DE4230344A1

DE4230344A1 - Luft-/kraftstoff-verhaeltnissteuersystem fuer einen motor mit innerer verbrennung

Info

Publication number: DE4230344A1
Application number: DE4230344A
Authority: DE
Inventors: Namomi Tomizawa
Original assignee: Japan Electronic Control Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-09-12
Filing date: 1992-09-10
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2012-09-11
Also published as: US5224452A; DE4230344C2; JPH0571397A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Motor mit innerer Verbrennung und insbesondere ein Luft-/Kraftstoff- Verhältnissteuersystem desjenigen Types, bei dem das Luft-/Kraftstoff-Gemisch, das dem Motor zugeführt wird, in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen auf die sehr magere Seite gesteuert werden kann.

Es wurden bereits zum Zwecke der Verbesserung des Kraft stoffverbrauchsverhaltens sogenannte "Magerverbrennungs motoren" vorgeschlagen, bei denen die Verbrennung in dem Motor mit einem sehr mageren Luft-/Kraftstoff-Gemisch aus geführt wird, wie beispielsweise mit einem Gemisch, das ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 20 bis 25 aufweist. Bei Motoren dieser Art tritt bei niedrigen Drehzahlen und niedrigerer Last ein Motorbetrieb auf der Grundlage eines sehr mageren Gemisches zur Verbesserung des Kraftstoffver brauchsverhaltens auf, während jedoch für den Fall, daß eine schnelle Beschleunigung und ein hohes Drehmoment benötigt werden, ein Gemisch dem Motor zugeführt wird, welches ge ringfügig fetter als normal ist. Motoren dieser Art sind in der ersten vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 1-1 87 338 geoffenbart.

Aufgrund ihrer inhärenten Bauweise haben jedoch die Motoren des oben beschriebenen Magerverbrennungstypes einen Fehl zündungsschwellenpegel, der sich auf der mageren Verbren nungsseite befindet. Das bedeutet, daß bei Zuführen eines mageren Luft-/Kraftstoff-Gemisches, welches den Fehlzün dungsschwellenpegel übersteigt, eine normale Betriebsweise des Motors nicht erzielt wird. Selbst wenn daher das magere Luft-/Kraftstoff-Gemisch etwas fetter ist als der Fehlzün dungs-Magerpegel, so können die Umgebungsbedingungen des Motors, wie beispielsweise die Art des Kraftstoffes, die Temperatur der Umgebungsluft und dergleichen eine instabile Verbrennung in dem Motor verursachen.

Daher wurde bislang, wie dies in der graphischen Darstellung der Fig. 6 verdeutlicht ist, das momentane magere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf einen Pegel eingestellt, der erheblich fetter ist, als der Fehlzündungsschwellenpegel, wobei der Zone, die die instabile Verbrennung in dem Motor mit sich bringt, Beachtung geschenkt wurde. Dies bedeutet, daß das magere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, das bei Motoren der obigen Art eingestellt wird, nicht zu hinreichenden Kraftstoffersparnissen oder einer zufriedenstellenden Kraft stoffverbrauchseigenschaft führt. Ferner führt die Anreiche rung des mageren Luft-/Kraftstoff-Gemisches eine Erhöhung der NOx-Werte in dem Abgas mit sich.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Motor mit innerer Verbrennung zu schaffen, welches zu verbesserten Verbrauchseigenschaften des Motors beiträgt.

Diese Aufgabe wird durch ein Luft-/Kraftstoff-Verhältnis steuersystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuer- System für einen Kraftfahrzeugmotor mit innerer Verbrennung geschaffen, welches die Einstellung der Luft-/Kraftstoff- Mischung durchführt. Das System umfaßt eine Welligkeitser fassungseinrichtung zum Erfassen des Welligkeitspegels des Motorbetriebsverhaltens bei einer mageren Verbrennungsope ration, eine Magerverbrennungsgrenzwert-Erfassungseinrich tung, die ein erstes Signal erzeugt, wenn der erfaßte Wel ligkeitspegel eine gegebene zulässige Grenze übersteigt, und ein zweites Signal erzeugt, wenn der erfaßte Welligkeitspe gel nicht den gegebenen zulässigen Grenzwert übersteigt, und eine Luft-/Kraftstoff-Mischungsverdünnungseinrichtung, die bei Erzeugung des zweiten Signales durch die Magerverbren nungsgrenzwert-Erfassungseinrichtung das Luft-/Kraftstoff-Gemisch derart verdünnt, daß ein Welligkeitspegel des Mo torbetriebsverhaltens, der durch das verdünnte Luft-/Kraft stoff-Gemisch gegeben ist, sich nahe an den gegebenen zu lässigen Grenzwert annähert.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 ein Flußdiagramm der Betriebsweise von Schritten, die durch das System zum Durchführen einer Kraft stoffsteuerung durchgeführt werden;

Fig. 3 ein Flußdiagramm der Betriebsschritte, die durch das System durchgeführt werden, um Geschwindig keitsschwankungen zu erfassen;

Fig. 4 ein Flußdiagramm der von dem System durchgeführten Operationsschritte zum Erfassen einer Schwankung der Pulsbreite der Motordrehzahl;

Fig. 5 ein zeitliches Diagramm des Pulsierens der Motor drehzahl (Ne) bezüglich des Verbrennungstaktes in jedem Zylinder; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Art der Einstellung des mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses bei einem üblichen Magergemisch-Verbrennungsmotor.

Fig. 1 der Zeichnungen zeigt ein Luft-/Kraftstoff-Verhält nissteuersystem gemäß der Erfindung bei Anwendung auf einen Kraftfahrzeugmotor 1 mit innerer Verbrennung.

Mit dem Bezugszeichen 2 ist ein Luftfilter bezeichnet, von dem aus sich ein Ansaugkanal 3 zu dem Motor 1 durch einen Ansaugkrümmer 5 erstreckt. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Drosselventil, das in der Mitte des Ansaugkanales 3 angebracht ist. Die durch den Luftfilter 2 gereinigte Luft wird auf diese Weise dem Motor 1 durch den Ansaugkanal 2, das Drosselventil und den Ansaugkrümmer 5 zugeführt. Der An saugkrümmer 5 hat Kraftstoffeinspritzventile 6, die an sei nen jeweiligen Verzweigungen befestigt sind. Die Kraftstoff einspritzventile 6 sind Ventile des elektromagnetischen Types, die bei Energiezufuhr (EIN-Operation) oder fehlender Energiezufuhr (AUS-Operation) eines Solenoides geöffnet bzw. geschlossen werden. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 wird in einer EIN-AUS-Betriebsart durch ein Treiberpulssignal angesteuert, welches von einer Steuereinheit 12 erzeugt wird, die nachfolgend detailliert beschrieben wird. Bei der eingeschalteten Betriebsart des Kraftstoffeinspritzventiles wird eine bestimmte Kraftstoffmenge von einer Kraftstoff pumpe (nicht dargestellt) in den entsprechenden Zylinder des Motors 1 eingespritzt. Der einem jeden Kraftstoffeinspritz ventil 6 zugeführte Kraftstoff wird hinsichtlich seines Druckes durch einen Druckregler (nicht dargestellt) gere gelt. Das bedeutet, daß in Abhängigkeit von dem Treiber pulssignal (bzw. Befehlssignal) von der Steuereinheit 12 der Kraftstoffin intermittierender Art zu jedem Zylinder durch das entsprechende Kraftstoffeinspritzventil 6 zusammen mit der gereinigten Luft zugeführt wird.

Brennkammern, die durch die Zylinder des Motors 1 definiert sind, sind mit jeweiligen Zündkerzen 7 versehen. Aufgrund eines elektrischen Funkens, der durch die Zündkerzen 7 er zeugt wird, wird das Luft-/Kraftstoff-Gemisch gezündet und verbrannt. Das verbrannte Gas, das auf diese Weise in den Brennkammern erzeugt wird, wird durch einen Abgaskrümmer 8, einen Abgaskanal 9, einen katalytischen Wandler 10 und einen Schalldämpfer 11 in das Freie gelassen.

Die Steuereinheit 12 ist ein Mikrocomputer mit einer zentra len Verarbeitungseinheit (CPU), einem Festwertspeicher (ROM), einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einem Analog-/Digital-Wandler (A/D) und einer Eingabe-/Ausgabe- Schnittstelle (I/O). Durch Verarbeitung der Informations signale, die von verschiedenen Sensoren erzeugt werden, erzeugt die Steuereinheit 12 Befehlspulssignale für die Kraftstoffeinspritzventile, wie dies im nachfolgenden de tailliert erläutert werden wird.

Die Sensoren umfassen ein Luftflußmeßgerät 13, das in dem Ansaugkanal 3 installiert ist, einen Kurbelwinkelsensor 14, der in einem Verteiler (nicht dargestellt) installiert ist, einen Kühlwassertemperatursensor 15, der in einem Wasser mantel oder Kühlmantel des Motores 1 eingebaut ist, sowie einen Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16. Das Luftflußmeß gerät 13 erzeugt ein Informationssignal, das die Menge "Q" der gereinigten Luft darstellt, die dem Motor 1 zugeführt wird. Der Kurbelwinkelsensor 14 erzeugt ausgangsseitig so wohl ein Referenzsignal (REF-Signal) in der Form eines Pulses, als auch ein Winkellagesignal (POS-Signal) in der Form eines Pulszuges. Das Referenzpulssignal wird bei jeder Referenzlage bezüglich des Kurbelwinkels eines jeden Zylin ders erzeugt, wie beispielsweise bei der Lage des oberen Totpunktes (OTP) bei jedem Verbrennungstakt. Das Winkel positionspulssignal wird in Intervallen von vorgegebenen Kurbelwinkeln von beispielsweise 1° oder 2° Kurbelwinkel erzeugt. Es sei angemerkt, daß die Motordrehzahl "Ne" durch Messung der Zeitdauer des Bezugspulssignales (REF-Signales) oder durch Zählen der Anzahl der Winkelpositionspulssignale (POS-Signale) innerhalb einer gegebenen Zeitdauer gemessen wird. Der Kühlwassertemperatursensor 15 erfaßt die Tempe ratur "Tw" des Kühlwassers in dem Wassermantel des Motors 1.

Der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 kann von demjenigen Typ sein, der die Fahrzeuggeschwindigkeit von der Drehzahl der Ausgangswelle eines Getriebes (nicht dargestellt) ab leitet. Das bedeutet, daß der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 von einem solchen Typ sein kann, der eine gegebene Anzahl von Pulsen für jede Umdrehung der Ausgangswelle des Getrie bes erzeugt.

Die CPU des Mikroprozessors in der Steuereinheit 12 verar beitet verschiedene Daten in der durch die Programme fest gelegten Art, die in dem ROM gespeichert sind, wobei diese Programme durch die Flußdiagramme der Fig. 2 bis 4 ver deutlicht sind.

Wie nachfolgend im Laufe der Beschreibung verdeutlicht werden wird, werden die Welligkeitserfassungseinrichtung, die Magerverbrennungsschwellenwert-Erfassungseinrichtung und die Luft-/Kraftstoff-Verhältnislärmeinrichtung durch Verar beitungsroutinen des Computers der Steuereinheit 12 reali siert.

Zunächst wird ein Flußdiagramm gemäß Fig. 2 erläutert, indem ein Programm zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge "Ti" gezeigt ist, welche einer Pulsbreite eines Treiberpuls signales entspricht, das an jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 angelegt wird. Dieses Programm wird jeweils zu Intervallen einer gegebenen kleinen Zeitdauer ausgeführt.

Bei dem Schritt 1 (S-1) wird beurteilt, ob oder ob nicht ein Magerverbrennungsbetriebszustand herbeigeführt ist. Der Ma gerverbrennungsbetriebszustand ist der Zustand, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge "Ti" aufgrund eines gegebenen ma geren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses (von beispielsweise 20 bis 25) berechnet werden kann, das größer (oder magerer) als der stöchiometrische Wert (d. h. 14,7) ist. Erfindungsgemäß sind zwei Verbrennungsbereiche für das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis vorgesehen, von denen einer ein Magerverbren nungsbereich ist, bei dem die Verbrennung bei einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (von beispielsweise 20 bis 25) ausgeführt wird, und von denen der andere ein etwas fetterer Verbrennungsbereich (oder normaler Verbrennungsbereich) ist, bei dem die Verbrennung bei einem stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (14,7) oder einem Luft-/Kraft stoff-Verhältnis (von beispielsweise 13) ausgeführt wird, welches etwas fetter als das stöchiometrische Verhältnis ist. Der magere Verbrennungsbereich wird praktisch bei dem Motorbetriebszustand verwendet, bei dem sich der Motor bei geringer Last und geringer Drehzahl befindet. Ein derartiger Motorzustand wird beispielsweise durch die Motordrehzahl "Ne" und eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge "Tp" erfaßt. Tatsächlich stellt die grundlegende Kraftstoffein spritzmenge "Tp" die Motorlast dar. Wie bereits beschrieben worden ist, wird in dem mageren Verbrennungsbereich die Kraftstoffeinspritzmenge "Ti" auf der Grundlage eines gege benen mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses berechnet, das erheblich magerer ist als der stöchiometrische Wert, um das Kraftstoffverbrauchsverhalten zu verbessern. Andererseits wird in dem etwas fetteren Verbrennungsbereich die Kraft stoffeinspritzmenge auf der Grundlage des stöchiometrischen Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses (14,7) oder eines Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses berechnet, welches etwas fetter als der stöchiometrische Wert ist, um das Motordreh moment zu erhöhen.

Wie nachfolgend detailliert beschrieben werden wird, wird bei dem Erfindungsgegenstand das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in den mageren Verbrennungsbereichen und in den etwas fette ren Verbrennungsbereichen in Abhängigkeit von dem Betriebs zustand des Motors fein gesteuert. Das bedeutet, das bei dem Erfindungsgegenstand die Verbrennung mit einem geeigneten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis für jeden Betriebszustand des Motors ausgeführt wird.

Wenn bei dem Schritt 1 (S-1) beurteilt wird, daß der magere Verbrennungsbetriebszustand erzeugt worden ist, so wird das Programm zu dem Schritt 2 (S-2). Bei diesem neuen Schritt wird ein mageres Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, das sich für den momentanen Betriebszustand des Motors eignet, aus einer gespeicherten Tabelle für die magere Verbrennung (d. h. eine Tabelle für die Zuordnung des mageren Luft-/Kraftstoff-Ver hältnisses) durch Tabellenzugriff ausgelesen, in der Luft-/Kraftstoff-Verhältnisse (z. B. 20 bis 25) für den mageren Verbrennungsbereich in Abhängigkeit sowohl von der Drehzahl "Ne" als auch der grundlegenden Kraftstoffein spritzmenge "Tp" abgelegt sind. Wenn bei dem Schritt 1 (S-1) beurteilt wird, daß der magere Verbrennungszustand nicht vorliegt, so schreitet das Programm zu dem Schritt 3 (S-3) fort. Bei diesem Schritt wird das etwas fettere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis, das sich für den momentanen Betriebszustand des Motors eignet, aus einer Speichertabelle für den fetten Verbrennungszustand (d. h. einer Tabelle für die Zuordnung fetter Luft-/Kraftstoff-Verhältnisse) durch Tabellenzugriff ausgelesen, in der Luft-/Kraftstoff-Ver hältnisse (z. B. 13 bis 14,7) für den etwas fetteren Ver brennungsbereich in Abhängigkeit sowohl von der Drehzahl "Ne" als auch der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge "Tp" abgespeichert sind.

Ti ← Tp × (1y(A/F)) + Ts (1)

Hierin bezeichnen Ti die geeignete Kraftstoffeinspritzmenge, Tp die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge, A/F der Wert, der von der Tabelle für die etwas fettere Verbrennung aus gelesen ist, und Ts einen Faktor, der die Schwankung der effektiven Öffnungsdauer des Kraftstoffeinspritzventiles aufgrund von Spannungsschwankungen kompensiert.

Tp ← (Q/Ne) × K (2)

In dieser Gleichung (2) bezeichnen Q die Luftmenge, Ne die Motordrehzahl und K einen Faktor, der durch die Charakte ristik des Kraftstoffeinspritzventiles geschaffen ist.

Es sei angemerkt, daß die grundlegende Kraftstoffeinspritz menge "Tp" auffolgender Gleichung basiert:

A/F = 1 (3)

Falls dies gewünscht ist, kann die geeignete Kraftstoff einspritzmenge "Ti" durch Betrachtung eines Korrekturfaktors auf der Grundlage der Kühlwassertemperatur "Tw" erzeugt wer den. Bei einer gegebenen Kraftstoffeinspritzzeit erzeugt die Steuereinheit 12 für jedes Kraftstoffeinspritzventil 6 ein Treibersignal, dessen Pulsbreite dem auf den neuesten Stand gebrachten Wert von "Ti" entspricht.

Nachdem das magere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis durch Tabel lenzugriff auf die gespeicherte Tabelle für die magere Verbrennung bei dem Schritt 2 (S-2) ausgelesen ist, wird eine Korrekturbehandlung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses bei den Schritten 4, 5 und 6 (S-4, S-5 und S-6) durchge führt, bevor der Schritt 7 (S-7) ausgeführt wird. Das be deutet, daß nach dem Schritt 2 (S-2) der Schritt 4 (S-4) durchgeführt wird. Bei diesem Schritt wird beurteilt, ob oder ob nicht ein Parameter "ΔVSP" oder "Δx" größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht. Der Parameter "ΔVSP" oder "Δx" stellt den Welligkeitspegel des Motors 1 dar und wird von den Verfahrensschritten geliefert, die in dem Flußdia gramm der Fig. 3 und 4 gezeigt sind.

Der vorbestimmte Wert stellt den zulässigen Grenzwert des Welligkeitspegels dar. Wenn daher der Parameter "ΔVSP" oder "Δx" diesen vorbestimmten Wert überschreitet, so kann fest gestellt oder angenommen werden, daß der Welligkeitszustand des Betriebsverhaltens des Motors 1 den zulässigen Grenzwert überschreitet. Wenn daher der Parameter "ΔVSP" oder "Δx" diesen vorbestimmten Wert überschreitet, so folgt der Schritt 5 (S-5), bei dem der Welligkeitspegel abgesenkt wird, um die Motorverbrennung zu stabilisieren. Bei diesem Schritt 5 (S-5) wird ein gegebener Wert "α" von dem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis subtrahiert, das bei dem Schritt 2 (S-2) erhalten worden ist, um ein korrigiertes mageres Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten. Die Tabelle für die magere Verbrennung wird unter Bezugnahme auf dieses korri gierte magere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis auf den neuesten Stand gebracht. Das bedeutet, daß bei dem Schritt 5 (S-5) die folgende Berechnung ausgeführt wird:

A/F ← A/F - α (4)

Wenn der Parameter "ΔVSP" oder "Δx" kleiner als der vorbe stimmte Wert ist, kann beurteilt oder angenommen werden, daß der Welligkeitspegel des Motors 1 nicht die zulässige Grenze überschreitet, was bedeutet, daß eine erheblich magerere Verbrennung für den Motor 1 ermöglicht wird. Daher wird der Schritt 6 (S-6) durchgeführt, um das magere Luft-/Kraft stoff-Verhältnis in Richtung zu einem noch magereren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis hin zu korrigieren. Dies bedeutet, daß bei diesem Schritt 6 (S-6) ein gegebener Wert "β" zu dem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis addiert wird, welcher bei dem Schritt 2 (S-2) erhalten wird, um ein kor rigiertes oder noch magereres Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu schaffen. Die Tabelle für die magere Verbrennung wird unter Bezugnahme auf dieses korrigierte, magerere Luft-/Kraft stoff-Verhältnis korrigiert. Das bedeutet, daß bei dem Schritt 6 (S-6) die folgende Berechnung ausgeführt wird:

A/F ← A/F + β (5)

Es sei angemerkt, daß das anfängliche magere Luft-/Kraft stoff-Verhältnis der Tabelle für magere Verbrennung (ver gleiche Schritt 2) derart eingestellt ist, daß der Wellig keitspegel, der auf diese Weise durch das magere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in jedem Motorbetriebszustand geschaffen wird, kleiner wird als der zulässige Grenzwert. Das bedeutet, daß das anfängliche Luft-/Kraftstoff-Verhält nis bezogen auf den zulässigen Grenzwert des Welligkeitspe gels geringfügig in die fettere Richtung eingestellt ist, so daß auch dann, wenn verschiedene Faktoren, wie beispielswei se die Kraftstoffart, die Temperatur der Ansaugluft und der gleichen sich ändern, der Welligkeitspegel niemals den zu lässigen Grenzwert überschreitet. Tatsächlich haben diese Faktoren einen gewissen Effekt auf den Welligkeitszustand des Motorbetriebes bei einem mageren Verbrennungszustand.

Daher ist unter den obigen Bedingungen eine erheblich mage rere Verbrennung für den Motor 1 möglich, ohne daß es zu einem unerwünschten wellenartigen Betriebszustand kommt. Das bedeutet, daß durch Vergleichen der Parameter "ΔVSP" oder "Δx", die den Welligkeitspegel darstellen, mit dem vorbe stimmten Pegel, der den zulässigen Grenzwert des Wellig keitspegels darstellt, ein tatsächlicher Schwellenwert für die magere Verbrennung erfaßt wird, so daß die magere Ver brennung mit einem Welligkeitspegel ausgeführt wird, der sich an den zulässigen Grenzwert annähert. Selbst wenn daher der Grenzwert für die magere Verbrennung sich aufgrund der Veränderung der Faktoren ändert, wird eine erheblich magere re Verbrennung erreicht, die mit der Änderung des Grenzwer tes fertig wird.

Daher werden sowohl eine Verbesserung des Kraftstoffver brauchsverhaltens als auch eine Reduktion des NOx-Wertes in dem Abgas erreicht.

Die Parameter "ΔVSP" und "Δx", die den Welligkeitspegel darstellen, werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme der Fig. 3 und 4 erläutert.

Das Flußdiagramm der Fig. 3 zeigt die Betriebsschritte zum Erhalten des Parameters "ΔVSP". Diese Schritte werden jedes mal dann ausgeführt, wenn ein Pulssignal von dem Kraftfahr zeuggeschwindigkeitssensor 16 erzeugt wird. Der Fahrzeug geschwindigkeitssensor 16 erzeugt eine gegebene Pulszahl bei jeder Umdrehung der Abtriebswelle des Getriebes. Daher kann die Fahrzeuggeschwindigkeit "VSP" durch Messung der Zeit dauer der Pulszahl erhalten werden.

Bei dem Schritt 11 (S-11) wird die Fahrzeuggeschwindigkeit "VSP", die bei der letzten Ausführung des Hauptprogrammes benutzt worden ist, als vorheriger Wert "MVSP" abge speichert. Dann wird bei dem Schritt 12 (S-12) die neueste Fahrzeuggeschwindigkeit durch eine aktuelle Messung der Pulssignalperiode erhalten und als neuer Wert "VSP" abge speichert. Dann wird bei einem Schritt 13 (S-13) die folgen de Berechnung ausgeführt:

ΔVSP ← |VSP - MVSP| (6)

Es sei angemerkt, daß der Wert "ΔVSP" verwendet wird, um kleine Schwankungen der Fahrzeuggeschwindigkeit zu erfassen, die durch die Welligkeit verursacht sind. Wenn daher der Wert "ΔVSP" größer als der vorbestimmte Wert ist, kann be urteilt werden, daß die magere Verbrennung ausgeführt wird, während das magere Luft-/Kraftstoff-Verhältnis den zulässi gen Grenzwert überschreitet, so daß die Motorverbrennung instabil ist, wobei das unerwünschte wellige Verhalten auf tritt.

Das Flußdiagramm der Fig. 4 zeigt die Operationsschritte zum Erzielen des Parameters "Δx", der eine gegenseitige Bezie hung zur Schwankung des Motordrehmomentes zeigt. Falls der Motor 1 ein Vierzylindermotor ist, werden diese Schritte bei der jeweiligen Lage des oberen Totpunktes (OTP) sowie 90° nach dem oberen Totpunkt (bezogen auf den Kurbelwinkel) be züglich des Signales von dem Kurbelwinkelsensor 14 ausge führt.

Bei dem Vierzylindermotor 1 sei angenommen, daß die Zünd folge 1-3-4-2 ist, und daß der Spitzenwert der Motordrehzahl "Ne" durch den Explosionstakt in jedem Zylinder verursacht wird, der zwischen benachbarten zwei OTP-Positionen er scheint, wie dies von dem zeitlichen Diagramm von der Fig. 5 ersichtlich ist, so daß die Motordrehzahl "Ne" bei einer OTP-Position, die dem oberen Totpunkt eines Verdichtungs taktes des anderen Zylinders entspricht, klein wird. Daher hat die Pulsbreite "x" der Drehzahl des Motors "Ne", die durch den Explosionstakt in jedem Zylinder verursacht wird, eine gegenseitige Beziehung mit dem Ausgangsdrehmoment des Motors 1. Daher stellt die Schwankungsrate "Δx" der Puls breite "x" die Schwankung oder Fluktuation des Motoraus gangsdrehmomentes dar, die der Welligkeit entspricht.

Bei dem Schritt 21 (S-21) wird beurteilt, ob sich der Motor in einem Explosionstakt befindet oder nicht, d. h. ob der Kurbelwellenwinkel 90° vor dem oberen Totpunkt darstellt oder nicht. Dies ist beabsichtigt, um den Spitzen-Pegel "NeH" des Pulsierens der Motordrehzahl "Ne" zu erfassen, welches durch den Explosionstakt verursacht wird. Falls der Kurbelwinkel 90° vor dem oberen Totpunkt erfaßt wird, geht das Programm zu dem Schritt 22 (S-22). Bei diesem Schritt wird die erneuerte Motordrehzahl "Ne" auf den Spitzen-Wert "NeH" gesetzt. Daraufhin fährt das Programm bei dem Schritt 23 (S-23) fort. Bei diesem Schritt wird beurteilt, ob oder ob nicht der obere Totpunkt (OTP) diejenige Position ist, bei der ein Wellentalpegel "NeL" der Pulsation der Motor drehzahl "Ne" durch den Explosionstakt verursacht wird. Wenn ein derartiger oberer Totpunkt erfaßt wird, geht das Pro gramm zu dem Schritt 24 (S-24). Bei diesem Schritt wird die Drehzahl "Ne" auf den Wellentalpegel "NeL" eingestellt. An schließend geht das Programm zu dem Schritt 25 (S-25). Bei diesem Schritt wird folgende Berechnung ausgeführt:

x ← NeH - NeL (7)

Anschließend wird der Schritt 26 (S-26) ausgeführt, um folgende Berechnung durchzuführen:

⌀x ← |x - x₁| (8)

In dieser Gleichung bezeichnet x_-1 einen Wert, der bei der letzten Programmausführung des Hauptprogrammes verwendet worden ist.

Anschließend geht das Programm zu dem Schritt 27. Bei diesem Schritt 27 wird der Wert "x", der bei dem Schritt 26 erhal ten worden ist, als vorheriger Wert "x_-1" abgespeichert, welcher bei der nachfolgenden Ausführung des Hauptprogrammes verwendet wird.

Der Wert "x" steigt an, wenn das Ausgangsdrehmoment des Motors ansteigt, wobei bei gleichbleibendem Motordrehmoment der Wert "x" konstant bleibt. Wenn daher der Wert "x" eine große Schwankung alle 90° Kurbelwinkel ausführt, kann ange nommen werden, daß ein wellenartiges Verhalten des Motors stattfindet. Wenn daher bei dem Schritt 4 (S-4) des Fluß diagrammes gemäß Fig. 2 ermittelt wird, daß der Wert "Δx" größer als ein vorbestimmter Wert ist, so kann angenommen werden, daß ein unerwünschter Wellenzustand bei der mageren Verbrennung auftritt, welcher den zulässigen Grenzwert über steigt.

Erfindungsgemäß kann durch Erfassung des Grenzwertes für die magere Verbrennung, der sich in Abhängigkeit von Umgebungs bedingungen des Motors ändert, eine erheblich magerere Ver brennung ausgeführt werden, wobei die Welligkeit des Motor betriebsverhaltens derart gesteuert wird, daß sie unterhalb eines zulässigen Pegels bleibt. Erfindungsgemäß wird eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchsverhaltens erreicht, indem eine erheblich magerere Verbrennung und eine Verminde rung der NOx-Werte in dem Abgas erzielt werden.

Claims

1. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem für einen Kraftfahrzeugmotor mit innerer Verbrennung, der mit einem Luft-/Kraftstoff-Gemisch betrieben wird, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:
eine Welligkeitserfassungseinrichtung zum Erfassen des Welligkeitsgrades des Motorbetriebes bei einem mageren Verbrennungszustand;
eine Magerverbrennungsgrenzwert-Erfassungseinrichtung, die ein erstes Signal erzeugt, wenn der erfaßte Wellig keitsgrad einen vorgegebenen zulässigen Grenzwert über schreitet, und ein zweites Signal erzeugt, wenn der er faßte Welligkeitsgrad nicht den vorgegebenen zulässigen Grenzwert überschreitet; und
eine Luft-/Kraftstoff-Gemischverdünnungseinrichtung, die bei Erzeugen des zweiten Signales durch die Magerver brennungsgrenzwert-Erfassungseinrichtung das Luft-/Kraftstoff-Gemisch derart verdünnt, daß der Wellig keitsgrad des Motors, der durch das verdünnte Luft-/Kraftstoff-Gemisch vorgegeben ist, annähernd den vorgegebenen zulässigen Grenzwert erreicht.

2. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welligkeitserfassungs einrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine erste Einrichtung zum Erzeugen eines dritten Sig nales, das die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit dar stellt;
eine zweite Einrichtung zum Erzeugen eines vierten Sig nales, das die vorherige Fahrzeuggeschwindigkeit dar stellt; und
eine dritte Einrichtung zum Messen eines Absolutwertes einer Differenz zwischen dem dritten und vierten Signal.

3. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magerverbrennungsgrenz wert-Erfassungseinrichtung folgendes Merkmal umfaßt:
eine fünfte Einrichtung zum Vergleichen des Absolutwer tes der Differenz mit einem vorgegebenen Wert, wobei der vorgegebene Wert den vorgegebenen zulässigen Grenzwert des Welligkeitspegels darstellt.

4. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-/Kraftstoff-Ge mischverdünnungseinrichtung folgendes Merkmal umfaßt:
eine sechste Einrichtung zum Korrigieren des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-/Kraftstoff- Gemisches auf einen erheblich magereren Wert, wenn die fünfte Einrichtung erfaßt, daß der Absolutwert der Dif ferenz kleiner ist als der vorgegebene Wert.

5. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-/Kraftstoff-Ge mischverdünnungseinrichtung ferner folgendes Merkmal aufweist:
eine siebte Einrichtung zum Korrigieren des Luft-/Kraft stoff-Verhältnisses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches auf einen etwas fetteren Wert hin, wenn die fünfte Einrich tung erfaßt, daß der Absolutwert der Differenz größer als der vorgegebene Wert ist.

6. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welligkeitserfassungseinrichtung folgende Merkmale auf weist:
eine achte Einrichtung zum Erfassen eines Spitzenpegels einer Pulsation der Motordrehzahl;
eine neunte Einrichtung zum Erfassen eines Wellentalpe gels der Pulsation der Motordrehzahl;
eine zehnte Einrichtung zum Messen einer ersten Diffe renz zwischen dem Spitzenpegel und dem Wellentalpegel;
eine elfte Einrichtung zum Messen des Absolutwertes der zweiten Differenz zwischen der ersten Differenz und einer vorher eingestellten Differenz, wobei die vorher eingestellte Differenz diejenige Differenz ist, die vorher gemessen worden ist.

7. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Magerverbrennungsgrenz wert-Erfassungseinrichtung folgendes Merkmal aufweist:
eine zwölfte Einrichtung zum Vergleichen des Absolut wertes der zweiten Differenz mit einem vorbestimmten Wert, wobei der vorbestimmte Wert einen gegebenen zu lässigen Grenzwert des Welligkeitsgrades darstellt.

8. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-/Kraftstoff-Ge mischverdünnungseinrichtung folgendes Merkmal aufweist:
eine dreizehnte Einrichtung zum Korrigieren des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-/Kraftstoff- Gemisches auf einen erheblich magereren Wert, wenn die zwölfte Einrichtung erfaßt, daß der Absolutwert der zweiten Differenz kleiner als der vorgegebene Wert ist.

9. Luft-/Kraftstoff-Verhältnissteuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-/Kraftstoff-Ge mischverdünnungseinrichtung ferner folgendes Merkmal umfaßt:
eine vierzehnte Einrichtung zum Korrigieren des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-/Kraftstoff- Gemisches auf einen etwas fetteren Wert hin, wenn die zwölfte Einrichtung erfaßt, daß der Absolutwert der zweiten Differenz größer als der vorbestimmte Wert ist.