ₇₆₀ festgelegt, der 760 mmHg (1 at) entspricht, und anstelle von Schritt S 17 wird eine Operation entsprechend Schritt S 17 a durchgeführt. In Fig. 15 sind für gleiche Teile des Ablaufs wie in Fig. 3 gleiche Bezugszeichen verwendet, und eine erneute Beschrei bung entfällt.

In den Schritten S 10- S 13 werden nacheinander eine Ist-Dreh zahl Ne, ein Ansaugdruckwert Pb′, ein Kühlwassertemperatur wert WT und ein Drosselklappenöffnungsgradwert R ausge lesen.

In Schritt S 14 wird die Fig. 4 entsprechende Operation der Leerlaufdrehzahleinstellung durchgeführt.

In Schritt S 17 a erfolgt die Berechnung eines Ansaugdruck- Schätzwerts Pb gemäß Fig. 16. Dann wird in Schritt S 17 ein Füllungsgrad C _EV(Ne,Pb) gebildet. Ein Maschinenwarmlauf- Erhöhungskoeffizient C _WT(WT) wird in Schritt S 19 gebildet. Eine Einspritzventil-Antriebszeit τ wird in Schrit S 20 aus einer Gleichung τ=K×Pb×C _EV×C _WT berechnet.

Anschließend wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 der Ablauf der Berechnung des Ansaugdruck-Schätzwerts Pb beschrieben. Dabei bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 5 gleiche Vorgänge, und diese werden nicht nochmals erläu tert. Die Reihe von Abläufen von Fig. 16 entspricht Fig. 5 mit der Ausnahme, daß in Schritt S 174 a anstelle von Schritt S 174 in Fig. 5 ein Druckwert P ₇₆₀ entsprechend 760 mmHg als Atmosphärendruckwert Pa verwendet wird. Dabei wird in Schritt S 174 a ein Wert Δ Pb erhalten durch Substitution des vorher bestimmten Werts P ₇₆₀ für Pa in der obigen Gleichung (1).

Die Fig. 17 und 18 sind Diagramme, die Ergebnisse von Ex perimenten zum Erhalt von Δ Pb für Schritt S 174 zeigen, wobei ein Parameter P ₇₆₀-Pb anstelle des Parameters Pa-Pb, der in der Beschreibung zu den Fig. 10 und 11 verwendet wird, benützt wird. In der Beschreibung der Fig. 10 und 11 wird, wenn man Fig. 10, Fig. 11 und Pa jeweils durch Fig. 17, Fig. 18 und P ₇₆₀ ersetzt, die Gleichung für Δ Pb für Schritt S 174 a erhalten.

In dem Diagramm von Fig. 19 ist die Gleichung (1) aufge tragen, wobei Pa durch P ₇₆₀ ersetzt ist. Pa auf der Abszis se von Fig. 12 ist durch P ₇₆₀ ersetzt. Die Kurve von Fig. 19 hat den gleichen Verlauf wie in Fig. 12.

Fig. 20 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfin dung. Die Abläufe bei diesem Ausführungsbeispiel sind die gleichen wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme, daß ein 760 mmHg entsprechender Druckwert P ₇₆₀ in Schritt S 176 a anstelle des Atmosphärendrucks Pa in Schritt S 176 von Fig. 13 verwendet wird. Wenn in Schritt S 176 a P ₇₆₀-Pb′ ≧ p, so erhält man Δ Pb aus Δ Pb=K(WT)×(P ₇₆₀-Pb′-p). Wenn dagegen P ₇₆₀-Pb′ < p, so wird Δ Pb = 0 bestimmt. In Schritt S 177 wird aus Pb = Pb′-Δ Pb ein Ansaugdruck-Schätzwert Pb be rechnet.

Das Diagramm von Fig. 21 zeigt das Ergebnis von Experimen ten zum Erhalt der Gleichung von Δ Pb in Schritt S 176 a. Das Diagramm entspricht demjenigen von Fig. 14 mit der Ausnah me, daß P ₇₆₀-Pb anstelle von Pa-Pb′ auf der Abszisse aufgetragen ist. Infolgedessen kann die Gleichung für Δ Pb für Schritt S 176 a erhalten werden, indem Fig. 21 anstelle von Fig. 14 und P ₇₆₀ anstelle von Pa in der Beschreibung von Fig. 14 verwendet werden.

Bei dem vierten Ausführungsbeispiel kann Δ Pb gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel schnell erhalten werden, weil die Gleichung von Δ Pb vereinfacht ist.

Bei den ohigen Ausführungsbeispielen kann das Leerlauf steuerventil von jedem gewünschten Typ sein, solange ein effektiver Querschnitt geschätzt werden kann; z. B. kann es sich um ein von einem Schrittmotor angetriebenes Ventil handeln.

Es ist ferner möglich, den Ansaugdruckwert in gleicher Weise wie bei den obigen Ausführungsbeispielen zu schätzen, wenn das elektromagnetische Leerlaufsteuerventil auch die Funktion des Schnelleerlaufluftventils oder des Klimaan lagen-Leerlauferhöhungsventils hat.

Gemäß der Erfindung wird also ein Ansaugdruck auf der Basis eines Druckmeßwerts geschätzt, der durch Messung eines Drucks in einer Bypassluftleitung und eines Schätzwerts des effektiven Leitungsquerschnitts der Leitung erhalten wird, und eine Kraftstoffeinspritzmenge wird auf der Basis des geschätzten Werts des Ansaugdrucks berechnet. Infolgedessen kann der Drucksensor vor dem möglichen Eindringen von Was ser oder Kraftstoff geschützt werden, und ein richtiges Kraftstoff-Luft-Verhältnis kann jederzeit erhalten werden. Ferner können ein guter Wirkungsgrad des Kraftstoffver brauchs und gutes Fahrverhalten in geeigneter Weise auf rechterhalten werden.

Die Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge durch Schätzung des Ansaugdrucks unter Nutzung eines Atmosphärendruckwerts erlaubt es ferner, ein geeignetes Kraftstoff-Luft-Verhält nis ohne Rücksicht darauf zu erhalten, ob das Fahrzeug in großer oder geringer Höhe fährt.

Claims

1. Kraftstoffüberwachungsvorrichtung für eine Brennkraft maschine,
gekennzeichnet durch
einen Drucksensor (14), der einen Druck in einer Bypass luftleitung (6) aufnimmt, die eine Drosselklappe (4) in einem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine umgeht,
eine erste Schätzeinrichtung, die einen dem effektiven Querschnitt der Bypassluftleitung entsprechenden Wert schätzt,
eine zweite Schätzeinrichtung, die einen Druck in einem Ansaugrohr des Ansaugsystems auf der Basis eines vom Druck sensor aufgenommenen Druckwerts und eines von der ersten Schätzeinrichtung gebildeten Schätzwerts des effektiven Leitungsquerschnitts schätzt, und
eine Operationseinrichtung, die auf der Basis eines von der zweiten Schätzeinrichtung gebildeten Schätzwerts des Ansaugdrucks eine Kraftstoffeinspritzmenge berechnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Atmosphärendrucksensor zur Messung eines Atmo sphärendrucks,
wobei die zweite Schätzeinrichtung einen Druck im An saugrohr des Ansaugsystems auf der Basis des vom Atmosphä rendrucksensor gemessenen Atmosphärendrucks, des vom Druck sensor gemessenen Druckwerts und des Schätzwerts des effek tiven Leitungsquerschnitts schätzt.