DE4109561A1 - Motor-steuervorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschinen-
Steuervorrichtung und insbesondere auf eine
Brennkraftmaschinen-Steuervorrichtung, mit der sich bei
hohen Drehzahlen und bei hoher Last ein verringerter
Kraftstoff-Verbrauch und verbesserte Abgaswerte sicherstellen
lassen.
In der japanischen Kokai-Patentveröffentlichung Nr. 63-
41634 ist beispielsweise eine Kraftstoff-Liefer-Steuervorrichtung
zur Steuerung bzw. Regelung der einer
Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung zugemessenen
Kraftstoffmenge offenbart. Die Kraftstoff-Zumeß-Steuervorrichtung
verwendet ein digitales Rechenwerk bzw.
einen Digitalrechner zur Ermittlung bzw. Errechnung eines
erwünschten Werts für die Kraftstoff-Zumeß-Nachfrage
oder -Anforderung in Form einer Impulsbreite und
-zeitbemessung oder -steuerung für die Kraftstoff-
Einspritzung. Durch die Zentraleinheit des digitalen
Rechenwerks wird ein Kraftstoffeinspritzungs-Impulsbreiten-
Grundwert Tp zu Tp=K×Q/N errechnet, wobei
K eine Konstante ist, Q die Lufteinlaßströmung und
N die Motor- oder Maschinendrehzahl bedeuten. Der errechnete
Grundwert Tp wird dann für die verschiedenen
Maschinen-Betriebsparameter korrigiert. Der korrigierte
Kraftstoffeinspritzungs-Impulsbreiten-Wert Ti ist gegeben
als
Ti = Tp × COEF × ALPHA + Ts
wobei ALPHA einen Korrekturfaktor in bezug auf den Sauerstoffgehalt
des Abgases zur Bereitstellung einer geschlossenen
Regelschleife für das Luft-/Kraftstoffverhältnis,
Ts einen Korrekturfaktor bezüglich der Spannung
der Fahrzeugbatterie und COEF einen Korrekturfaktor
darstellen, der wiedergegeben werden kann als
COEF = 1 + KTw + KMR + KAS + KAI + KFUEL + . . .
wobei KTw einen Korrekturfaktor darstellt, der mit zunehmender
Temperatur des Brennkraftmaschinen-Kühlmittels
abfällt, KMR einen Korrekturfaktor bildet in bezug
auf das angestrebte Luft-/Kraftstoffverhältnis, KAS
einen Korrekturfaktor zur Erzielung einer Gemisch-Anreicherungs-
Steuerung für den Anlaßvorgang der Maschine
bedeutet, KAI einen Korrekturfaktor bildet zur Bereitstellung
einer Kraft-Anreicherungs-Steuerung im Leerlaufbetrieb
der Brennkraftmaschine, und KFUEL einen
Korrekturfaktor wiedergibt, um im Beschleunigungsbetrieb
der Kraftmaschine eine Kraftstoff-Anreicherungs-
Steuerung bereitzustellen. Die errechneten Werte für
die Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite und für die
Kraftstoff-Einspritzungs-Zeitsteuerung werden auf einen
Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-Logikschaltkreis
übertragen. Der Kraftstoff-Einspritzungs-
Steuerungs-Logikschaltkreis setzt dann die Kraftstoff-
Einspritzungs-Zeitsteuerung bzw. -Zeitpunkte und die
Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite entsprechend den
hierfür errechneten Werten.
Das Luft-/Kraftstoffverhältnis muß nicht im gesamten
Betriebsbereich der Brennkraftmaschine dem stöchiometrischen
Wert entsprechen, insbesondere nicht bei aufgeladenen
Motoren. Es ist wünschenswert, einen übermäßigen
Abgas-Temperaturanstieg bei hoher Drehzahl und
hoher Last dadurch zu unterdrücken, daß die Brennkraftmaschine
mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben
wird, das fetter als der stöchiometrische Wert eingestellt
ist. Es ist ferner wünschenswert, den Kraftstoffverbrauch
zu verringern, indem die Kraftmaschine
mit einem Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben wird,
das magerer als der stöchiometrische Wert eingestellt
ist. Die japanische Patent-Kokai-Veröffentlichung Nr.
60-19939 offenbart beispielsweise eine Kraft-Liefer-
Steuervorrichtung, mit der nach Betrieb des Motors mit
einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis über eine bestimmte
Zeitspanne hinweg oder für den Fall, daß die
Temperatur des katalytischen Konverters bzw. Wandlers
eines vorbestimmten Wert überschreitet, die Regelung
des Luft-/Kraftstoffverhältnisses auf den stöchiometrischen
Wert wieder aufgenommen wird. Mit einer derartigen
herkömmlichen Kraftstoff-Liefer-Steuerung wird jedoch
das Luft-/Kraftstoffverhältnis bei hohen Drehzahlen
und bei Hochlast-Betriebsbedingungen auf der fetten
Seite gehalten, selbst wenn die Abgastemperatur nicht
über ein vorbestimmtes Ausmaß ansteigt, was beispielsweise
bei Übergangsbetriebsbedingungen der Fall ist.
Dies führt zu einem wenig wirtschaftlichen Kraftstoffverbrauch
und zu erhöhten Emissionen von CO und HC-
Schadstoffen.
Die japanische Patent-Kokai-Veröffentlichung Nr. 61-
55340 offenbart eine Kraftstoff-Liefer-Steuervorrichtung,
die in der Lage ist, das Luft-/Kraftstoffverhältnis
bei hohen Drehzahlen und unter Hochlast-Bedingungen
so lange auf einem Sparsamkeits-Wert zu halten, wie die
Abgastemperatur unter einem vorbestimmten Wert liegt.
Diese Kraftstoff-Liefer-Steuerung ist jedoch nicht in
der Lage, das Motor-Abtriebs-Drehmoment auf einem Ziel-
Wert zu halten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
verbesserte Motor-Steuervorrichtung zu schaffen, die
auf der einen Seite eine gute Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit
bereitstellt, Schadstoff-Emissionen minimiert
und das Motor-Abtriebs-Drehmoment bei hoher Drehzahl
und unter Hochlast-Betriebsbedingungen aufrecht erhält.
Erfindungsgemäß wird eine Steuervorrichtung zur Steuerung
bzw. Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
des einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung
zugeführten Luft-/Kraftstoffgemischs und zur zeitlichen
Steuerung der der Brennkraftmaschine zugeführten Zündfunken
in Abhängigkeit von der Motor-Betriebsbedingungen
geschaffen. Die Vorrichtung weist eine für die Abgastemperatur
empfängliche Sensoreinrichtung zur Abgabe
eines Signals, das die erfaßte Abgastemperatur wiedergibt,
und eine Steuereinheit auf, die mit der Sensoreinrichtung
gekoppelt ist. Die Steuereinheit weist eine
Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn
der Motor mit hoher Drehzahl und unter Hochlast-Bedingungen
betrieben wird, und zur Erzeugung eines zweiten
Signals, wenn der Motor unter den anderen Bedingungen
läuft, eine auf den Wechsel vom zweiten Signal zum ersten
Signal ansprechende Einrichtung zum Setzen des
Luft-/Kraftstoffverhältnisses und der Zündfunken-Zeitsteuerung
auf solche Werte, daß ein gleichförmiges Motor-
Abtriebs-Drehmoment erhalten wird, und eine Einrichtung
auf, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf
einen fetteren und die Zündfunken-Zeitsteuerung jedesmal,
wenn die erfaßte Abgastemperatur einen Ziel-Wert
übersteigt, auf einen Wert zu verändern, mit dem das
gleichbleibende Motor-Abtriebs-Drehmoment bei geändertem
Luft-/Kraftstoffverhältniswert beibehalten wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand schematischer
Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Maschinen-
Steuervorrichtung, in der die Erfindung
verkörpert ist;
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild der
Steuereinheit, die in der Maschinen-Steuervorrichtung
gemäß Fig. 1 verwendet
wird;
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des
Programmablaufs im digitalen Rechenwerk,
das zur Berechnung eines erwünschten Werts
für die Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite
verwendet wird;
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des
Programmablaufs in einem digitalen Rechenwerk,
das zur Berechnung erwünschter bzw.
angestrebter Werte für die Korrekturfaktoren
KMR und ALPHA sowie für den Zündfunken-
Zeitsteuerungswert ADV verwendet
wird;
Fig. 5 eine Graphik zur Erläuterung der Motor-Betriebsbereiche;
und
Fig. 6 eine Graphik zur Erläuterung der in den
Rechner einprogrammierten Daten.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen und zunächst insbesondere
auf die Fig. 1 Bezug genommen, in der in
schematischer Darstellung eine Motor-Steuervorrichtung
gezeigt ist, die die Erfindung verkörpert. Eine allgemein
mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Brennkraftmaschine
mit innerer Verbrennung für ein Kraftfahrzeug
weist mehrere Brennkammern oder Zylinder auf, von denen
eine gezeigt und mit 12 bezeichnet ist. Im Zylinder 12
ist ein Kolben 14 zur Ausführung hin- und hergehender
Bewegungen montiert. In der Brennkraftmaschine bzw. im
Motor 10 ist eine (nicht gezeigte) Kurbelwelle gelagert,
so daß sie sich entsprechend der hin- und hergehenden
Bewegung des Kolbens 14 innerhalb des Zylinders
12 dreht.
Ein Sammelsaugrohr bzw. ein Ansaugkrümmer 20 ist mit
dem Zylinder 12 durch einen Einlaßkanal verbunden, mit
dem ein (nicht gezeigtes) Einlaßventil zusammenwirkt,
um den Eintritt von Brennstoff-Bestandteilen in die Zylinder
12 aus dem Ansaugkrümmer 20 zu regulieren. Im
obersten Abschnitt des Zylinders 12 ist eine Zündkerze
16 montiert, mit der das Gemisch bzw. die Verbrennungsbestandteile
innerhalb des Zylinders 12 gezündet werden,
wenn die Zündkerze 16 bei Vorliegen eines elektrischen
Hochspannungs-Energieimpulses erregt bzw. unter
Strom gesetzt wird. Ein Auslaßkrümmer 22 steht mit
dem Zylinder 12 durch einen Auslaßkanal in Verbindung,
mit dem ein Auslaßventil 18 zusammenwirkt, um den Austritt
der Verbrennungsprodukte bzw. Abgase vom Zylinder
12 in den Auslaßkrümmer 22 zu regulieren. Die Einlaß-
und Auslaßventile werden durch eine geeignete getriebemäßige
Kopplung mit der Kurbelwelle angetrieben.
Eine nachstehend als Kraftstoff-Einspritzdüse bezeichnete
Kraftstoff-Einspritzvorrichtung 30 ist so montiert,
daß sie Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 20 in
Richtung auf das Einlaßventil zu einspritzen kann. Die
Kraftstoff-Einspritzdüse 30 wird für den Einspritzvorgang
von Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 20 geöffnet,
wenn sie bei Vorliegen eines elektrischen Signals Si
erregt wird. Die Länge, d. h. die Impuls-Breite des
elektrischen Impulses, der an die Kraftstoff-Einspritzdüse
30 angelegt wird, bestimmt die Zeitspanne, in der
die Kraftstoff-Einspritzdüse 30 öffnet und sie bestimmt
damit die in den Ansaugkrümmer 20 eingespritzte Kraftstoffmenge.
Über einen Luftreiniger bzw. Luftfilter 32 wird Luft
für die Brennkraftmaschine 10 in einen Einlaßkanal 34
eingespeist. Die Luftmenge, der der Eintritt in die
Brennkammer 12 durch den Ansaugkrümmer 20 ermöglicht
wird, wird über ein Drosselklappenventil 36 gesteuert,
das im Einlaßkanal 34 angeordnet ist. Die Drosselklappe
36 ist über ein mechanisches Gestänge bzw. Getriebe mit
einem (nicht gezeigten) Gaspedal verbunden. Das Ausmaß,
mit dem das Gaspedal niedergedrückt wird, steuert das
Verdreh-Ausmaß bzw. die Drehstellung der Drosselklappe
36. Das Gaspedal wird durch den Betreiber bzw. durch
die Bedienungsperson des Motor-Steuersystems muskelkraft-
gesteuert. Im Betrieb des Motors 10 werden die
Abgase in den Auslaßkrümmer 22 und von dort durch ein
herkömmliches Abgassystem in die Atmosphäre ausgestoßen.
Die dem Motor zugemessene Kraftstoffmenge, die durch
die Breite der elektrischen Impulse Si bestimmt wird,
der auf die Kraftstoff-Einspritzdüse 30 gegeben wird,
wird wiederholt aus Gleichungen bzw. Rechnungen bestimmt,
die durch ein digitales Rechenwerk durchgeführt
werden, und zwar auf der Basis verschiedener Betriebsbedingungen
des Motors, die während des Betriebs erfaßt
werden. Diese erfaßten Betriebsbedingungen umfassen die
Motor-Kühlmitteltemperatur Tw, die Abgastemperatur T,
die Motordrehzahl N, die Einlaß-Luftströmung Q und den
Abgas-Sauerstoffgehalt. Dementsprechend sind an die
Steuereinheit 50 ein Motorkühlmittel-Temperatursensor
40, ein Abgas-Temperatursensor 42, ein Kurbelwinkel-
Stellungsensor 44, ein Durchflußmesser 46 und ein
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 48 angeschlossen.
Der Motorkühlmittel-Temperatursensor 40 ist im Motor-
Kühlsystem montiert bzw. vorgesehen und weist einen
Thermistor auf, der an eine elektrische Schaltung bzw.
an einen elektrischen Schaltkreis angeschlossen ist,
der in der Lage ist, ein Kühlmittel-Temperatursignal in
der Form einer Gleichspannung zu erzeugen bzw. abzugeben,
das einen der Kühlmitteltemperatur proportionalen,
variablen Pegel hat. Der Abgas-Temperatursensor 42 ist
so angeordnet, daß er die Abgastemperatur erfaßt und er
erzeugt ein Abgas-Temperatursignal in der Form einer
Gleichspannung mit einem der Abgastemperatur proportionalen,
variablen Pegel. Der Kurbelwinkel-Stellungsfühler
bzw. -Sensor 44 erzeugt eine Reihe von elektrischen
Kurbelwinkel-Stellungsimpulsen in Abständen von jeweils
2° Drehwinkel der Kurbelwelle mit einer Wiederholungsrate,
die direkt proportional zur Motordrehzahl ist,
wobei diese Impulse jeweils eine vorbestimmte Anzahl
von Winkelgraden vor dem oberen Totpunkt des betreffenden
Kolbens abgegeben werden. Der Durchflußmesser 46
spricht auf den Luftdurchfluß durch den Einlaßkanal 34
an und erzeugt ein hierzu proportionales Einlaß-Luftströmungs-
Signal.
Der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 48 überprüft die
aus den Zylindern 12 ausgestoßenen Abgase und erzeugt
ein Signal, das das Luft-/Kraftstoffverhältnis anzeigt,
bei dem der Motor betrieben wird. Als Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Sensor 48 kann beispielsweise eine Vorrichtung
Anwendung finden, wie sie in Einzelheiten in den
US-Patenten Nr. 47 76 943 und 46 58 790 offenbart ist,
die auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung übertragen
wurden und deren Offenbarung in die vorliegende
Anmeldung hiermit miteinbezogen werden soll.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist die Steuereinheit 50
ein digitales Rechenwerk - nachstehend als Computer bezeichnet -
auf, der mit einer Zentraleinheit (CPU) 51,
einem ROM-Speicher bzw. Festwertspeicher 52, einem RAM-
Speicher bzw. Direktzugriffsspeicher 53 und einer Eingabe-/
Ausgabe-Steuereinheit (I/O) 54 ausgestattet ist.
Die Zentraleinheit 51 steht über einen Daten-Bus 55 in
Kommunikation mit dem übrigen Teil des Rechenwerks bzw.
Computers. Die Eingabe-/Ausgabe-Steuereinheit weist
einen Analog-/Digitalwandler auf, der Analogsignale vom
Durchflußmesser und anderen Sensoren empfängt und diese
in digitaler Form an die Zentraleinheit 51 weitergibt,
die den zu wandelnden Eingangskanal auswählt. Der ROM-
Speicher 52 enthält Programme für den Betrieb der Zentraleinheit
51 und er beinhaltet ferner geeignete Daten
in Form von Tabellen, die bei der Berechnung geeigneter
Werte für die erforderliche Kraftstoff-Zumessung und
für die Zündfunken-Zeitsteuerung des Zündsystems benutzt
werden. Die Zentraleinheit 51 ist in bekannter
Weise programmiert, um zwischen den Daten an verschiedenen
Eintrittspunkten zu interpolieren.
Die Zentraleinheit errechnet die angeforderte Kraftstoff-
Zumessung in der Form einer Kraftstoff-Einspritzungs-
Impulsbreite. Zu diesem Zweck wird ein Grundwert
Tp für die Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite zu
Tp = k × Q/N
errechnet, wobei k eine Konstante, Q die Einlaß-Luftströmung
und N die Motordrehzahl bedeuten. Der errechnete
Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreiten-Grundwert
Tp wird anschließend für verschiedene Motor-Betriebsparameter
korrigiert. Der korrigierte Kraftstoff-Einspritzungs-
Impulsbreiten-Wert Ti ist gegeben als
Ti = Tp × COEF × ALPHA + Ts
wobei ALPHA einen Korrekturfaktor bezüglich des Sauerstoffgehalts
der Abgase zur Bereitstellung eines geschlossenen
Regelkreises für die Einstellung des Luft-/
Kraftstoffverhältnisses, Ts einen Korrekturfaktor in
bezug auf die Spannung der Fahrzeugbatterie und COEF
einen Korrekturfaktor darstellen, der sich wie folgt
zusammensetzt:
COEF = 1 + KTW + KMR + KAS + KAI + KFUEL
Hierbei bedeuten KTW einen Korrekturfaktor, der mit
steigender Motorkühlmittel-Temperatur abfällt und KMR
einen Korrekturfaktor, über den bei Hochlast-Betriebsbedingungen
des Motors eine gesteuerte Beeinflussung
des Gemischs hin zu einer Kraftstoff-Anreicherung erfolgt.
Der Korrekturfaktor KMR wird mit großer Motorlast
oder bei höherer Motordrehzahl größer. KAS bedeutet
einen Korrekturfaktor zur Bereitstellung einer
Kraftstoff-Gemischanreicherungs-Steuerung beim Anlassen
des Motors, KAI stellt einen Korrekturfaktor zur Bereitstellung
einer Kraftstoff-Anreicherungs-Steuerung
dar, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlauf betrieben
wird und KFUEL ist ein Korrekturfaktor, mit dem eine
Kraftstoff-Anreicherungs-Steuerung während des Beschleunigungsbetriebs
bereitgestellt wird.
Steuerbefehle, die erwünschte Kraftstoff-Zumeß-Anforderungen
spezifizieren, werden periodisch durch die Zentraleinheit
51 an die Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerschaltung
weitergegeben, die in der Eingabe-/Ausgabe-
Steuereinheit bzw. Schaltung 54 vorliegt. Die Kraftstoff-
Einspritzungs-Steuerschaltung wandelt den empfangenen
Steuerbefehl in ein Kraftstoff-Einspritzungs-Impulssignal
Si um, das an einen Leistungstransistor angelegt
wird, welcher die Kraftstoff-Einspritzdüse 30
für eine durch den Digitalcomputer berechnete Zeitspanne
mit der Fahrzeugbatterie verbindet.
Die Zentraleinheit 51 berechnet ferner angestrebte
Werte für den Zündzeitpunkt und die Zündfunkendauer des
Zündsystems, d. h. für die Zündfunken-Zeitsteuerung.
Steuerbefehle, die die erwünschten Werte für die Zündfunken-
Zeitsteuerung spezifizieren, werden durch die
Zentraleinheit 51 auf die Zündfunken-Zeit-Steuerschaltung
gegeben, die sich im Eingabe-/Ausgabe-Steuerkreis
54 bzw. in der Eingabe-/Ausgabe-Einheit 54 befindet.
Die Zündfunken-Zeit-Steuerschaltung bestimmt bzw. setzt
die Zündfunken-Zeitsteuerung durch die Erzeugung von
Impulsen, mit denen bewirkt wird, daß die Zündkerze 16
zu einem durch den Computer errechneten Zeitpunkt für
eine gewisse Zeitspanne einen Zündfunken hervorruft.
Fig. 3 stellt ein Flußdiagramm dar, das die Programmierung
bzw. den Programmablauf in einem Digitalrechner
bzw. -computer verdeutlicht, wie er für die Berechnung
eines erwünschten Wertes für die Kraftstoff-Zumeß-Anforderung
in Form einer Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite
Verwendung findet.
Das Computerprogramm beginnt am Punkt 202 in
gleichmäßigen Zeitintervallen von 10 msec. Am Punkt 204
des Programms werden die verschiedenen Sensorsignale in
eine digitale Form umgewandelt und über den Daten-Bus
55 in den Computerspeicher eingelesen. Beim Programmschritt
206 wird durch die Zentraleinheit 51 aus einer
in den Computer einprogrammierten Beziehung ein Grundwert
Tp für die Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite
berechnet. Diese Beziehung definiert den Grundwert Tp
zu Tp=K×Q/N, wobei K eine Konstante, Q die Motorlast,
wie sie aus der Messung der Einlaß-Luftströmung
abgeleitet wird, und N die Motordrehzahl bedeuten. An
den Punkten 208, 210 und 212 im Programm werden die
Korrekturfaktoren COEF, ALPHA und Ts in den RAM-Speicher
53 eingelesen.
Beim Programmschritt 214 errechnet die Zentraleinheit
51 den tatsächlichen Wert Ti für die Kraftstoff-Einspritzungs-
Impulsbreite zu
Ti = Tp × COEF × ALPHA + Ts
Schließlich wird am Programmpunkt 216 der errechnete
aktuelle Wert Ti für die Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite
über den Daten-Bus 55 auf die Kraftstoff-
Einspritzungs-Steuerschaltung übertragen, die Bestandteil
der Eingabe-/Ausgabe-Steuereinheit 54 ist. Die
Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerschaltung setzt dann die
Kraftstoff-Einspritzungs-Impulsbreite entsprechend dem
dafür berechneten Wert. Nachfolgend läuft das Programm
zum Endpunkt 218.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung der
Programmierung bzw. des Programmablaufs im Digitalrechner
bzw. -computer, wie es zur Berechnung der erwünschten
Werte für die Korrekturfaktoren KMR und ALPHA und
eines erwünschten Wertes für den Zündzeitpunkt ADV des
Zündsystems Verwendung findet.
Das Computerprogramm beginnt im Punkt 302. Beim Programmschritt
304 werden die Motordrehzahl N, der Kraftstoff-
Zumeß-Anforderungs-Grundwert Tp und die Abgastemperatur
in den RAM-Speicher 53 eingelesen. Das Programm
läuft anschließend zum Programmschritt 306, an dem eine
Abfrage dahingehend vorgenommen wird, ob die Brennkraftmaschine
bei hoher Drehzahl bzw. unter hoher Last
betrieben wird oder nicht. Die Entscheidung wird getroffen
unter Bezug auf die Motordrehzahl N und den Basis-
bzw. Grundwert Tp für die Kraftstoff-Zumeß-Anforderung,
wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn die Antwort
"JA" ist, läuft das Programm zum Programmschritt
316. Andernfalls bedeutet dies, daß die Brennkraftmaschine
in einem Zwischen- oder Niedrigdrehzahl-Bereich
oder einem Zwischen- oder Niedriglast-Betriebsbereich
arbeitet, wonach das Programm zum Programmschritt 308
weiterläuft.
Am Punkt 308 im Programm wird eine Kennung auf Null gesetzt
bzw. gelöscht. Anschließend läuft das Programm
zum Punkt 310, an dem der Korrekturfaktor KMR zu Null
gesetzt wird. Im folgenden Programmschritt 312 wird der
Korrekturfaktor ALPHA auf der Basis des Signals vom
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Sensor 48 im Hinblick auf
die Sicherstellung einer Luft-/Kraftstoffverhältnis-Regelung
(geschlossene Regelschleife) so gesetzt, daß das
Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einem optimalen Wert gehalten
wird. Diese errechneten Korrekturfaktoren KMR
und ALPHA werden bei der Berechnung eines angemessenen
Wertes Ti für die Kraftstoff-Zumeß-Anforderung im Programm
gemäß Fig. 3 verwendet. Nach Abschluß der Berechnungen
für die Korrekturfaktoren läuft das Programm
zum Punkt 314, an dem aus einer im Computer einprogrammierten
Beziehung ein geeigneter, angepaßter Wert für
die Zündsystem-Zündfunken-Zeitsteuerung ADV berechnet
wird. Diese Beziehung spezifiziert den Zündfunken-Zeitsteuerungs-
Wert ADV bzw. den Zündfunken-Timing-Wert ADV
als Funktion der Motordrehzahl N und des Kraftstoff-Zumeß-
Anforderungs-Grundwerts Tp. Der errechnete Zündfunken-
Timing- bzw. -Zeitsteuerungs-Wert ADV wird durch
die Zentraleinheit 51 auf die Zündfunken-Zeitsteuerungs-
Steuerschaltung gegeben. Die Zündfunken-Zeitsteuerungs-
Steuerschaltung setzt die Zündfunken-Zeitsteuerung
durch die Erzeugung von Impulsen derart fest,
daß die Zündkerze 16 zu der durch den Computer errechneten
Zeit einen Zündfunken erzeugt. Im Anschluß daran
schreitet das Programm zum Endpunkt 332 vor.
Beim Programmschritt 316 wird ein Entscheidungsschritt
bzw. eine Bestimmung dahingehend getroffen, ob die Kennung
gelöscht ist oder nicht. Falls die Antwort auf
diese Frage "JA" ist, so bedeutet dies, daß der momentane
Durchlaufzyklus des Programms der erste ist, der
nach dem Zeitpunkt durchgeführt wird, zu dem der Motorbetrieb
in den Hochgeschwindigkeits- und Hochlast-Bereich
eintritt, und das Programm läuft zum Programmschritt
318, in dem die Kennung zu 1 gesetzt wird. Andernfalls
schreitet das Programm zum Punkt 328 fort.
Im Programmschritt 320 wählt die Zentraleinheit 51
einen ersten, magersten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert
und einen Zündfunken-Zeitsteuerungs-Wert in vorbestimmter
Weise so, daß für den magersten Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert ein gleichbleibendes bzw. gleichförmiges
Motor-Abtriebsdrehmoment bereitgestellt wird. Diese
Auswahl wird aus einem im Computer einprogrammierten
Datensatz gewonnen. Die Daten umfassen Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Werte und Zündfunken-Zeitsteuerungs-Werte,
die in bezug auf die jeweiligen Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Werte vorausgewählt sind, um ein
gleichförmiges bzw. gleichbleibendes Motor-Abtriebsdrehmoment
zu erhalten. Im in Fig. 6 gezeigten Fall
sind diese Werte-Paare durch vier Punkte A, B, C und D
angedeutet, die auf eine Kurve konstanten Drehmoments,
d. h. auf eine Konstant-Drehmoment-Kurve gelegt sind.
Diese Punkte spezifizieren Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Werte und Zündfunken-Zeitsteuerungs-Werte, die so gewählt
sind, daß sie für die jeweiligen Luft-/
Kraftstoffverhältnis-Werte jeweils ein gleichförmiges
bzw. gleichbleibendes Motor-Abtriebsdrehmoment nach
sich ziehen. Der erste Punkt A gibt ein erstes Luft-/
Kraftstoffverhältnis und einen Zündfunken-Zeitsteuerungs-
Wert an, der so gewählt ist, daß sich für den ersten
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert ein gleichbleibendes
Motor-Abtriebsdrehmoment ergibt. Der zweite Punkt B
spezifiziert einen zweiten, gegenüber dem ersten Luft-/
Kraftstoffverhältnis-Wert fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert und einen zweiten Zündfunken-
Zeitsteuerungs-Wert, der so gewählt ist, daß für den
zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert nach wie vor
das gleichbleibende Motor-Abtriebsdrehmoment vorhanden
ist. Der dritte Punkt C gibt einen im Vergleich zum
zweiten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert fetteren dritten
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert an sowie einen dritten
Zündfunken-Zeitsteuerungs-Wert, mit dem für den dritten
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert das gleichbleibende Motor-
Drehmoment beibehalten wird. Der vierte Punkt D
spezifiziert einen vierten, fettesten Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert und einen vierten Zündfunken-Zeitsteuerungs-
Wert, der wiederum so gewählt ist, daß auch für
den vierten Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert das gleichbleibende
bzw. gleichförmige Motor-Abtriebsdrehmoment
bereitgestellt wird. Wie man der Fig. 6 entnehmen
kann, ergibt sich die höchste Abgastemperatur nahe dem
stöchiometrischen Luft-/Kraftstoffverhältnis und das
Motor-Abtriebsdrehmoment liegt mit dem Maximum auf der
fetten Seite bezüglich des stöchiometrischen Luft-/
Kraftstoffverhältnisses.
Am Punkt 322 im Programm wird der Korrekturfaktor KMR
auf einen geeigneten bzw. angepaßten Wert zum Erhalt
des ausgewählten Luft-/Kraftstoffverhältnisses gesetzt.
Beim Programmschritt 324 wird der Korrekturfaktor ALPHA
bei 1 geklemmt, um die Regelung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
zu unterbrechen. Nach Beendigung dieser
Einstellungen läuft das Programm zum Punkt 326 weiter,
in dem die Zündfunken-Zeitsteuerung auf den ausgewählten
Wert gesetzt wird. Schließlich gelangt das Programm
zum Endpunkt 332.
Am Punkt 328 des Programms wird eine Entscheidung darüber
getroffen, ob die Abgastemperatur T größer oder
gleich ist einem Zielwert To. Der Ziel-Abgastemperatur-
Wert To stellt einen vorbestimmten Wert dar, der einer
noch annehmbaren Maximaltemperatur der Abgassystem-
Teile unter Einbeziehung des Auslaßventils, der Auslaßkrümmerwandung,
der Turbinen-Gehäusewandung usw. entspricht.
Wenn die Antwort auf diese Frage "JA" ist,
läuft das Programm zum Programmschritt 330, an dem die
Zentraleinheit 51 einen fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert und einen Zündfunken-Zeitsteuerungs-Wert
auswählt, der so vorbestimmt ist, daß das gleichbleibende
Motor-Abtriebsdrehmoment für das ausgewählte fettere
Luft-/Kraftstoffverhältnis aufrechterhalten wird.
Anschließend läuft das Programm zum Punkt 322.
Wenn die Abgastemperatur T kleiner als der Zielwert To,
geht das Programm vom Punkt 328 zum Endpunkt 332.
Erfindungsgemäß wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis des
in die Brennkraftmaschine eingespeisten Luft-/Kraftstoff-
Gemischs und die Zündfunken-Zeitsteuerung des
Zündsystems laufend gesteuert, wenn der Motor in einem
Niedrig- oder Zwischen-Drehzahl- oder einem Niedrig-
oder Zwischen-Last-Betriebszustand arbeitet. Unter
Hoch-Drehzahl und Hochlast-Bedingungen wird das Luft-/
Kraftstoffverhältnis so gesteuert, daß das Luft-/
Kraftstoffverhältnis (stufen- bzw. schrittweise) jedesmal
angehoben wird, wenn die Abgastemperatur T einen
Zielwert To überschreitet. Das Luft-/Kraftstoffverhältnis
wird bei dem momentan vorliegenden Wert so lange
gehalten, wie die Abgastemperatur T kleiner ist als der
Zielwert To.
Gemäß der Erfindung wird ferner das Luft-/Kraftstoffverhältnis
eines in den Motor eingespeisten Luft-/
Kraftstoff-Gemischs im Betrieb der Brennkraftmaschine
bzw. des Motors unter Hoch-Drehzahl- und Hoch-Last-Bedingungen
jedesmal auf einen fetteren Wert verändert
bzw. eingestellt, wenn die Abgastemperatur einen Zielwert
überschreitet. Während der Steuerung des Luft-/
Kraftstoffverhältnisses wird ein gleichbleibendes bzw.
gleichförmiges Motor-Abtriebs-Drehmoment aufrechterhalten,
indem die Zeitsteuerung des auf die Brennkraftmaschine
bzw. auf den Motor gegebenen Zündfunkens in Verknüpfung
mit dem veränderten Luft-/Kraftstoffverhältnis
verändert wird. Es ist dementsprechend möglich, einen
übermäßigen Abgas-Temperaturanstieg zu vermeiden und
einen verringerten Kraftstoff-Verbrauch sicherzustellen,
wobei gleichzeitig das Motor-Abtriebs-Drehmoment
auf einem gleichbleibenden Wert gehalten wird. Es ist
ferner möglich, den Ausstoß von CO- und HC-Schadstoffen
zu minimieren, da die Zeitspanne, während der der Motor
mit einem mageren Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben
wird, verlängert ist.
Claims (3)
1. Steuervorrichtung zur Steuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses
eines in eine Brennkraftmaschine mit
innerer Verbrennung eingespeisten Luft-/Kraftstoff-Gemischs
und zur Zeitsteuerung der an die Brennkraftmaschine
gelieferten Zündfunken in Abhängigkeit von den
Brennkraftmaschinen-Betriebsbedingungen, gekennzeichnet
durch:
eine auf die Abgastemperatur ansprechende Sensoreinrichtung (42) zur Erzeugung eines die erfaßte Abgastemperatur anzeigenden Signals; und
eine mit der Sensoreinrichtung (42) gekoppelte Steuereinheit, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn der Motor unter Hoch-Drehzahl- und Hoch-Last-Betriebsbedingungen betrieben wird und eines zweiten Signals, wenn der Motor unter den anderen Betriebsbedingungen arbeitet, eine Einrichtung, die auf einen Wechsel vom zweiten Signal auf das erste Signal anspricht, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen Wert und die Zündfunken-Zeitsteuerung auf einen Wert einzustellen, mit dem ein gleichbleibendes Motor-Abtriebs- Drehmoment bereitgestellt wird, und eine Einrichtung aufweist, um jedesmal, wenn die erfaßte Abgastemperatur (T) einen Zielwert (To) überschreitet, das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen fetteren Wert und die Zündfunken-Zeitsteuerung auf einen Wert zu verändern, mit dem das gleichförmige Motor-Abtriebs- Drehmoment beibehalten wird.
eine auf die Abgastemperatur ansprechende Sensoreinrichtung (42) zur Erzeugung eines die erfaßte Abgastemperatur anzeigenden Signals; und
eine mit der Sensoreinrichtung (42) gekoppelte Steuereinheit, die eine Einrichtung zur Erzeugung eines ersten Signals, wenn der Motor unter Hoch-Drehzahl- und Hoch-Last-Betriebsbedingungen betrieben wird und eines zweiten Signals, wenn der Motor unter den anderen Betriebsbedingungen arbeitet, eine Einrichtung, die auf einen Wechsel vom zweiten Signal auf das erste Signal anspricht, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen Wert und die Zündfunken-Zeitsteuerung auf einen Wert einzustellen, mit dem ein gleichbleibendes Motor-Abtriebs- Drehmoment bereitgestellt wird, und eine Einrichtung aufweist, um jedesmal, wenn die erfaßte Abgastemperatur (T) einen Zielwert (To) überschreitet, das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf einen fetteren Wert und die Zündfunken-Zeitsteuerung auf einen Wert zu verändern, mit dem das gleichförmige Motor-Abtriebs- Drehmoment beibehalten wird.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit eine Einrichtung
(ROM 52) zur Speicherung von Daten unter Einbeziehung
von Luft-/Kraftstoffverhältnis-Werten und Zündfunken-
Zeitsteuerungs-Werten, die in Verknüpfung mit den jeweiligen
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Werten so vorausgewählt
sind, daß das gleichbleibende Motor-Abtriebs-
Drehmoment bereitgestellt wird, eine Einrichtung zur
Auswahl eines der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Werte und
eines mit dem ausgewählten Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert verknüpften Zündfunken-Zeitsteuerungs-Wertes, und
eine Einrichtung aufweist, mit der das Luft-/Kraftstoffverhältnis
auf den ausgewählten Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert und die Zündfunken-Zeitsteuerung auf
den ausgewählten Zündfunken-Zeitsteuerungs-Wert gesetzt
werden können.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuereinheit eine auf den Wechsel
vom zweiten Signal auf das erste Signal ansprechende
Einrichtung zur Auswahl eines magersten Luft-/
Kraftstoffverhältnis-Wertes und eines mit diesem magersten
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert verknüpften
Zündfunken-Zeitsteuerungs-Wertes, und eine Einrichtung
aufweist, um jedesmal, wenn die erfaßte Abgastemperatur
(T) den vorbestimmten Wert bei Vorliegen des ersten Signals
überschreitet, einen fetteren Luft-/Kraftstoffverhältnis-
Wert und einen mit dem ausgewählten fetteren
Luft-/Kraftstoffverhältnis-Wert verknüpften Zündfunken-
Zeitsteuerungs-Wert auszuwählen.
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