DE4036080A1 - Steuereinrichtung und -verfahren fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung und ein ent­ sprechendes Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinsprit­ zung oder/und der Zündzeitpunkte einer Brennkraftmaschine, wobei insbesondere weder ein Saugluftdrucksensor noch ein Saugluftmengensensor verwendet wird.

Konventionelle Steuereinrichtungen für Brennkraftmaschinen nehmen verschiedene Maschinenbetriebsparameter auf, z. B. die Kühlmitteltemperatur, den Saugluftdruck, die Maschinen­ drehzahl und die Sauerstoffkonzentration im Abgas. Der Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge werden dann auf der Basis einer vorbestimmten mathematischen Beziehung zwischen den aufgenommenen Parametern berechnet. Die Bezie­ hung, die normalerweise in Tabellenform in einem ROM ge­ speichert ist, liefert die optimale Einspritzmenge und den optimalen Zündzeitpunkt für eine Basis-Brennkraftmaschine.

Aufgrund von herstellungsbedingten Abweichungen zwischen massengefertigten Maschinen weichen die Betriebscharakteri­ stiken der jeweils tatsächlich gesteuerten Maschinen er­ heblich voneinander ab. Auch wenn die gesteuerte Maschine ursprünglich die gleichen Charakteristiken wie eine Basis- Brennkraftmaschine zum Herstellungszeitpunkt aufweist, können sich ferner mit der Zeit infolge von Verschleiß­ erscheinungen die Betriebscharakteristiken so ändern, daß sie von denen der Basis-Maschine abweichen. Daher kann die im Speicher befindliche Beziehung für die gesteuerte Ma­ schine möglicherweise nicht den richtigen Zündzeitpunkt und die richtige Einspritzmenge ergeben, so daß eine ordnungs­ gemäße Steuerung der Maschine nicht durchführbar ist, was in einer Verschlechterung des Betriebsverhaltens resul­ tiert.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Steuereinrichtung und eines entsprechenden Steuerverfahrens für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffeinspritz­ menge und der Zündzeitpunkt der Maschine auch dann exakt steuerbar sind, wenn die Betriebscharakteristiken der Ma­ schine mit denen einer Basis-Maschine nicht identisch sind.

Ein Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß weder ein Saugluftdrucksensor noch ein Saugluft­ mengensensor verwendet wird.

Die Steuereinrichtung nach der Erfindung berechnet eine Einspritzmenge oder einen Zündzeitpunkt für eine Maschine auf der Basis der in die Zylinder der Maschine angesaugten Luftmenge. Diese Luftmenge wird auf der Basis des Drucks in einem Maschinenzylinder bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel berechnet. Die Einspritzmenge oder der Zündzeitpunkt wird dann durch Rückführungsregelung so korrigiert, daß die Differenz zwischen einer vorgegebenen Regelgröße, die eine Funktion des Zylinderinnendrucks ist, und einer Führungs­ größe verringert wird.

Dabei besteht keine Beschränkung auf irgendeine spezielle Regelgröße, und es kann mehr als eine Regelgröße verwendet werden. Z. B. kann eine erste Regelgröße durch Verstellen der Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert werden, und eine zweite Regelgröße kann durch Verstellen des Zündzeitpunkts gesteuert werden.

Bei dem Steuerverfahren nach der Erfindung wird die ange­ saugte Luftmenge in einem Zylinder der Maschine auf der Basis des Zylinderinnendrucks berechnet. Eine Einspritz­ menge und/oder ein Zündzeitpunkt für die Maschine wird auf der Basis dieser Luftmenge berechnet, und eine Regelgröße wird auf der Basis des Drucks in einem Maschinenzylinder berechnet. Dann werden die Einspritzmenge und/oder der Zündzeitpunkt durch Rückführungsregelung so korrigiert, daß die Differenz zwischen der Regelgröße und einer Führungs­ größe verringert wird.

Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine, die mit einem Ausführungs­ beispiel der Steuereinrichtung ausgerüstet ist;

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines von der Steuerung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 ausgeführten Programms;

Fig. 3 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung des Be­ triebs des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1;

Fig. 4 ein Flußdiagramm einer Unterbrechungsroutine, die von der Steuerung nach Fig. 1 zur Berech­ nung eines Rückführungskoeffizienten KFB für die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird;

Fig. 5 ein Flußdiagramm einer Unterbrechungsroutine, die von der Steuerung nach Fig. 1 zur Berech­ nung eines Rückführungskoeffizienten KSA für den Zündzeitpunkt ausgeführt wird; und

Fig. 6 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem ge­ schätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer Maschine zeigt.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine, die mit einer Steuereinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel ausgerüstet ist. Dabei hat eine Maschine 1 eine Vielzahl von Zylindern 1a, von denen nur einer gezeigt ist. Jeder Zylinder 1a enthält einen hin- und hergehenden Kolben 2 und hat ein Einlaßventil 3, ein Auslaßventil 4 und eine Zünd­ kerze 5. Ein Ansaugkrümmer 6 ist mit den Zylindern 1a ver­ bunden und hat eine Drosselklappe 7 zur Einstellung der Luftdurchflußmenge zur Maschine 1. Ein Einspritzer 8 ist in den Ansaugkrümmer 6 im Bereich jedes Einlaßventils 3 ein­ gebaut. Ein Auspuffkrümmer 12 ist mit den Auslaßventilen 4 der Zylinder 1a verbunden.

Jeder Zylinder 1a hat einen Drucksensor 9 wie etwa ein piezoelektrisches Element, das ein elektrisches Signal, z. B. eine Spannung, erzeugt, das dem Absolutdruck im Zy­ linder 1a entspricht. Das Ausgangssignal des Drucksensors 9 wird einer elektronischen Steuerung 100 zugeführt. Die Tem­ peratur des Kühlwassers für die Maschine wird von einem Wassertemperatursensor 10 aufgenommen, der der Steuerung 100 ein entsprechendes elektrisches Ausgangssignal zuführt. Ein Sauglufttemperatursensor 11 ist in den Ansaugkrümmer 6 eingebaut und liefert der Steuerung 100 ein der Saugluft­ temperatur entsprechendes elektrisches Ausgangssignal. Ein Luft-Kraftstoff-Verhältnissensor (A/F-Sensor) 13 ist im Auspuffkrümmer 12 angeordnet. Er liefert ein elektrisches Ausgangssignal an die Steuerung 100, das der Sauerstoff­ konzentration der Abgase aus den Zylindern 1a entspricht.

Die Zündkerze 5 erhält eine Zündspannung über einen Ver­ teiler 14 von einer Zündvorrichtung 16. Der Verteiler 14 umfaßt einen Signalgeber 15, der bei vorbestimmten Kurbel­ winkeln der Maschine 1 elektrische Ausgangssignale erzeugt und sie der Steuerung 100 zuführt. Signalgeber zur Verwen­ dung in Maschinensteuersystemen sind allgemein bekannt, und es kann jeder geeignete Typ verwendet werden. Beispiels­ weise kann der Signalgeber 15 einen optischen Rotations­ sensor umfassen, der eine auf der Welle des Verteilers 14 befestigte Scheibe mit einer Vielzahl von darin gebildeten Langlöchern sowie ein Paar von Lichtunterbrechern zur Er­ fassung der Rotation der Scheibe aufweist. Jeder Lichtun­ terbrecher besteht aus einem lichtaussendenden Element auf der einen Seite der Scheibe und einem Fotodetektor auf der anderen Seite der Scheibe. Während die Scheibe rotiert, erlauben die Langlöcher in der Scheibe intermittierend den Durchtritt von Licht zwischen den lichtaussendenden Elemen­ ten und den Fotodetektoren, und die Fotodetektoren erzeugen elektrische Ausgangssignale, deren Frequenz der Umlaufge­ schwindigkeit der Scheibe entspricht. Das elektrische Aus­ gangssignal eines der Lichtunterbrecher wird als Kurbel­ winkelsignal genützt. Dabei hat typischerweise das Kurbel­ winkelsignal für jeden Grad der Kurbelwellenrotation einen Impuls, obwohl die Anzahl der Rotationsgrade pro Impuls nicht kritisch ist. Das elektrische Ausgangssignal vom anderen Lichtunterbrecher wird als Zylindererkennungssignal genützt. Dieses Signal hat jedesmal, wenn der Kolben eines bestimmten Zylinders eine vorbestimmte Winkellage einnimmt, einen Impuls. Beispielsweise hat bei dem vorliegenden Aus­ führungsbeispiel das Zylindererkennungssignal jedesmal einen Impuls, wenn der Kolben eines der Zylinder während seines Verdichtungshubs sich am unteren Totpunkt (UT) be­ findet. Die Fig. 3b und 3c zeigen die Verläufe des Zylin­ dererkennungssignals bzw. des Kurbelwinkelsignals dieses Ausführungsbeispiels. Die Frequenzen und Signalverläufe der Ausgangssignale des Signalgebers 15 sind jedoch nicht kri­ tisch und können von den in Fig. 3 gezeigten verschieden sein.

Die Steuerung 100 hat eine CPU, einen ROM und einen RAM. Aufgrund der zugeführten Eingangssignale vom Drucksensor 9, vom Wassertemperatursensor 10, vom Lufttemperatursensor 11, vom A/F-Sensor 13 und vom Signalgeber 15 berechnet die Steuerung 100 den Zündzeitpunkt und die Einspritzmenge und steuert den Betrieb der Zündvorrichtung 16 und der Ein­ spritzer 8, um dadurch den Zündzeitpunkt und die Einspritz­ menge der Maschine einzustellen.

Das Flußdiagramm von Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Hauptroutine, die von der Steuerung 100 zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge und des Zündzeitpunkts ausgeführt wird; das Flußdiagramm von Fig. 4 zeigt eine Unterbre­ chungsroutine, die von der Steuerung 100 zur Berechnung eines Einspritzrückführungskoeffizienten KFB ausgeführt wird; und das Flußdiagramm von Fig. 5 zeigt eine Unterbre­ chungsroutine, die von der Steuerung 100 zur Berechnung eines Zündzeitpunktrückführungskoeffizienten KSA ausgeführt wird. Der Betrieb des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 wird unter Bezugnahme auf diese Flußdiagramme sowie auf Fig. 3, die ein Impulsdiagramm ist und den zeitlichen Ablauf dar­ stellt, erläutert.

Die Steuerung 100 empfängt die Ausgangssignale vom Signal­ geber 15. In Schritt 101 wird abgefragt, ob ein vorbestimm­ ter Kurbelwinkel Ro seit einem Bezugskurbelwinkel R1 abgelaufen ist, der dem UT des Kolbens 2 im Zylinder 1a, der gerade den Verdichtungshub ausführt, entspricht. Wie Fig. 3 zeigt, entspricht bei diesem Ausführungsbeispiel der Bezugskurbelwinkel R1 der Anstiegsflanke des Zylinderer­ kennungssignals vom Signalgeber 15. Die Steuerung 100 be­ stimmt den Kurbelwinkel durch Zählen der Anzahl von Impul­ sen des Kurbelwinkelsignals vom Signalgeber 15 seit dem letzten Impuls des Zylindererkennungssignals. Die Steuerung 100 wiederholt Schritt 101, bis der Kurbelwinkel Ro abge­ laufen ist. Wenn die Steuerung 100 feststellt, daß der Kurbelwinkel Ro abgelaufen ist, wird in Schritt 102 das Ausgangssignal des Zylinderdrucksensors 9 ausgelesen, das den Innendruck im Zylinder 1a, der momentan seinen Verdich­ tungshub ausführt, bezeichnet. Der Zylinderdruck Pc wird im RAM oder in einem Register der CPU gespeichert. In Schritt 103 wird das Ausgangssignal des Lufttemperatursensors 11 ausgelesen, und in Schritt 104 wird das Ausgangssignal des Kühlwassertemperatursensors 10 ausgelesen. In Schritt 105 berechnet die Steuerung 100 die nominelle Menge Qa der Ver­ brennungsluft in dem im Verdichtungshub befindlichen Zy­ linder 1a mittels der Gleichung

Qa = VRo×Pc×Cat×Cwt,

wobei VRo das Volumen des Zylinders 1a bei dem Kurbel­ winkel Ro, Pc der Zylinderdruck, Cat ein Umrechnungsko­ effizient, der nach Multiplikation mit dem Druck Pc die Dichte der Luft im Zylinder 1a ergibt, und Cwt ein Korrek­ turkoeffizient ist, der die Temperaturerhöhung der Ansaug­ luft zwischen dem Zeitpunkt, zu dem sie am Lufttemperatur­ sensor 11 vorbeiströmt, und dem Zeitpunkt ihres Eintritts in den Zylinder 1a ausgleicht. Cat ist eine vorbestimmte Funktion der vom Lufttemperatursensor 11 aufgenommenen Sauglufttemperatur, und Cwt ist eine vorbestimmte Funktion der vom Wassertemperatursensor 10 aufgenommenen Kühlwasser­ temperatur. Die Beziehung zwischen Cat und der Saugluft­ temperatur sowie die Beziehung zwischen Cwt und der Kühl­ wassertemperatur kann im ROM der Steuerung 100 jeweils in Form von Nachschlagetabellen gespeichert sein. Der Wert von VRo ist eine Konstante und kann daher vorher im ROM ge­ speichert werden.

Die in Schritt 105 berechnete nominelle Luftmenge Qa ist größer als die tatsächliche Verbrennungsluftmenge im Zy­ linder 1a, da Qa das nach dem vorhergehenden Auslaßhub im Zylinder 1a verbleibende Abgas einschließt. Es ist daher erforderlich, die nominelle Luftmenge Qa in bezug auf die­ ses Abgas zu korrigieren. In Schritt 106 berechnet die Steuerung 100 die Maschinendrehzahl Ne, und in Schritt 107 wird die Ist-Luftmenge Qa′ (= nominelle Luftmenge minus restliches Abgas) berechnet unter Anwendung der Gleichung

Qa′ = Ko (Ne, Qa)×Qa.

Die Drehzahl Ne kann auf der Basis der Zeitdauer zwischen Impulsen des Signalgebers 15 berechnet werden. Ko ist ein Ladekorrekturkoeffizient, der eine vorbestimmte Funktion der Drehzahl Ne und der nominellen Luftmenge Qa ist. Diese Funktion kann im ROM in Form einer Nachschlagetabelle ge­ speichert sein.

In Schritt 108 berechnet die Steuerung 100 auf der Basis der Ist-Luftmenge Qa′ eine Grundeinspritzmenge Gfo zum Er­ reichen eines Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses K(A/F) und speichert das Resultat im RAM. Die Beziehung zwischen der Grundeinspritzmenge Gfo, dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhält­ nis K(A/F) und der Ist-Luftmenge Qa′ kann vorher bestimmt und im ROM in Form einer Nachschlagetabelle gespeichert werden. In Schritt 109 wird aus dem RAM der Wert eines Rückführungskoeffizienten KFB für die Kraftstoffeinsprit­ zung ausgelesen, der vorher in der Unterbrechungsroutine nach Fig. 4 berechnet wurde. In Schritt 110 wird die Grund­ einspritzmenge Gfo korrigiert zur Bildung einer Ist-Ein­ spritzmenge Gf gemäß der Gleichung

Gf=Gfo×(1+KFB),

und die Treiberimpulsdauer τ des Einspritzers 5 wird auf der Basis der Durchflußmengenzunahme K1 des Einspritzers 5 gemäß der Gleichung

τ=K1×Gf

berechnet. Der Wert von τ wird dann in ein spezielles Ein­ spritzregister der CPU oder in den RAM gesetzt und zur Steuerung des Einspritzers 5 für den nächsten mit Kraft­ stoff zu versorgenden Zylinder 1a oder für die nächste Durchführung der Kraftstoffeinspritzung in den momentan den Verdichtungshub ausführenden Zylinder genützt.

In Schritt 111 bestimmt die Steuerung 100 einen Grundzünd­ zeitpunkt SAo auf der Basis der Maschinendrehzahl Ne und der Ist-Luftmenge Qa′ in dem momentan im Verdichtungshub befindlichen Zylinder 1a. Die Beziehung zwischen SAo, der Maschinendrehzahl Ne und der Ist-Luftmenge Qa′ kann vorher in einer Tabelle im ROM gespeichert werden. In Schritt 112 wird aus dem RAM ein Rückführungskoeffizient KSA für den Zündzeitpunkt, der vorher in der Unterbrechungsroutine von Fig. 5 bestimmt wurde, ausgelesen. In Schritt 113 wird der Grundzündzeitpunkt SAo korrigiert unter Bildung des Ist- Zündzeitpunkts SA gemäß der Gleichung

SA=SAo×(1+KSA).

Der Ist-Zündzeitpunkt SA wird dann in ein spezielles Zünd­ zeitpunktregister der CPU oder in den RAM gesetzt. Auf der Basis des berechneten Zündzeitpunkts SA wird die Zündvor­ richtung 16 von der Steuerung 100 in konventioneller Weise so gesteuert, daß die Zündung durchgeführt wird.

Fig. 4 zeigt die Unterbrechungsroutine zur Berechnung des Rückführungskoeffizienten KFB für die Kraftstoffeinsprit­ zung, die bei dem Kurbelwinkel Rp von Fig. 3 ausgelöst wird. In Schritt 201 wird die in Schritt 107 von Fig. 2 berechnete Ist-Luftmenge Qa′ aus dem RAM ausgelesen und mit einem Bezugswert verglichen, um festzustellen, ob die Ma­ schinenlast innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, der zur Durchführung einer Rückführungsregelung des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses geeignet ist. Wenn die Maschinen­ last in dem vorbestimmten Bereich liegt, wird in Schritt 202a der Rückführungskoeffizient KFB auf der Basis des Ausgangssignals des konventionellen A/F-Sensors 13 in kon­ ventioneller Weise berechnet, und ein Rücksprung findet statt. Wenn die Maschinenlast nicht in dem für die Rückfüh­ rungsregelung vorgegebenen Bereich liegt, wird in Schritt 202 auf der Basis des Kurbelwinkelsignals vom Signalgeber 15 abgefragt, ob der momentane Kurbelwinkel ein erster vor­ gegebener Kurbelwinkel R1 ist, der während des Saughubs des Zylinders 1a auftritt. Bei dem Beispiel nach Fig. 3 tritt R1 beim UT des Kolbens 2 am Ende seines Saughubs auf. Wenn der Kurbelwinkel gleich R1 ist, dann wird der Zylinderdruck vom Zylinderdrucksensor 9 ausgelesen und im RAM oder in einem Register der CPU als Pc1 gespeichert. Wenn der Kurbelwinkel nicht gleich R1 ist, springt die Routine zu Schritt 204. In Schritt 204 wird abgefragt, ob der momentane Kurbelwinkel gleich einem zweiten vorgege­ benen Kurbelwinkel R2 ist, der während des Auslaßhubs des Zylinders 1a auftritt. Bei dem Beispiel von Fig. 3 tritt R2 beim OT am Ende des Auslaßhubs auf. Wenn der Kurbelwinkel nicht gleich R2 ist, erfolgt ein Rücksprung, und wenn er gleich R2 ist, liest die Steuerung in Schritt 205 den Zylinderdruck vom Zylinderdrucksensor 9 aus und speichert ihn im RAM oder in einem Register der CPU als Pc2. In Schritt 206 berechnet die Steuerung 100 das Verhältnis CR=Pc1/Pc2, und in Schritt 207 wird aus dem RAM ein vor­ her bestimmter Kurbelwinkel RP ausgelesen, bei dem der maximale Zylinderdruck auftritt. Der Wert von RP wird vorher in einer nicht gezeigten Unterbrechungsroutine unter Anwendung eines Höchstpegelhalteglieds, dem das Ausgangs­ signal des Drucksensors 9 zugeführt wird, in der Steuerung 100 bestimmt und im RAM gespeichert. In Schritt 208 wird die Differenz CBT zwischen RP und dem in Schritt 111 von Fig. 2 bestimmten Grundzündzeitpunkt SAo berechnet. CBT ist ein Parameter, der gegenüber Änderungen des Luft-Kraft­ stoff-Verhältnisses hochempfindlich ist und Änderungen der Verbrennungsgeschwindigkeit in einem Zylinder 1a in bezug auf das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausdrückt. In Schritt 209 wird ein geschätztes Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)e berechnet mittels der Gleichung

(A/F)e=a1+a2CR+a3CBT,

wobei a1 bis a3 Konstanten sind, die vorher experimentell bestimmt werden. Fig. 6 ist ein Diagramm der Beziehung zwi­ schen dem Ist-Luft-Kraftstoff-Verhältnis und dem durch die obige Gleichung gegebenen geschätzten Luft-Kraftstoff-Ver­ hältnis (A/F)e. Es ist ersichtlich, daß mit dieser Glei­ chung eine sehr genaue Schätzung des Luft-Kraftstoff-Ver­ hältnisses erhalten wird. In Schritt 210 wird die Differenz ΔA/F zwischen einem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis A/F und dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)e berech­ net. In Schritt 211 wird der Einspritzrückführungskoeffi­ zient KFB berechnet mittels der Gleichung

KFB=KfPΔA/F+KfI ∫ (ΔA/F)dt,

wobei KfP ein proportionaler und KfI ein integraler Rück­ führungsfaktor ist. Der Rückführungskoeffizient KFB wird dann im RAM gespeichert, und dann erfolgt ein Rücksprung.

Fig. 5 zeigt die Unterbrechungsroutine zur Berechnung des Rückführungskoeffizienten KSA für den Zündzeitpunkt, die bei dem Kurbelwinkel R2 in Fig. 3 ausgelöst wird. Die Rückführungsregelung des Zündzeitpunkts wird nur ausge­ führt, wenn die Maschinenlast einen vorgegebenen Wert über­ steigt, um die Genauigkeit der Zündzeitpunktsteuerung in einem Lastbereich, in dem eine Klopftendenz besteht, zu erhöhen. Daher wird in Schritt 301 die in Schritt 107 der Routine von Fig. 2 berechnete Ist-Luftmenge Qa′ mit einem Bezugswert Qao′ verglichen. Bei Qa′ Qao′ wird keine Rück­ führungsregelung durchgeführt, so daß in Schritt 302a der Rückführungskoeffizient KSA = 0 gemacht und ein Rücksprung durchgeführt wird. Bei Qa′< Qao′ jedoch wird in Schritt 302 der Kurbelwinkel RP, bei dem der maximale Zylinderdruck vorliegt, aus dem RAM ausgelesen, und in Schritt 303 wird die Differenz ΔRP zwischen einem vorbestimmten Sollwert RPO des Kurbelwinkels mit dem maximalen Zylinderdruck und dem Ist-Kurbelwinkel RP mit dem maximalen Zylinderdruck berechnet. In Schritt 304 wird ΔRP mit einem vorbestimm­ ten Verstärkungsfaktor KSP multipliziert unter Bildung des Zündzeitpunktrückführungskoeffizienten KSA, der im RAM ge­ speichert wird, und dann wird ein Rücksprung ausgeführt.

In der Hauptroutine vn Fig. 2 wird in Schritt 105 die Dichte der Luft im Zylinder 1a auf der Basis der vom Saug­ lufttemperatursensor 11 gemessenen Temperatur berechnet. Anstelle einer Messung der Temperatur im Ansaugkrümmer 6 ist es theoretisch möglich, die mittlere Lufttemperatur des Kraftstoff-Luft-Gemischs in einem Zylinder 1a unter Anwen­ dung eines Temperatursensors im Zylinder 1a direkt zu messen. In der Praxis ist es aber schwierig, einen Tempe­ ratursensor im Zylinder 1a anzuordnen, und zwar wegen der extremen Wärme, der der Sensor während der Zündung ausge­ setzt ist; daher wird allgemein bevorzugt, die Saugluft­ temperatur wie bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel im Ansaugkrümmer 6 zu messen.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel werden als Regelgrößen das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis (A/F)e und der dem maximalen Zylinderdruck entsprechende Kurbelwinkel RP verwendet, und die Kraftstoffeinspritzung sowie der Zünd­ zeitpunkt werden so verstellt, daß die Differenz zwischen den Regelgrößen und den Sollwerten verringert wird. Es ist aber auch möglich, eine Rückführungsregelung unter Nutzung anderer Maschinenparameter als Regelgrößen durchzuführen. Beispielsweise kann als Regelgröße der mittlere effektive Druck in einem Zylinder, der eine Anzeige für das Maschi­ nendrehmoment ist, genützt werden. Unter Anwendung der OT-Lage während des Saughubs eines Zylinders als Bezugswert kann, wenn der Zylinderdruck in vorbestimmten Intervallen wie etwa nach jeweils 4° Kurbelwellenrotation gemessen wird, der mittlere effektive Druck Pi mit der folgenden Gleichung berechnet werden:

Danach kann die Einspritzmenge oder/und der Zündzeitpunkt so verstellt werden, daß die Differenz ΔPi zwischen dem gemessenen mittleren effektiven Druck Pi und einem Sollwert Pio Null wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hat jeder Zylinder 1a der Maschine 1 seinen eigenen Drucksensor 9. Es ist aber auch möglich, weniger Drucksensoren 9 als Zylinder 1a ein­ zusetzen. Beispielsweise kann entweder ein einziger Druck­ sensor 9 für sämtliche Zylinder eingesetzt werden, oder es können halb so viele Drucksensoren 9 wie Zylinder 1a ein­ gesetzt werden, und die Einspritzmengen und Zündzeitpunkte sämtlicher oder einiger Zylinder 1a können auf der Basis des gemessenen Drucks bzw. der gemessenen Drücke einge­ stellt werden. Diese Anordnung führt zwar zu einer etwas verminderten Steuergenauigkeit, bietet jedoch den Vorteil einer Kostensenkung.

Wenn eine Rückführungsregelung auf der Basis des Zylinder­ drucks durchgeführt wird, während das Abgas von einer Ab­ gasentgiftungsvorrichtung gereinigt wird (d. h., daß bei Abgasentgiftung die Einspritzung auf der Basis des Aus­ gangssignals des Luft-Kraftstoff-Verhältnissensors so ge­ regelt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemacht wird, bei dem der Entgiftungseffekt eines Katalysators maximiert wird), nimmt die Steuergenauigkeit aufgrund von Änderungen des Zylinderinnendrucks ab. Zu diesem Zeitpunkt kann daher die Rückführungsregelung unterbrochen werden.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß eine Steuereinrichtung gemäß der Erfindung die Rückführungs­ regelung der Einspritzmenge und des Zündzeitpunkts der Maschine unter Nutzung von Rückführungskoeffizienten, die eine Funktion des Zylinderdrucks sind, durchführen kann. Da die Einspritzung und die Zündung durch Rückführung gesteu­ ert werden, braucht die Maschine zur Erzielung einer ex­ akten Steuerung keine Charakteristiken aufzuweisen, die mit einer Basis-Maschine übereinstimmen. Selbst wenn also auf­ grund von herstellungsbedingten Abweichungen Unterschiede zwischen Brennkraftmaschinen bestehen, kann jede Maschine exakt gesteuert werden. Daher können die Herstellungskosten der Maschine gesenkt und die Genauigkeit der Maschinen­ steuerung erhöht werden.

Claims (7)

1. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch
einen Zylinderdrucksensor (9) zur Messung des Innen­ drucks eines Zylinders (1a) der Maschine;
einen Luftmengenrechner, der die Luftmenge im Zylinder auf der Basis des vom Zvlinderdrucksensor gemessenen Drucks berechnet;
einen Kraftstoffeinspritz/Zündzeitpunkt-Rechner, der wenigstens entweder eine Kraftstoffeinspritzmenge oder einen Zündzeitpunkt für die Maschine auf der Basis der be­ rechneten Luftmenge berechnet;
einen Regelgrößenrechner, der auf der Basis des vom Zylinderdrucksensor gemessenen Drucks eine Regelgröße berechnet; und
eine Korrekturvorrichtung, die wenigstens entweder die Kraftstoffeinspritzmenge oder den Zündzeitpunkt so korri­ giert, daß die Differenz zwischen der Regelgröße und einem Sollwert verringert wird.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelgrößenrechner Mittel zum Berechnen eines geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für die Maschine aufweist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das geschätzte Luft-Kraftstoff-Verhältnis gemäß der Gleichung
geschätztes Luft-Kraftstoff-Verhältnis = a1+a2CR+a3CBT berechnet wird, wobei
CR = das Verhältnis der vom Zylinderdrucksensor im Zylinder bei zwei verschiedenen Kurbelwinkeln der Maschine gemessenen Drücke,
CBT = die Differenz zwischen dem vom Kraftstoffeinspritz­ mengen/Zündzeitpunkt-Rechner berechneten Zündzeit­ punkt und dem Kurbelwinkel, bei der der vom Druck­ sensor gemessene Druck maximal ist, und
a1-a3 = Konstanten.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelgrößenrechner Mittel zum Berechnen des Kurbelwinkels der Maschine aufweist, bei dem der vom Druck­ sensor im Zylinder gemessene Druck maximal ist.

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelgrößenrechner Mittel zum Berechnen des mittleren effektiven Drucks im Zylinder über eine Mehrzahl von Kolbenhüben aufweist.

6. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch
einen Zylinderdrucksensor (9) zur Messung des Innen­ drucks eines Zylinders (1a) der Maschine;
einen Luftmengenrechner, der die Luftmenge im Zylinder auf der Basis des vom Zylinderdrucksensor gemessenen Drucks berechnet;
einen Kraftstoffeinspritzmengenrechner, der auf der Basis der berechneten Luftmenge eine Kraftstoffeinspritz­ menge berechnet;
einen Zündzeitpunktrechner, der auf der Basis der be­ rechneten Luftmenge einen Zündzeitpunkt berechnet;
einen Rechner zum Berechnen eines geschätzten Luft- Kraftstoff-Verhältnisses der Maschine auf der Basis des vom Drucksensor gemessenen Drucks;
eine Vorrichtung zur Korrektur der Kraftstoffeinspritz­ menge derart, daß die Differenz zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhältnis und einem Sollwert verringert wird;
eine Vorrichtung zur Bestimmung des Kurbelwinkels, bei dem der Druck im Zylinder maximal ist; und
eine Vorrichtung zur Korrektur des Zündzeitpunkts der­ art, daß die Differenz zwischen dem Kurbelwinkel, bei dem der Druck maximal ist, und einem Sollwert verringert wird.

7. Steuerverfahren für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch
Messen des Innendrucks eines Zylinders der Maschine; Berechnen der Luftmenge im Zylinder auf der Basis des gemessenen Drucks;
Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis der berechneten Luftmenge;
Berechnen eines Zündzeitpunkts auf der Basis der berech­ neten Luftmenge;
Verstellen der Kraftstoffeinspritzmenge und des Zünd­ zeitpunkts der Maschine auf der Basis der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge und des berechneten Zündzeit­ punkts;
Berechnen eines geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhält­ nisses der Maschine auf der Basis des Drucks im Zylinder;
Korrigieren der Kraftstoffeinspritzmenge derart, daß die Differenz zwischen dem geschätzten Luft-Kraftstoff-Verhält­ nis und einem Sollwert verringert wird;
Bestimmen des Kurbelwinkels, bei dem der Druck im Zylin­ der maximal ist; und
Korrigieren des Zündzeitpunkts derart, daß die Differenz zwischen dem Kurbelwinkel, bei dem der Druck maximal ist,
und einem Sollwert verringert wird.