DE4019160C2 - Mehrstoffmaschinensteuerung mit Verriegelung eines Treibstoffsteuerparameters - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treibstoffsteuerung für eine Maschine eines Kraftfahrzeugs mit einem Treibstoff­ tank, in dem sich ein Flüssigtreibstoffgemisch aus ersten und zweiten brennbaren Treibstoffen mit unterschiedlichem volumetrischem Wärmeinhalt befindet; mit einem Treibstoff- Zusammensetzungsfühler, der in Abhängigkeit von einem physi­ kalischen Parameter des Treibstoffgemischs ein Treibstoff- Zusammensetzungssignal erzeugt, das die Relativanteile des ersten bzw. zweiten Treibstoffs im Treibstoffgemisch bezeich­ net; und mit einem Einleitmittel, welches flüssiges Treib­ stoffgemisch und Luft der Maschine in einem gewünschten Luft/Treibstoffverhältnis zuleitet und in einer ersten Ma­ schinenbetriebsart aus dem Treibstoff-Zusammensetzungssignal einen Treibstoff-Steuerparameter ableitet sowie aus dem Treibstoff-Steuerparameter eine für das gewünschte Luft/Treibstoffverhältnis erforderliche Treibstoffmenge bestimmt, während das Einleitmittel in einer zweiten, an die erste Maschinenbetriebsart anschließenden Maschinenbetriebs­ art das gewünschte Luft/Treibstoffverhältnis als im wesent­ lichen stöchiometrisches Verhältnis bestimmt sowie dieses gewünschte Luft/Treibstoffverhältnis mit Unterstützung durch einen Luft/Treibstoff-Verhältnisfühler in einem Re­ gelbetrieb aufrechterhält.

Eine derartige Treibstoffsteuerung ist aus der US-PS 4 706 630 bekannt. Es gibt jedoch auch Betriebszustände der Maschine, die von der Treibstoffversorgung her recht stabil sind, bei denen jedoch die Stabilität durch wieder­ holte kleine Änderungen oder Schwankungen des Treibstoff­ zusammensetzungs-Signals gestört werden kann. Diese Ände­ rungen können auftreten infolge von Digitalisierungstehlern und elektrischem Rauschen in dem Treistoffzusammensetzungs-Signal, wie es der Treibstoffsteuerung zugeführt wird. Zu den Maschinenbetriebszuständen, bei denen diese Änderungen unerwünscht sind, wird allgemein die Treibstoffregelung bei einem stöchiometrischen Gemisch in Abhängigkeit von einem im Auspuff angebrachten Fühler für das Luft/Treibstoff-Verhält­ nis gehören. Falls das ohne Rückkopplung arbeitende Treib­ stoffsteuerteil der Einführvorrichtung eine minimale Treib­ stoffänderung äquivalent zu 0,1 Luft/Treibstoff-Verhältnis­ werten bei einem bestimmten Eingangssignal vom Treistoff­ zusammensetzungs-Fühler ergibt, kann die Regelung einen be­ trächtlichen Anteil der Zeit damit zubringen, daß sie dem Steuerteil des Systems nachspürt und einen Ausgleich ver­ sucht. Obwohl diese Probleme überwunden werden können durch Verwendung einer Treibstoffsteuerung mit Computersteuerhard­ ware, die größere Leistung und feinere Auflösung besitzt, sind zur Zeit damit beträchtliche zusätzliche Kosten verbun­ den, die für das Problem zu aufwendig erscheinen.

Aus der US-PS 4 391 253 ist ebenfalls eine Treibstoffsteue­ rung für eine Maschine eines Kraftfahrzeuges mit einem Treib­ stoff-Zusammensetzungsfühler bekannt, dessen Ausgangssignal bei der Bestimmung der für ein gewünschtes Luft/Treibstoff­ verhältnis erforderlichen Treibstoffmenge verwendet wird. Bei dieser bekannten Treibstoffsteuerung wird sowohl in der ersten als auch in der zweiten Maschinenbetriebsart stets der aktuelle Alkoholanteil im Treibstoff gemessen und der so ermittelte aktuelle Treibstoff-Zusammensetzungswert verwen­ det, um die für ein gewünschtes Luft/Treibstoffverhältnis erforderliche Treibstoffmenge zu bestimmen. Dieser aktuelle Wert wird zwar mit einem konstanten Korrekturwert korri­ giert, bleibt selbst aber veränderlich. Auch bei dieser bekannten Treibstoffsteuerung treten daher schnelle Schwan­ kungen des Treibstoff-Zusammensetzungswertes aufgrund von Digitalisierungsfehlern oder elektrischem Rauschen auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Treibstoffsteuerung für eine Maschine eines Kraftfahr­ zeuges anzugeben, bei welcher die Anpassung an das gewünsch­ te Luft/Treibstoffverhältnis gegenüber bekannten Treibstoff­ steuerungen der genannten Art verbessert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Einleitmittel des weiteren ein Festhalten des Wertes des Treibstoff-Steuerpara­ meters, wie er am Ende der ersten Maschinenbetriebsart vor­ liegt, bewirkt, um diesen festgehaltenen Wert bei der Bestim­ mung der Treibstoffmenge, die für das gewünschte Luft/Treib­ stoffverhältnis erforderlich ist, während der gesamten zwei­ ten Maschinenbetriebsart zu verwenden.

Wie sich herausgestellt hat, beruht die unerwartet schlechte Anpassung des Luft/Treibstoffverhältnisses an den gewünsch­ ten Wert im sogenannten "closed loop"-Betrieb darauf, daß beim Treibstoff-Zusammensetzungssignal Änderungen oder Schwankungen auftreten, die nicht im Zusammenhang mit tat­ sächlichen Änderungen der Treibstoffzusammensetzung stehen, sondern beispielsweise infolge von Digitalisierungsfehlern oder elektrischem Rauschen auftreten. Diese Schwankungen des Treibstoff-Zusammensetzungssignals führen zu Störungen des "closed loop controlling" mit der entsprechenden negati­ ven Auswirkung auf die Abgasemissionen.

Durch das Festhalten des Wertes des Treibstoff-Steuerparame­ ters, wie er am Ende der ersten Maschinenbetriebsart vor­ liegt, und die Verwendung dieses festgehaltenen Wertes bei der Bestimmung der Treibstoffmenge, die für das gewünschte Luft/Treibstoffverhältnis erforderlich ist, während der gesamten zweiten Maschinenbetriebsart können keine derarti­ gen Änderungen oder Schwankungen auftreten, die zu einer Ver­ schlechterung der Anpassung führen würden; denn es wird ja bei der Bestimmung der erforderlichen Treibstoffmenge ein konstanter Wert für den Treibstoff-Steuerparameter verwen­ det, nämlich der genannte festgehaltenen Wert. Dieser Wert gibt die tatsächliche Treibstoffzusammensetzung sehr exakt wieder, da er zu einem Zeitpunkt ermittelt wurde, zu dem be­ reits stabile Maschinenbetriebsbedingungen und insbesondere eine nahezu konstante Treibstoffzusammensetzung vorliegen. Im Gegensatz zu den bekannten Treibstoffsteuerungen der gat­ tungsgemäßen Art wird also bei der erfindungsgemäßen Treib­ stoffsteuerung während der zweiten Maschinenbetriebsart nicht der aktuelle vom Treibstoff-Zusammensetzungsfühler ge­ lieferte Wert zur Bestimmung des Luft/Treibstoffverhältnis­ ses verwendet, sondern der Wert, den der Treibstoff-Zusammen­ setzungsfühler am Ende der ersten Maschinenbetriebsart gelie­ fert hat und der vom Einleitmittel zu diesem Zweck festgehal­ ten wurde.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es wird auf unsere am gleichen Tag eingereichten, mit dieser Anmeldung im Zusammenhang stehenden Patentanmeldungen verwie­ sen mit den Aktenzeichen P 40 19 187.7, P 40 19 188.5, P 40 19 189.3, P 40 19 161.3 und P 40 19 159.1.

Die vorliegende Erfindung wird beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Treibstoff­ steuerung,

Fig. 2 ein schematisches Schaltbild einer Steuerung zur Ver­ wendung in dem Fahrzeug nach Fig. 1,

Fig. 3 bis 6 Fließdiagramme für den Betrieb der Steuerung aus Fig. 2,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Dampfbildungsrate im Treibstofftank eines Kraftfahrzeuges mit einem Treib­ stoff, der ein Gemisch aus Benzin und Methanol ist, und

Fig. 8 ein Flußdiagramm einer Abwandlung der Treibstoffsteu­ erung und des Betriebs nach vorangehenden Figuren.

Nach Fig. 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit einer Verbrennungs­ kraftmaschine 11 in einem Motorabteil 12 versehen, wobei die Maschine 11 Treibstoff von einem Treibstofftank am anderen ende des Kraftfahrzeuges über eine Treibstoffleitung 15 erhält und überschüssigen Treibstoff durch eine Rückleitung 14 zum Treibstofftank 13 zurückführt. Die Treibstoffleitung 15 enthält einen Fühler 16 für die Treibstoffzusammenset­ zung, der im Motorabteil 12 an einer Stelle in der Nähe der Maschine 11 angeordnet ist. Der Fühler 16 für die Treibstoff­ zusammensetzung erzeugt ein für die Relativanteile von Alko­ hol und Benzin in dem durchströmenden Treibstoff bezeichnen­ des Signal. Es sind verschiedene derartige Fühler bekannt, doch ist der bevorzugte Fühler ein kapazitiver dielektri­ scher Sensor, der die Dielektrizitätskonstante des Treib­ stoffs mißt. Ein solcher Fühler ist insoweit als universal anzusehen, als er ein Ausgangssignal für ein Gemisch mit ir­ gendeinem Alkohol, wie Ethanol, Methanol usw. wie auch für verschiedene Motortreibstoff-Additive ergibt. Ein Fühler, der hier Verwendung finden kann, ist ein kapazitiver dielek­ trischer Konstant-Treibstoffzusammensetzungsfühler, wie er in der US-PS 4 915 084 beschrieben ist, eingereicht am 7.11.1988 von Eugene V. Gonze, und dem Anmelder dieser An­ meldung überschrieben. Ein normaler Treibstoffdampf-Sammelbe­ hälter 17 ist über eine Dampfleitung 18 an dem Treibstoff­ tank 13 angeschlossen, um Dampf von diesem aufzunehmen, und mit hat eine weitere Dampfleitung 19, die zum Einführungssy­ stem der Maschine 11 führt.

Der Betrieb der Maschine 11 wird durch eine (elektronische) Steuerung 20 gesteuert, die in der gezeigten Weise hinten im Motorabteil, aber auch an anderen geeigneten Stellen angeord­ net sein kann. Die Steuerung 20 kann ein programmierter Digi­ talcomputer sein, wie sie gegenwärtig für die Maschinensteu­ erung in Kraftfahrzeugen benutzt werden. Diese Art von Steue­ rungen ist gut bekannt und umfaßt einen Mikroprozessor, RAM- und ROM-Speicher und die zugehörige Eingabe/Ausgabe-Verschal­ tung, wobei ein entsprechendes Programm im ROM gespeichert ist, um den Empfang von Eingangsinformation von verschiede­ nen Fühlern, die Ausführung von Berechnungen und den Werte­ aufruf sowie Ausgangsbefehle an verschiedene Stellglieder der maschinenbezogenen Bestandteile zu koordinieren.

Die Steuerung 20 ist in Fig. 2 mit ihren verschiedenen Einga­ be/Ausgabe-Verbindungen zu unterschiedlichen maschinenbezoge­ nen Bestandteilen dargestellt. Die Steuerung 20 erhält Kraft­ fahrzeug-Batteriespannung von einer Batterie 50 am Eingang BAT und ist am Eingang GND mit Masse verbunden. Die Steue­ rung 20 enthält selbstverständlich auch eine übliche Lei­ stungsversorgungsschaltung (die hier nicht gezeigt ist), um eine eigene geregelte Betriebsspannung aus der Abgabespan­ nung der Batterie 50 von typischerweise 9 bis 16 V abzulei­ ten, zu der ja tatsächlich die gesamte Leistungsversorgung des Fahrzeuges gehört mit dem maschinengetriebenen Drehstrom­ generator und Spannungsregler.

Die Steuerung 20 erhält ein IGN-Eingangssignal vom Zündschal­ ter des Kraftfahrzeuges, das einen Wert bei geschlossenem Zündschalter und einen anderen bei geöffnetem Zündschalter besitzt. Sie kann ein Kühlmitteltemperatur-Eingangssignal TCOOL von einem Kühlmitteltemperaturfühler 21, ein KNOCK-Ein­ gangssignal von einem Klopffühler 22, ein Luftmassenströ­ mungs-Eingangssignal MAF von einem Luftmassen-Strömungsfüh­ ler 23, ein Motordrehzahlsignal RPM von einem Maschinendreh­ zahlfühler 24, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal VSS vom Fahrzeugtachofühler 25, ein Gaspedalstellungssignal TPS vom Gaspedalfühler 26, ein Ansaug-Absolutdrucksignal MAP von einem entsprechenden Fühler 27, ein Ansaug-Lufttemperatursig­ nal MAT von einem Lufttemperaturfühler 28, ein Sauerstoff- Fühler-Eingangssignal OXY von einem Abgas-Zusammensetzungs­ fühler 29, ein Treibstoffzusammensetzungs-Eingangssignal ALC vom Treibstoffzusammensetzungs-Fühler 16 und ein Treibstoff­ temperatur-Eingangssignal FTS von einem Treibstofftempera­ tur-Fühler 30 enthalten, die letztere in dem Einsatz des Treibstoffzusammensetzungs-Fühlers 16 enthalten sind.

Weiter besitzt nach Fig. 2 die Steuerung 20 einen Ausgang INJ1 zur gleichzeitigen Steuerung der Maschinen-Treibstoffin­ jektoren 31 bis 33 und einen Ausgang INJ2 zur gleichzeitigen Steuerung der Maschinen-Treibstoffinjektoren 34 bis 36. Weiter ist ein Behälterablaßsteuerungs-Signalausgang CCP vor­ handen, der das Einschaltverhältnis eines CCP-Magneten 37 im Treibstoffdampf-Sammelbehälter 17 steuert. Die Steuerung 20 besitzt weiter einen EGR-Ausgang (Abgas-Rückführungsausgang) zu einem EGR-Magneten 38 eines EGR-Ventils 40, und einen Ein­ gang für ein Ventilstellungs-Rückleitsignal PINT, das von einem von der Ventilstellung abhängigen Potentiometer 41 im EGR-Ventil 40 kommt. Das auf die Ventilstellung reagierende Potentiometer 41 erhält eine konstante 5 V-Referenzspannung gegen Masse. Die Steuerung 20 gibt weiter ein Treibstoffpum­ penrelais-Ansteuersignal FPRD an eine Beaufschlagungsspule 43 eines Treibstoffpumpenrelais für eine Treibstoffpumpe 45 im Treibstofftank 13 ab und enthält ein Treibstoffpumpen-Ein­ gangssignal PPSW von einem Maschinenöldruckschalter 46, durch den der Anker 47 des Treibstoffpumpenrelais mit der Batterie 50 verbunden ist, wenn das Treibstoffpumpenrelais nicht beaufschlagt ist.

Der Treibstoff für die Maschine 11 wird von dem Treibstoff­ tank 13 der Treibstoffpumpe 45 durch die Treibstoffleitung 15 zu einer normalen standardmäßigen Treibstoffeinspritzvor­ richtung für die Maschine 11 geleitet, die die Maschinen­ treibstoffinjektoren 31 bis 36 enthält. Die Treibstoffpumpe 45 kann eine Druckregelvorrichtung enthalten, um der Maschi­ ne 11 Treibstoff mit konstantem Druck zuzuführen, wobei über­ schüssiger Treibstoff zum Treibstofftank 13 rückgeführt wird. Alternativ können einige Ausführungen, insbesondere die mit Bezug auf Fig. 8 beschriebene, eine variable Treib­ stoffpumpen-Drucksteuerung besitzen, bei der ein Ausgangssig­ nal FPS eine Leistungsversorgung mit variabler Spannung steu­ ert, um die Treibstoffpumpe mit gesteuerter Drehzahl anzu­ treiben und so einen gesteuerten variablen Treibstoffdruck zu schaffen.

Wenn die Steuerung 20 ein Injektor-Öffnungssignal am Ausgang INJ1 oder INJ2 ausgibt, werden die jeweiligen Maschinentreib­ stoffinjektoren geöffnet, um unter dem regulierten Druck der Treibstoffpumpe 45 stehende Treibstoff in die Treibstoffein­ spritzdurchlässe der Maschine 11 in der Nähe der Maschinenzy­ linder-Einlaßventile einzuspritzen. Die Maschinen-Treibstoff­ injektoren schließen, wenn das Injektoröffnungssignal auf­ hört, und beenden damit die Treibstoffzulieferung. Der Treib­ stoff wird deshalb in Impulsen mit gesteuerten Zeitlänge ein­ gespritzt, während derer eine konstante Nennströmung be­ steht, und man kann deshalb annehmen, daß der zugelieferte Treibstoff von der Impulslänge abhängt. Bei der gezeigten be­ stimmten Maschine 11 werden normalerweise alle Maschinen­ treibstoffinjektoren 31 bis 36 gleichzeitig einmal pro Kur­ belwellenumdrehung beaufschlagt, wobei jeder Maschinentreib­ stoffinjektor die Hälfte seiner gesamten errechneten Treib­ stoffmenge (während der Hälfte der insgesamt errechneten Im­ pulslänge) pro Maschinenzyklus bei jeder Beaufschlagung lie­ fert. Die dargestellte Maschine 11 ist eine Sechszylinderma­ schine mit einem Maschinentreibstoffinjektor pro Zylinder. Da für einen vollständigen Zyklus bei der Sechszylinderma­ schine zwei Kurbelwellenumdrehungen erforderlich sind, lie­ fert jeder Maschinentreibstoffinjektor 31 bis 36 normalerwei­ se die volle errechnete Treibstoffmenge für jeden Zyklus in zwei Kurbelwellenumdrehungen.

Die Luft wird zu den Zylindern der Maschine 11 durch ein Standardluftfilter in die gleiche Standardeinlaßvorrichtung eingelassen, wobei die Luftströmung durch ein Drosselventil gesteuert und durch den MAF-Fühler 23 erfaßt wird, während die Lufttemperatur durch den MAT-Fühler 28 erfaßt wird. Der Drosselstellungsfühler 26 erfaßt die Lage des eben beschrie­ benen Drosselventils und der MAP-Fühler 27 erfaßt den Druck in der Einlaßvorrichtung in Strömungsrichtung hinter dem Drosselventil. Das Ausgangssignal IAC kann benutzt werden, um eine Leerlaufluft-Strömungsvorrichtung 48 zu steuern, ent­ weder durch Ändern der Lage eines Drosselanschlages oder durch Verstellen eines Ventils in einer Leerlaufluft-Umlei­ tung, wie dem Fachmann bekannt. Die Maschine 11 ist weiter mit einem Zündfunkensystem normalen Aufbaus und Betriebs aus­ gerüstet, soweit es diese Beschreibung betrifft, und dieses wird nicht weiter gezeigt und beschrieben.

Im allgemeinen wird die Treibstoffzuführung zur Maschine 11 durch die Anwesenheit von Alkohol im Treibstoff auf zweier­ lei Weise beeinflußt. Die erste ist der unterschiedliche Vo­ lumenwärmeinhalt und aus diesem Grunde unterschiedliche stö­ chiometrische Luft/Treibstoff-Verhältnis der verschiedenen Treibstoffe wie Methanol und Benzin. Die Maschine 11 ist so ausgelegt, daß sie normalerweise mit einem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis von 14,6 zur optimalen Verbren­ nung von Benzin in Übereinstimmung mit einem Dreiwege-Kataly­ satorwandler und einer Treibstoffregelung mit einem Sauer­ stoff-Fühler im Auspuff arbeitet; das entsprechende stöchio­ metrische Luft/Treibstoffverhältnis bei Methanol beträgt da­ gegen 6,5. Deswegen sollte die Injektorimpulslängenberech­ nung normalerweise für das sich ändernde stöchiometrische Luft/Treibstoff-Verhältnis des zu der Maschine 11 geliefer­ ten Treibstoffs abgewandelt werden, wie es durch einen Treib­ stoffzusammensetzungsfaktor ALC% bezeichnet wird, der von dem Fühlerausgangssignal ALC abgeleitet wird, wie später in dieser Beschreibung angeführt. Dadurch wird der unterschied­ liche volumetrische Wärmeinhalt der beiden Treibstoffe aus­ geglichen, wie allgemein dem Fachmann bekannt.

Die zweite Weise, mit der Alkohol die Treibstoffzulieferung zur Maschine 11 beeinflußt, ist die geänderte Viskosität z. B. bei unterschiedlichen Zusatzmengen von Methanol zu Ben­ zin und die Änderung der Viskosität des Treibstoffgemisches mit der Temperatur. Allgemein wird bei der normalen Berech­ nung der Treibstoffimpulslänge konstante Viskosität angenom­ men. Da die Viskosität jedoch die Treibstoffströmungsrate durch die Maschinentreibstoffinjektoren 31 bis 36 beein­ flußt, verändert sich dadurch die Gesamtmenge des bei einer bestimmten Impulslänge gelieferten Treibstoffs. Die jeweils errechnete Treibstoffimpulslänge sollte so auch mit einem Viskositätsfaktor nachgeführt werden, der eine Funktion des Treibstoffzusammensetzungs-Faktors ALC% und auch eine Funk­ tion der Treibstofftemperatur FTS ist. Dieser Viskositätsfak­ tor wird mit der gesamten Injektorimpulslänge multipliziert bis auf den Anteil, der die Korrekturgröße für die Injektor­ öffnung darstellt.

Beispielsweise nimmt die normale Treibstoffimpulslänge beim Anlassen NCRANKPW für Reinbenzin die folgende Form an:

NCRANKPW = BCPW + INJCORR,

wobei eine kalkulierte Grund-Anlaßimpulslänge BCPW mit einer Einspritzkorrektur-Länge INJCORR korrigiert wird. Die Grund­ dauer des Anlaßimpulses kann nach irgendeinem Algorithmus nach dem Stand der Technik berechnet werden, enthält jedoch allgemein mindestens einen Faktor, der von der Kühlmitteltem­ peratur TCOOL abhängt. Er wird geeicht auf Grundlage der be­ kannten Injektorströmungseigenschaften und der Viskosistät von Benzin bei einer vorbestimmten Treibstofftemperatur, um bei einem vorbestimmten Treibstoffdruck die erforderliche Treibstoffmenge zu schaffen, der durch den geregelten Treib­ stoffpumpendruck bestimmt wird. INJCORR wird hinzugefügt, um die Injektor-Öffnungszeit zu berücksichtigen. Dieser Term ist nicht auf den Treibstoff bezogen, da er die Äquivalent­ zeit darstellt, die der Maschinentreibstoffinjektor zum öff­ nen braucht, bevor die Treibstoffströmung beginnt, und des­ halb ist dieser Term eine Funktion der mechanischen und elek­ trischen Eigenschaften des Injektors. Er kann sich in Abhän­ gigkeit von der elektrischen Versorgungsspannung für die Ma­ schinentreibstoffinjektoren ändern, wird jedoch bei sich ändernder Treibstoffzusammensetzung nicht korrigiert.

Die Abwandlung der normalen Anlaßimpulslängengleichung zu einer gleichartigen Gleichung für eine Mehrstoff-Anlaßimuls­ länge MCRANKPW enthält so zwei Schritte. Der erste Schritt ist die Abwandlung der Grundanlaßimpulslänge zu einer Mehr­ stoff-Grundablaßimpulslänge MBCPW, die von der Treibstoff Zusammensetzung abhängt. Eine bequeme Art und Weise, diese Än­ derung auszuführen, besteht darin, die 2D-Wertetabelle des Kühlmitteltemperaturfaktors in eine 3D-Wertetabelle für die Kühlmitteltemperatur TCOOL und die Treibstoffzusammensetzung ALC% zu erweitern. Der zweite Schritt besteht darin, einen Viskositätsfaktor VISC für die modifizierte Grundimpulslänge zu schaffen:

MCRANKPW = (MBCPW) (VISC) + INJCORR.

Der Viskositätsmultiplikator VISC selbst wird von einer 3D-Wertetabelle als Funktion des Treibstoffzusammensetzungs­ faktors ALC% und der Treibstofftemperatur FTS abgeleitet und korrigiert die Viskositätsänderungen bei sich ändernden Ben­ zin/Alkohol-Anteilen im Treibstoff und die Viskositätsände­ rung eines alkoholhaltigen Gemisches mit der Temperatur, so daß die errechnete Treibstoffimpulslänge die korrekte Treib­ stoffmenge ergibt. Da die Treibstoffimpulslänge sich infolge der Viskositätsänderung des Treibstoffgemischs nicht notwen­ digerweise in der gleichen Weise ändert wie die Treibstoffim­ pulslänge infolge von Änderungen des stöchiometrischen A/F- Verhältnisses (A/F = air/fuel = Luft/Treibstoff) mit der Treibstoffzusammensetzung, und da die Treibstofftemperatur- Wertetabelle sich nur mit der Viskosität ändert, werden die beiden Korrekturen nicht in einer einzigen Wertetabelle kom­ biniert. Auf die Einspritzkorrekturlänge INJCORR wird keine Treibstoffzusammensetzungs-Korrektur angewendet, da diese nicht durch Treibstoffeigenschaften beeinflußt wird. Nach dem Anlassen der Maschine geht der Treibstoffalgorithmus allmählich von der angeführten Anlaß-Treibstoffgleichung zur normalen Treibstoffgleichung über, die einen normale Treib­ stoffinjektor-Impulslänge BPINJ in folgender Weise ergibt:

BPINJ = [(BPW)((BLM)(DE)+AE)](VISC) + CORRCL + INJCORR.

Bei der voranstehenden Gleichung ist
BPW die errechnete Grundimpulslänge,
BLM ein Blocklern-Multiplikator,
DE ein Verzögerungs-Magerungs-Multiplikator,
AE ein Beschleunigungs-Anreicherungsterm,
CORRCL ein Regelkorrekturterm,
INJCORR der Injektorkorrektorterm, und
VISC der Treibstoffviskositätsmultiplikator.

Es ist zu sehen, daß die normale Treibstoffgleichung zur Be­ rücksichtigung unterschiedlicher Treibstoffviskosität im we­ sentlichen in der gleichen Weise korrigiert wird, wie es bei der Anlaßtreibstoffgleichung der Fall war: d. h. der Hauptan­ teil der die Treibstoffmenge steuernden Impulslänge wird mit dem Viskositätskorrekturfaktor VISC multipliziert, der von einer Wertetabelle entsprechend der Treibstoffzusammenset­ zung ALC% und der Treibstofftemperatur FTS abgeleitet wird, während der Injektorkorrekturterm nicht beeinflußt wird. Wenn erwünscht, kann der Regelschleifen-Korrekturterm auch in Bezug auf Viskosität in folgender Weise kompensiert werden:

BPINJ = [(BPW)((BLM)(DE)+AE) + CORRCL](VISC) + INJCORR.

In diesem Fall wird der gesamte Anteil der die Treibstoffmen­ ge steuernden Impulslänge multipliziert mit dem Viskositäts­ korrekturfaktor. Es ist jedoch im allgemeinen nicht notwen­ dig, dies zu tun, da der Regelkorrekturfaktor eine Zuwachs­ größe ist, welche zur Annäherung an das tatsächlich erforder­ liche Luft/Treibstoff-Verhältnis hinzugefügt ist und keine mit offener Regelschleife errechnete Treibstoffmenge, und so viel weniger durch den Alkoholanteil beeinflußt wird.

Der Grundimpulslängenterm BPW kann abgeleitet werden von der Luftmassen-Strömungsrate, der Motordrehzahl, dem erwünschten Treibstoff/Luft-Verhältnis und der Injektor-Strömungsrate. Die Luftmassen-Strömungsrate in g Luft pro s und die inverse Motordrehzahl in Computertaktimpulsen pro Zylinder werden kombiniert und mit einer Konstanten multipliziert zu einer Lastvariablen LV8. Die Grundimpulslänge wird dann durch fol­ gende Gleichung gegeben:

BPW = K₁(LV8)(INJ)(F/A),

wobei K₁ die Maßstabkonstante, LV8 der eben definierte Last­ faktor, INJ die Injektorströmungsrate und F/A das gewünschte Treibstoff/Luft-Verhältnis, also das mit Maßstab versehene Inverse des Luft/Treibstoff-Verhältnisses ist. Bei der Be­ rechnung von BPW wird LV8 aus Motorbetriebsparametern wie nach dem Stand der Technik errechnet ohne Rücksicht auf Treibstoffzusammensetzung. Das gewünschte Treibstoff/Luft- Verhältnis F/A wird als geradlinige Interpolation zwischen den gewünschten Verhältniswerten für Benzin und Methanol (oder des sonst verwendeten Treibstoffs) aufgrund des erfaß­ ten Alkoholanteils ALC% berechnet. Die Injektorströmungsrate ist ein konstanter Term, der für die bestimmte Maschine ge­ eicht ist und von der Treibstoffviskosität für Benzin und In­ jektoreigenschaften abhängt. Der Fachmann für Maschinensteu­ erung wird sich bewußt sein, daß es andere grundsätzliche Ma­ schinentreibstoffsteueralgorithmen gibt, wie beispielsweise auf Motordrehzahl und auf einem Maschinenlastfaktor wie Abso­ lutdruck oder Unterdruck im Einlaßverteiler beruhende. Das jeweilige Verfahren zum Bestimmen der Grundimpulslänge ist für die hier beschriebene Erfindung nicht wesentlich. Der Blocklernmultiplikator BLM ist ein adaptiver Steuerterm, der im Speicher als eine Funktion des Maschinenbetriebszu­ standes gespeichert ist und benutzt wird, einen großen An­ teil der Regelung durch einen adaptiven Lernprozeß der Steu­ erung zu übertragen und so die erforderliche Regelkorrektur zu reduzieren. Der Betrieb solcher adaptiver Steuerungen ist nach dem Stand der Technik wohl bekannt und wird durch die Treibstoffzusammensetzung bis auf das nachfolgend angeführte nicht abgewandelt.

Der Verzögerungs-Magerungs-Multiplikator DE wird dazu be­ nutzt, die Treibstoffzufuhr während Verzögerungen zu verrin­ gern aufgrund der Drosselstellung und/oder anderer entspre­ chender Parameter. Der Multiplikator kann einen von Null ver­ schiedenen Wert haben, um Treibstoff zu reduzieren, oder kann gleich Null gesetzt werden, um die Treibstoffzufuhr an­ zuhalten. Der von Null verschiedene Wert wird mit einem Faktor von einer Wertetabelle aufgrund der Treibstoffzusam­ mensetzung ALC% und der Kühlmitteltemperatur nachgestellt. Für die beschriebene Maschine 11 nimmt der Wert DE bei reinem Benzin mit der Temperatur ab und steigt bei reinem Me­ thanol mit der Temperatur an. Treibstoffzusammensetzungen zwischen diesen Extremwerten erzeugen eine Mischung aus diesen Kurven. Wenn der Term DE zu Null wird, wird kein Treibstoff geliefert. Jedoch können am Ende der Treibstoff- Abstellzeit asynchrone Einleitimpulse geliefert werden, und die werden aufgrund von ALC% eingerichtet. Der Beschleuni­ gungs-Anreicherungsterm AE wird benutzt, zusätzlichen Treib­ stoff aufgrund einer positiven Änderung des Lastparameters LV8 während Beschleunigungsvorgängen zu schaffen. AE wird aufgrund der Treibstoffzusammensetzung und möglicherweise der Kühlmitteltemperatur aus einer Wertetabelle modifiziert. Es sollte auch erwähnt werden, daß der Treibstoff einer auf die Kühlmitteltemperatur reagierenden Choke-Funktion unter­ worfen ist, wodurch beim Aufwärmen der Maschine Extratreib­ stoff zugeliefert wird. Eine solche Funktion kann einen Mul­ tiplikator verwenden, der mit ansteigender Kühlmitteltempera­ tur abnimmt, bis er im wesentlichen bei einer bestimmten Kühlmitteltemperatur gleich Eins wird und bleibt. Sowohl der Wert dieses Multiplikators als auch die Abfallrate können Funktionen von ALC% wie auch der Kühlmitteltemperatur sein.

Der Regelkorrekturterm CORRCL wird hinzugefügt, wenn die Re­ gelung freigegeben wird. Er umfaßt Integral- und Proportio­ nalterme. CORRCL wird abgeleitet vom Fett/Mager-Status des Treibstoffgemischs, wie es durch den Sauerstoff-Fühler im Ab­ gassystem der Maschine 11 erfaßt wird. Ein standardmäßiger Zirkonoxid-Sauerstoff-Fühler erzeugt eine Spannung, die sich in Abhängigkeit von im Abgas erfaßtem überschüssigen freien Sauerstoff ändert, und dieser wird durch den Fett/Mager- Status des Treibstoffes bezüglich der Stöchiometrie be­ stimmt. Das Ausgangssignal des Sauerstoff-Fühlers ist eine Spannung, die sich in einem engen Bereich um den stöchiome­ trischen Wert rasch ändert. Diese Spannung oder eine davon abgeleitete Zahl zur Verwendung in einem Computer kann mit einem Referenzwert verglichen werden, der eine vorbestimmte Beziehung zum stöchiometrischen Wert besitzt als Teil eines Verfahrens zur Erzeugung eines Signals, das für den Fett/ Mager-Status des tatsächlichen Luft/Treibstoff-Verhältnisses der Maschine bezeichnend ist.

Man sollte erwarten, daß das Ausgangssignal des Sauerstoff- Fühlers durch sich ändernde Treibstoffzusammensetzungen nicht bedeutsam beeinflußt wird, da der Sauerstoff-Fühler auf Faktoren reagiert, die auf den stöchiometrischen Wert und nicht auf das absolute Luft/Treibstoff-Verhältnis bezo­ gen sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Betrieb sol­ cher Sauerstoff-Fühler durch die Anwesenheit von Methanol im Treibstoff beeinflußt wird, wodurch die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Fühlers zur fetten Seite verschoben wird, und so bei Regelung das Maschinentreibstoffsystem zur mageren Seite getrieben wird. Die Veränderung ist gering, in der Größenord­ nung von 0,1 bis 0,2 A/F-Verhältniswerten, jedoch hat eine Verschiebung dieser Größe nach der mageren Seite des stöchio­ metrischen Verhältnisses eine bedeutsame Auswirkung auf die NO_x-Wandlung durch einen reduzierenden Katalysator. Deshalb wird das System korrigiert durch Verschieben der Referenz­ spannung oder -spannungen, mit denen das Ausgangssignal des Sauerstoff-Fühlers verglichen wird, und zwar in gleicher Richtung und in gleichartiger Größe wie die Verschiebung der Fühlerausgangsspannung, so daß der Sauerstoff-Fühler eine ma­ gerere Ablesung ergibt, welche die Änderung durch das Metha­ nol korrigiert.

Ein Ausführungsbeispiel eines Regelschleifen-Korrektursy­ stems auf Grundlage eines Sauerstoff-Fühlers ist in US-PS 4 625 698 gezeigt. Bei diesem Regelschleifenkorrektursystem wird die tatsächliche Fühlerausgangsspannung bearbeitet zur Bildung eines Schnellfilterwertes (ff) und eines Langsamfil­ terwertes (sf), und diese gefilterten Werte werden mit ff- bzw. sf-Spannungsfenstern verglichen. Jeder ff- und sf-Fil­ terwert wird als fett oder mager bestimmt, wenn er sich außerhalb des jeweiligen Fensters an der fetten oder mageren Seite befindet, oder, wenn er sich innerhalb des jeweiligen Fensters befindet, danach, ob er sich in fetter bzw. magerer Richtung ändert. Zur Nachstellung bei Mehrstoffbetrieb werden in US-PS 4 625 698 die ff- und sf-Fenster beide in einer solchen Richtung verschoben, daß der Algorithmus zum mageren Ablesen hin verschoben wird, in einer Größe, die gerade die Auswirkung des Alkohols im Treibstoff ausgleicht, so daß eine konsistente Beziehung zwischen den Referenzwer­ ten und dem stöchiometrischen Verhältnis erhalten bleibt. Die Verschiebung hängt von der Treibstoffzusammensetzung ALC% und der Maschinenlast nichtlinear ab und wird so von einer Wertetabelle abgeleitet. Irgendeine normale Verschie­ bung der Fenster mit Maschinenbelastung wird auch erhöht, so daß die Wertetabelle eine 3D-Tabelle in Abhängigkeit von der Treibstoffzusammensetzung ALC% und einem Maschinenlastfaktor ist. Das Ergebnis beeinflußt nicht nur die Bestimmung, ob der Treibstoff als fett oder mager erfaßt wird, sondern auch die Größe der Fehlerterme, die zur Berechnung des Proportio­ nalkorrekturfaktors benutzt werden, wie in der erwähnten US-PS beschrieben ist.

Das Ausgangssignal ALC des Treibstoffzusammensetzungs-Füh­ lers 16 wird durch ein Regelkorrektursystem bearbeitet, um die Genauigkeit und Stabilität der Treibstoffsteuerung zu erhöhen. Wenn eine Anfangsmaschinenlaufzeit IERT nach dem An­ lassen der Maschine abgelaufen ist, wird das Ausgangssignal des Treibstoffzusammensetzungs-Fühlers 16 auf regulärer Grundlage wie einer 100 ms-Schleife abgelesen, zusammen mit dem Ausgangssignal des Treibstofftemperatur-Fühlers 30, und mit analog/digital-gewandelten Werten, die im RAM in der Steuerung 20 gespeichert sind, verglichen. Ein Flußdiagramm des Ablaufes ist in Fig. 3 dargestellt. In einem Anfangsent­ scheidungsblock 60 wird die Treibstoffpumpen-Laufzeit mit einer Referenz-Anfangsmaschinenlaufzeit IERT verglichen, was durch Vergleichen des Inhalts eines als Zähler benutzten Speicherbyte mit einer anderen gespeicherten Referenz IERT getan werden kann. Die Treibstoffpumpen-Laufzeit kann in der Steuerung von der Ersterzeugung des FPRD-Signals ausgezählt werden, das zur Beaufschlagung des Treibstoffpumpenrelais der Treibstoffpumpe 45 ausgegeben wird. Die Treibstoffpumpen­ laufzeit wird als eine Anzeige der tatsächlichen Anfangs-Ma­ schinenlaufzeit benutzt von dem Zeitpunkt, bei dem das Anlas­ sen des Motors begonnen wird. Die Begründung für die Refe­ renz IERT und ihre Eichung werden weiter unten besprochen. Falls die Referenzzeit IERT noch nicht abgelaufen ist, be­ stimmt ein weiterer Entscheidungsblock 61, ob die Treibstoff­ pumpe 45 läuft. Falls nicht, z. B. wenn die Maschine 11 noch nicht gestartet wurde, wird die Routine verlassen. Falls ja, wird der Treibstoffpumpenlaufzeit-Speicherplatz im Schritt 72 erhöht, bevor die Routine ausgeführt wird. Wenn im Ent­ scheidungsblock 60 die Treibstoffpumpenlaufzeit als größer oder gleich der Referenz IERT festgestellt wird, werden das A/D-gewandelte Treibstoffzusammensetzungs-Eingabesignal ALC und das Treibstofftemperatur-Signal FTS im Schritt 63 gele­ sen. Das Eingangssignal ALC% wird von ALC dadurch abgelei­ tet, daß ALC in eine mathematische Form gewandelt, sein Wert innerhalb unter und oberer Grenzwerte begrenzt und das Resul­ tat im Schritt 65 in einer Tiefpaßfilterroutine erster Ord­ nung gefiltert wird. Die Versorgungsspannung BAT kann in einem Entscheidungsblock 66 mit einer Referenzspannung überprüft werden, um zu sehen, ob sie ausreicht, ein gutes ALC-Signal zu ergeben, wobei der abgeleitete ALC%-Wert nur bei ausreichender BAT gespeichert wird.

Während der anfänglichen Maschinenlaufzeit bis zur Referenz­ zeit IERT ist der durch die Steuerung 20 benutzte ALC%-Wert jedoch ein Wert, der in einem nichtflüchtigen Speicherplatz von der letzten Maschinenbetriebszeit gehalten wurde. Der ge­ speicherte Wert wird aus verschiedenen Gründen benutzt. Er­ stens können sich die Benzin- und Methanol-Bestandteile des Treibstoffs in dem Treibstofftank und den Leitungen getrennt haben, auch im Treibstoffzusammensetzungsfühler 16 selbst, während das Fahrzeug in Ruhe war. Damit ist die letzte Able­ sung des Treibstoffzusammensetzungsfühlers 16 vor dem Ab­ schalten der Maschine eine genauere Ablesung von ALC% als die Anfangsablesung des Treibstoffzusammensetzungs-Fühlers 16, bevor der Treibstoff wieder gemischt ist. Allgemein soll­ ten mehrere Sekunden zugelassen werden, bis der Treibstoffzu­ sammensetzungs-Fühler 16 wieder benutzt wird. Zusätzlich kann die Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs während des An­ lassens stark schwanken, und das kann bei manchen Anordnun­ gen den genauen Betrieb des Treibstoffzusammensetzungs-Füh­ lers 16 stören. Dieser Vorgang kann insbesondere bei kaltem Wetter, wenn sich die Maschine 11 nicht leicht anlassen läßt und die Bordnetzspannung weiter abfällt, länger dauern. Ein zusätzlich zu berücksichtigender Faktor ist die Tatsache, daß die Maschine 11 normalerweise angehalten wird, wenn dem Kraftfahrzeug 10 neuer Treibstoff zugeführt wird, und das Be­ tanken kann die Zusammensetzung des Treibstoffs im Treib­ stofftank 13 beträchtlich ändern. Es ist deshalb bestimmt wünschenswert, diese Änderung rechtzeitig zu erfassen, um die Maschinentreibstoffsteuerung nachzustellen, wenn der neue Treibstoff Maschine 11 erreicht. Es besteht jedoch noch eine Zeitverzögerung von 10 bis 15 s, bevor der neue Treib­ stoff von dem Treibstofftank 13 zum Treibstoffzusammenset­ zungs-Fühler 16 gepumpt ist und dort erfaßt werden kann. Es ist in dieser Zeit nicht so notwendig, eine größere Änderung beim Treibstoff zu erfassen zu versuchen, und während dieser Zeit erhält das Treibstoffsystem Treibstoff mit der alten Zu­ sammensetzung. Deswegen ist eine Verwendung des gespeicher­ ten ALC%-Wertes während der Zeit, die der neue Treibstoff braucht, vom Treibstofftank 13 zum Treibstoffzusammenset­ zungs-Fühler 16 zu kommen, ein gutes Treibstoffzusammenset­ zungssignal während des Anlaßvorgangs, und die Referenzzeit IERT kann gleich einer Größe von im wesentlichen 10 bis 15 s gesetzt und der Wert konstant gehalten werden, unter der An­ nahme, daß eine Treibstoffpumpe 45 benutzt wird, die auf im wesentlichen konstanten Druck oder konstante Strömung gere­ gelt wird. Falls der Treibstoffpumpendruck oder die Strömung sich ändert, sollte der im vorangehenden Satz beschriebene Wert von IERT entsprechend der raschestmöglichen Strömung festgesetzt oder in Abhängigkeit von irgendeinem Strömungsan­ zeigeparameter, wie der an dem Treibstoffpumpenmotor anlie­ genden Spannung, variabel gehalten werden. Vor dem Ablauf dieser Zeit sind dann die Treibstofftrennung in der Treib­ stoffleitung und bei dem Treibstoffzusammensetzungs-Fühler 16 beendet, und in den meisten Fällen ist der Anlaßvorgang vorbei. Nach Ablauf der Referenzzeit IERT wird der Treib­ stoffzusammensetzungs-Fühler 16 normal abgelesen, so daß das System eine bedeutsame Änderung beim Treibstoff infolge Neu­ betankung bemerkt, sobald der neue Treibstoff den Treibstoff­ zusammensetzungs-Fühler erreicht. Falls jedoch eine bestimm­ te Fahrzeugvorrichtung bekanntermaßen Schwierigkeiten hat mit niedrigen Bordnetzspannungen bei der genauen Bestimmung der Treibstoffzusammensetzung während des Anlassens bei kaltem Wetter, kann die Versorgungsspannung nach Fig. 3 noch zur Unterstützung der Referenzlaufzeit IERT überwacht werden, um diese Zeitlänge ohne Änderung beim ALC%-Wert in diesem Fall auszudehnen, bis eine gute Ablesung des Treib­ stoffzusammensetzungs-Fühlers sichergestellt ist.

Das erwünschte Luft/Treibstoff-Verhältnis A/F (oder sein Kehrwertverhältnis F/A) wird nicht immer in Abhängigkeit vom Wert ALC% zur Verwendung bei der Errechnung der Treibstoffim­ pulslänge nachgeregelt. Obwohl es wichtig ist, auf jede Ände­ rung des Treibstoffs bei einer Tankfüllung zu reagieren und es eine gute Idee ist, das Erfassen der Treibstoffzusammen­ setzung während Übergangsbedingungen, zu denen auch Treib­ stoffübergänge gehören, fortzusetzen, gibt es andere Maschi­ nenbetriebsarten, die sehr stabil in Bezug auf die Treib­ stoffsteuerung sind. Zu derartigen Betriebszuständen gehört allgemein die Treibstoffregelung (geschlossene Schleife), bei der eine Treibstoffmenge zunächst errechnet wird, die Er­ rechnung jedoch aufgrund der Anzeige des Abgaszusammenset­ zungs-Fühlers 29 angeglichen wird, der ein Luft/Treibstoff- Rückkoppelsignal liefert. Infolge von praktischen Kostenbe­ grenzungen besitzt die A/D-Wandlung und die Computervorich­ tung nur begrenzte Auflösung, und eine von dem Treibstoffzu­ sammensetzungs-Fühler 16 erfaßte sehr geringe Zusammenset­ zungsänderung, die z. B. durch eine Luftblase in der Treib­ stoffleitung 16 oder durch elektrisches Rauschen verursacht sein kann, kann eine Änderung von z. B. 0,7 in der Größe des Luft/Treibstoff-Verhältnisses ergeben. Damit die Integrato­ ren der Regelung nicht wiederholt von solchen kleinen bedeu­ tungslosen Änderungen zurücklaufen müssen, und um so die Sta­ bilität der Treibstoffsteuerung bei angenommenermaßen stabi­ lem Maschinenbetrieb zu fördern, wird der Wert von A/F (oder von F/A) am Ende des vorhergehenden Betriebszustandes verrie­ gelt, um während des stabilen Zustandes immer verwendet zu werden. Er bleibt verriegelt, bis der stabile Betriebszu­ stand endet oder bis eine Änderung der Treibstoffzusammenset­ zung, wie sie der Treibstoffzusammensetzungs-Fühler 16 zeigt, eine vorbestimmte Größe überschreitet, beispielsweise 7% Änderung bei ALC%. Der vorangehende oder erste Betrieb dauert ausreichend lang, so daß ein infolge von Nachtanken neues Treibstoffgemisch im Treibstofftank 13 eine Chance erhält, den Treibstoffzusammensetzungs-Fühler 16 zu errei­ chen. Es hat sich gezeigt, daß dieses Verfahren gute Resulta­ te ergibt, da die Änderungen der Treibstoffzusammensetzung während des stabilen Betriebs sehr gering sind. Ein solcher Betrieb ist nachstehend beschrieben.

Die Maschinensteuerung dieser Ausführung enthält, wie viele nach dem Stand der Technik, einen adaptiven Lernvorgang für die Treibstoffsteuerung, bei dem ein Block von Speicherplät­ zen für Korrekturfaktoren benutzt wird, die bei Maschinenre­ gelbetrieb nachgebessert werden und mit in den Steueranteil der Berechnung der Treibstoffimpulslänge eingehen. Das wird in dem Blocklern-Multiplikator BLM der normalen Einspritzim­ pulslängen-Gleichung berücksichtigt. In der Praxis wird der BLM-Faktor von einer Wertetabelle aufgrund der abgelesenen Werte von Maschinendrehzahl und einem Lastfaktor wie der Strömung ausgelesen, wenn die Einspritzimpulslänge berechnet wird. Ein gespeicherter BLM-Faktor kann jedoch nur geändert werden, wenn "Block Lernen" freigegeben wird, und das tritt nur dann ein, wenn bestimmte Maschinenbetriebszustände vor­ handen sind, die einen Gleichgewichtsmaschinenbetrieb be­ zeichnen. Typische spezifische Bedingungen, die alle während einer geeichten Zeitlänge vorhanden sein müssen, sind Regel­ betrieb des Sauerstoff-Fühlers, Kühlmitteltemperatur inner­ halb geeichter Grenzen, A/F-Verhältnis gleich einem geeich­ ten Wert, Maschinenlastfaktor mindestens gleich einem geeich­ ten Wert und keine Anzeichen von Übertemperatur des Katalysa­ torwandlers. Falls diese oder gleichartige Äquivalenzbedin­ gungen während der Eichzeit vorhanden sind, ist es wahr­ scheinlich, daß die Maschinenbetriebszustände einen stabilen Maschinenbetrieb ergeben, und der BLM-Multiplikator für die vorhandene Maschinendrehzahl und -last kann aufgrund des Aus­ gangssignals des Sauerstoff-Fühler nachgebessert werden. Diese Nachbesserung kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, daß der Zustand des Regelintegrators, wie in US-PS 4 625 698 mit dem augenblicklichen Ausgangssignal des Sauer­ stoff-Fühlers verglichen wird, wobei der BLM-Multiplikator entsprechend in der Richtung fett oder mager erhöht wird.

Wie oben beschrieben, ist es nicht erwünscht, einen Regelbe­ trieb nach einem Treibstoffsteuerparameter einzuführen, der von einem Treibstoffzusammensetzungs-Signal abgeleitet ist, das sich aus Gründen ändert, die vom Standpunkt der Treib­ stoffsteuerung unbedeutend sind. Deswegen wird der Wert des gewünschten A/F- (oder F/A-)Verhältnisses gegen Änderungen von ALC% verriegelt, während die Lernsteuerung freigegeben wird. Das stellt eine Abwandlung der grundlegenden Treib­ stoffinjektionsimpulslängen-Gleichung dar, die oben beschrie­ ben wurde, bei der der Term erwünschtes A/F-Verhältnis vom Wert ALC% abhing. Der Vorgang ist im Fußdiagramm nach Fig. 4 gezeigt, bei dem er im Entscheidungsblock 70 bestimmt wird, wenn Lernen freigegeben wird. Falls nicht, wird das erwünsch­ te A/F- (F/A-)Verhältnis im Schritt 72 freigegeben und die Routine verlassen; wenn das geschieht, wird ein Bit dem Schritt 71 gesetzt, um den Wert des Treibstoffsteuerparame­ ters A/F (F/A) zu verriegeln. Die Lernsteuerung wird verrie­ gelt und der Wert von A/F (F/A) freigegeben, wenn eine Feh­ lerfunktion des Sauerstoff-Fühlers erfaßt wird, die Maschine 11 abgeschaltet oder eine Treibstoffveränderung erfaßt wird.

Der Wert von ALC% kann zeitweise bei einer Treibstoffverände­ rung verriegelt werden: d. h., wenn eine bedeutsame Änderung des Wertes ALC% erfaßt wird. Das könnte als unnötig angese­ hen werden, falls der Treibstoffzusammensetzungsfühler 16 direkt in die Treibstoffeinlaßvorrichtung aufgenommen wäre, es wird jedoch allgemein eine Treibstofflaufzeit zwischen dem Fühler 16 und der Treibstoffeinführungsvorrichtung vor­ handen sein. Wenn sich die Treibstoffzusammensetzung langsam und allmählich ändert, kann die Laufzeit ignoriert werden, tritt jedoch eine plötzliche Änderung auf, ist es wünschens­ wert, den alten ALC%-Wert während der Zeit zu halten, in der die neue Treibstoffzusammensetzung sich im Übergang von dem Fühler 16 zur Einführvorrichtung befindet, da während dieser Zeit die Maschine 11 ja noch die vor der Änderung bestehende Zusammensetzung erhält. Die Routine, die dies ereicht, ist in dem Flußdiagramm nach Fig. 5 enthalten, das die volle Treibstoffübergangslogik beschreibt.

Die Routine überprüft zuerst im Entscheidungsblock 75 ein Treibstoffübergangsbit. Ist es nicht gesetzt, dann findet kein Treibstoffübergang statt, und die Routine prüft als nächstens das Auftreten eines neuen Übergangs im Entschei­ dungsblock 76 durch Vergleichen des zuletzt erhaltenen Wertes von ALC% (NEWALC%) mit einem gespeicherten vorherigen Wert von ALC% (OLDALC%). Falls der Absolutwert der Differenz z. B. 7% von OLDALC% übersteigt, dann gilt ein Treibstoffüber­ gang als erfaßt und das Treibstoffübergangsbit wird im Schritt 77 gesetzt, das gewünschte A/F-Verhältnis wird auf seinem jüngsten Wert im Schritt 78 verriegelt und ein Treib­ stoffübergangs-Zeitgeberbyte im RAM wird im Schritt 79 ge­ löscht. Falls im Entscheidungsblock 76 kein Treibstoffüber­ gang erfaßt wurde, wird die Ruotine verlassen.

Vom Schritt 79 oder vom Entscheidungsblock 75, falls das Treibstoffübergangsbit bereits gesetzt war, geht die Routine weiter zum Entscheidungsblock 80, an dem der Treibstoffüber­ gangs-Zeitgeber auf den Ablauf einer vorbestimmten Treib­ stoffübergangszeit überprüft wird, die der Zeit entspricht, die der Treibstoff vom Treibstoffzusammensetzungs-Fühler 16 zur Treibstoffeinführvorrichtung der Maschine 11 braucht. Der Zeitgeber ist in dieser Ausführung ein Speicherbyte im RAM, das bei jedem Durchlauf der Routine während Treibstoff­ übergang erhöht wird. Falls die Treibstoffübergangszeit nicht abgelaufen ist, wird das Zeitgeberbyte im Schritt 81 erhöht und die Routine verlassen. Falls die Zeit abgelaufen ist, wird jedoch das A/F-Verhältnis im Schritt 82 auf einen neuen Wert nachgestellt, der dem neuen Wert von ALC% ent­ spricht, das Treibstoffübergangsbit wird wieder in Schritt 83 gesetzt und OLDALC% wird im Speicher durch NEWALC% im Schritt 84 ersetzt, bevor die Routine verlassen wird. Falls die Maschine 11 mit eingeschalteter adaptiver Lernsteuerung arbeitet und so der Wert A/F (F/A) verriegelt ist, ergibt die Erfassung eines Treibstoffüberganges eine Nachstellung von A/F (F(A) aufgrund des Treibstoffzusammensetzungs- Signals oder ein Ende des adaptiven Lernsteuervorgangs oder ein Verriegeln von A/F. Das kann auftreten, sobald der Treib­ stoffübergang erfaßt ist.

Ein wichtiger Zusatzteil der Treibstoffsteuerung für die Ma­ schine 11 ist die Ablaßsteuerung für den Treibstoffdampfbe­ hälter 17, die abgewandelt ist von der Standardproduktions­ steuerung nach Fig. 6. Wie bereits beschrieben, wird vom Treibstofftank 13 verdampfter Treibstoff in dem Treibstoff­ dampf-Sammelbehälter 17 gespeichert, um in gesteuerten Mengen zu gesteuerten Zeiten zur Maschine 11 geliefert zu werden. Der Treibstoffdampf-Sammelbehälter 17 ist ein norma­ ler Behälter der Art, wie er nach dem Stand der Technik be­ kannt ist, mit Aktivkohle oder einer ähnlichen Substanz, die Kohlenwasserstoffe ab- oder adsorbiert. Normale Mengen von verdampftem Treibstoff werden durch die Aktivkohle oder andere Substanzen eingefangen, bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Steuerung für die Maschine 11 ein Signal CCP zur CCP-Ma­ gnetspule 37 des Behältersteuerventils für den Treibstoff­ dampf-Sammelbehälter 17 abgibt. Das CCP-Signal ist ein im­ pulslängenmoduliertes Signal, welches das Behältersteuerven­ til eine durchschnittliche Offenstellung aufgrund des Ein­ schaltverhältnisses des Signals erreichen läßt. Das Ventil drosselt die Strömung von Treibstoff und/oder Luft von dem Treibstoffdampf-Sammelbehälter 17 durch die Dampfleitung 19 zur Treibstoffeinführvorrichtung der Maschine 11. Das Behäl­ tersteuerventil steuert so einen Behälterablaßstrom eines zusätzlichen Luft/Treibstoff-Gemisches zu der Maschine 11. Das Luft/Treibstoff-Verhältnis dieses Gemisches ist ungesteu­ ert, so daß die Rate, mit der es zu dem Gesamtgemisch hinzu­ gefügt wird, ausreichend klein gehalten werden muß, damit die Steuerung des Abgaszusammensetzungs-Fühlers 29 nicht gestört wird. Wenn eine Behälterablassung freigegeben wird, wird der CCP-Wert für Reinbenzin von einer Wertetafel auf­ grund eines gemessenen Maschinenluftstromes oder eines gleichartigen Faktors wie Ansaugverteiler-Absolutdruck oder -Unterdruck abgeleitet. Verschiedene Behälterablaßalgorith­ men sind für benzinbetriebene Maschinen nach dem Stand der Technik bekannt.

Die Verwendung eines anderen Treibstoffes wie Methanol kann eine größere oder geringere Treibstoffverdampfung ergeben, die sich sowohl mit der Treibstoffzusammensetzung als auch mit der Treibstofftemperatur ändert. Reinmethanol ist beträchtlich weniger flüchtig als Benzin bei der gleichen Temperatur, jedoch können Gemische aus Methanol und Benzin in manchen Zusammensetzungen flüchtiger sein als jeder der beiden Stoffe für sich. Ein typisches Verhalten der Verdamp­ fung über der Treibstoffzusammensetzung bei einer bestimmten Treibstofftemperatur ist in Fig. 7 dargestellt. Die Flüchtig­ keit oder Verdampfungsrate steigt von Reinbenzin und von Reinalkohol zu einem Maximum bei einer Mischung irgendwo da­ zwischen an. Gleichartige Kurven bei höheren oder tieferen Treibstofftemperaturen zeigen allgemein gleichartige Formen, sind jedoch mit steigender Treibstofftemperatur nach oben verschoben. Da eine Mehrstoffmaschine so ausgelegt sein muß, daß sie über einem ganzen Bereich derartiger Mischungen ar­ beitet, muß die Behältersteuerung abgewandelt werden, um für unterschiedliche Treibstoffverdampfungsraten bereit zu sein. Es ist auch ersichtlich, daß einige Kraftfahrzeuge mit einem größeren Behälter ausgerüstet werden müssen, um die erwarte­ te erhöhte Treibstoffdampfmenge zu verkraften.

Die normale Behälterablaßsteuerung leitet einen CCP-Wert als Funktion von z. B. der Luftmassenströmung MAF im Schritt 90 von Fig. 6 ab. Um die Behälterablaßalgorithmen an den Mehr­ stoffbetrieb anzupassen wird die Treibstofftemperatur FTS in einem Entscheidungsblock 91 mit einem Referenzwert TREF1, z. B. 17°C verglichen. Falls sie diesen Referenzwert über­ steigt, wird ein CCP-Multiplikator CCPMULT im Schritt 92 von einer Wertetabelle abgeleitet auf Grundlage der Treibstoff­ temperatur FTS und der Treibstoffzusammensetzung ALC%. Eben­ falls im Schritt 92 wird das auszugebende Einschaltverhält­ nis CCP% = (CCP) (CCPMULT) bestimmt. Der CCP-Multiplikator CCPMULT kann von 0 bis 4 betragen, so daß CCP-Werte größer oder kleiner als die normalen für Benzin gültigen Werte mög­ lich sind.

Nach Fig. 7 zeigt Kurve 95 eine typische Änderung der Dampf­ bildungsrate in einem vorbestimmten Treibstofftemperaturbe­ reich über der Treibstoffzusammensetzung. Reinbenzin ist als Punkt 93 am linken Ende der Kurve und Reinmethanol als Punkt 94 am äußersten rechten Ende der Kurve dargestellt. Es ist zu sehen, daß die Dampfbildung im unteren Bereich der Metha­ nolkonzentration höher als die bei Reinbenzin, aber auch als die bei Reinmethanol ist und ein Maximum bei etwa 20% Metha­ nol erreicht. Der CCP-Multiplikator wird deswegen in glei­ cher Weise für Gemische aus Benzin und Methanol ansteigen. Damit wird die Behälterablaßrate optimiert zwischen den ein­ ander störenden Zielen, Treibstoffdampf aus dem Treibstoff­ dampf-Sammelbehälter 17 zu entfernen, während er aus dem Treibstofftank 13 verdampft, und das Luft/Treibstoff-Verhält­ nis der Maschine so wenig wie möglich zu ändern. Zusätzlich tendiert die Dampfbildungsrate dazu, sich mit steigender Dampftemperatur zu erhöhen, und dies kann für sich störend wirken, insbesondere bei Motorfahrzeugen mit Treibtoffein­ spritzsystemen, die unbenutzten Treibstoff wieder zurücklei­ ten, wobei in dem Motorabteil 12 aufgenommene Wärme zurück in den Treibstofftank 13 gebracht wird. Damit kann sich der CCP-Multiplikator mit steigender Treibstofftemperatur minde­ stens während eines vorbestimmten Treibstofftemperaturbe­ reichs erhöhen.

Bei einigen Maschinen kann ein nicht flüchtiger Dauerspei­ cher benutzt werden, um einige bei der adaptiven Lernsteu­ erung gelernte Werte zu halten. Falls die Dampfbildungsrate hoch ist, kann die Treibstoffregelung zu einem mageren Ge­ mischwert hin gedrängt werden, um den zusätzlichen Treib­ stoffdampf aus dem Treibstoffdampf-Sammelbehälter 17 aus zu­ gleichen. Falls die Maschine 11 angehalten wird, und das Kraftfahrzeug 10 beispielsweise über Nacht abgestellt wird, wird die Treibstofftemperatur beim nächsten Anlassen niedri­ ger sein, und die gelernten Werte aus dem vorherigen Zeit­ raum mit höheren Treibstofftemperaturen treffen nicht mehr zu. Damit wird im Entscheidungsblock 96 der Fig. 6 die Treib­ stofftemperatur FTS mit einem Referenzwert TRF2 verglichen. Falls dieser höher ist, wird im Schritt 97 der Langzeitspei­ cherteil gesperrt, so daß die nicht zutreffenden Werte nach dem neuen Maschinenbetrieb nicht mehr gehalten werden.

Eine Alternative zum Nachstellen der Treibstoffimpulslänge für die unterschiedlichen gewünschten A/F-Verhältniswerte ist eine von ALC% abhängige Treibstoffpumpendrucksteuerung. Ein durch einen Elektromotor angetriebene Treibstoffpumpe, die wie oben beschrieben mit einer regulierten Spannung zur Konstanthaltung der Drehzahl und damit zur Konstanthaltung des Abgabedrucks versorgt wird, kann durch eine gesteuerte Abweichung der anliegenden Spannung eine Drehzahländerung er­ halten. Damit kann der Treibstoffpumpendruck durch die Steue­ rung des Motors steuerbar verändert werden. Die oben be­ schriebenen Gleichungen für die Treibstoffimpulslängen werden dann im wesentlichen in der normalen Weise für Rein­ benzin berechnet bis auf die Viskositätskorrektur, wenn diese Korrektur nicht auch bei der Treibstoffimpulsdrucksteu­ erung enthalten ist, und der sich ändernde volumetrische Wär­ meinhalt des sich ändernden Treibstoffgemisches wird ausge­ glichen durch eine Änderung des Treibstoffdrucks, wodurch die zugelieferte Treibstoffmenge bei gleicher Impulsdauer geändert wird.

Das Verfahren der Treibstoffpumpen-Drucksteuerung ist in dem Flußdiagramm nach Fig. 8 dargestellt, bei dem die Treibstoff­ zusammensetzung ALC% im Schritt 100 in der beschriebenen Weise abgeleitet wird. Dann wird im Schritt 101 der erwünsch­ te Treibstoffpumpendruck DPRES aus dem Pumpendruck für Rein­ benzin GPRES nach der Gleichung abgeleitet:

DPRES = (GPRES)[1 + (STK-1)(ALC%)/100]².

In dieser Gleichung ist STK das stöchiometrische Verhältnis von Benzin zu dem anderen Treibstoff. Für Methanol beträgt es 14,6/6,5 oder ca. 2,25. Schließlich wird im Schritt 102 der gewünschte Druck an eine Treibstoffdruck-Steuerschaltung ausgegeben, welche die Versorgungsspannung für die Treib­ stoffpumpe dementsprechend ändert, um den erwünschten Druck zu erzeugen. Alternativ kann der gewünschte Treibstoffpumpen­ druck aufgrund des Wertes ALC% von einer Wertetabelle abge­ leitet werden.

Falls das Verfahren mit Treibstoffpumpendruck benutzt wird, müssen alle Terme in den vorangehenden Treibstoffimpulslän­ gengleichungen für Reinbenzin benutzt werden, ohne die Not­ wendigkeit, die Wertetabellen für eine weitere Abhängigkeit von der Treibstoffzusammensetzung auszudehnen. Der Treib­ stoffviskosistätsfaktor kann in der Berechnung weiter verwen­ det werden aufgrund der Treibstoffzusammensetzung und der Treibstofftemperatur. Wenn jedoch der Treibstoffpumpendruck von einer Wertetabelle abgeleitet wird, kann die Viskositäts­ korrektur ebenfalls in diese Wertetabelle aufgenommen werden, die dann auch auf den erfaßten Wert der Treibstoff­ temperatur reagieren kann. Die Verschiebung des Sauerstoffüh­ ler-Referenzwertes, der Treibstoffübergang und die Anfangs- Treibstoffpumpen-Laufverzögerungen wie auch die beschriebene Behälterablaß-Abwandlung werden alle benutzt, obwohl es wünschenswert sein kann, den Treibstoffübergang und die An­ fangsverzögerung des Treibstoffpumpenlaufes mit dem Treib­ stoffpumpendruck zu ändern, um die variable Strömungsrate durch das System mit Treibstoffdruck auszugleichen. Die A/F-Sperre bei der adaptiven Lernsteuerung ist nicht notwendig, da der benutzte Wert des gewünschten A/F-Verhältnisses sich nicht mit ALC% ändert.

Claims (3)

1. Treibstoffsteuerung für eine Maschine (11) eines Kraft­ fahrzeugs (10) mit einem Treibstofftank (13), in dem sich ein Flüssigtreibstoffgemisch aus ersten und zweiten brennbaren Treibstoffen mit unterschiedlichem volumetri­ schem Wärmeinhalt befindet;
mit einem Treibstoff-Zusammensetzungsfühler (16), der in Abhängigkeit von einem physikalischen Parameter des Treibstoffgemischs ein Treibstoff-Zusammensetzungssignal erzeugt, das die Relativanteile des ersten bzw. zweiten Treibstoffs im Treibstoffgemisch bezeichnet;
und mit einem Einleitmittel (20), welches flüssiges Treibstoffgemisch und Luft der Maschine in einem gewünschten Luft/Treibstoffverhältnis zuleitet und in einer ersten Maschinenbetriebsart aus dem Treibstoff-Zusammensetzungssignal einen Treibstoff-Steuerparameter ableitet sowie aus dem Treibstoff-Steuerparameter eine für das gewünschte Luft/Treibstoffverhältnis erforderliche Treibstoff­ menge bestimmt, während das Einleitmittel in einer zwei­ ten an die erste Maschinenbetriebsart anschließenden Maschinenbetriebsart das gewünschte Luft/Treibstoff­ verhältnis als im wesentlichen stöchiometrisches Verhält­ nis bestimmt sowie dieses gewünschte Luft/Treibstoff­ verhältnis mit Unterstützung durch einen Luft/Treib­ stoff-Verhältnisfühler in einem Regelbetrieb aufrechter­ hält,
dadurch gekennzeichnet
daß das Einleitmittel (20) des weiteren ein Festhalten des Wertes des Treibstoff-Steuerparameters, wie er am Ende der ersten Maschinenbetriebsart vorliegt, bewirkt, um diesen festgehaltenen Wert bei der Bestimmung der Treibstoffmenge, die für das gewünschte Luft/Treib­ stoffverhältnis erforderlich ist, während der gesamten zweiten Maschinenbetriebsart zu verwenden.

2. Treibstoffsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Einleitmittel (20) des weiteren Mittel zum Erfas­ sen einer Änderung des Treibstoff-Zusammensetzungssig­ nals um mehr als einen vorbestimmten Wert während der zweiten Maschinenbetriebsart enthält sowie Mittel, die bei Erfassen einer solchen Änderung den festgehaltenen Treibstoff-Steuerparameter in Abhängigkeit vom aktuellen Treibstoff-Zusammensetzungssignal aktualisieren oder die zweite Maschinenbetriebsart beenden und eine Betriebsart beginnen, bei der das Treibstoff-Zusammensetzungssignal wieder benutzt wird, um den Treibstoff-Steuerparameter abzuleiten.

3. Treibstoffsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Einleitmittel (20) Speichermittel enthält, um aktualisierbare Werte zu speichern, die Bereichen eines Maschinenbetriebsparameters entsprechen, und die aktuali­ sierbaren Werte bei der Bestimmung einer für das ge­ wünschte Luft/Treibstoffverhältnis erforderlichen Treibstoffmenge benutzt, und daß das Einleitmittel (20) ein adaptives Lernsteuermittel enthält, das während der zweiten Maschinenbetriebsart aktiviert ist, um die ge­ speicherten aktualisierbaren Werte in Abhängigkeit von dem Luft/Treibstoff-Verhältnissignal mit einer Häufig­ keit zu aktualisieren, die geringer ist als die des Regelkreises, jedoch mit einem Überwachungsbereich, der größer ist als der des Regelkreises.