DE4409380C2

DE4409380C2 - Engine air-fuel ratio control device

Info

Publication number: DE4409380C2
Application number: DE19944409380
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Nagaishi; Masaaki Uchida; Hiroyuki Itoyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1996-08-22
Anticipated expiration: 2014-03-19
Also published as: GB2277609B; DE4409380A1; JP2924547B2; GB9405430D0; GB2277609A; JPH06272591A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Motors bei einem Magerverbrennungsbetrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.This invention relates to an air-fuel ratio control device of an engine in a lean-burn operation according to the preamble of claim 1.

Eine solche gattungsgemäße Steuerung ist beispielsweise aus der EP 136 519 A2 bekannt.Such a generic control is for example from the EP 136 519 A2 known.

In vergangenen Jahren gab es großes Interesse an Magerver brennungsmotoren in Anbetracht einer Reduzierung des Kraft stoffverbrauchs.In recent years there has been great interest in Lagerver internal combustion engines considering a reduction in power fabric consumption.

Wenn ein Motor derart betrieben wird, daß das dem Motor zuge führte Kraftstoffgemisch magerer ist als es nach dem theore tischen (stöchiometrischen) Luft-Kraftstoffverhältnis sein würde, d. h. in einem mageren Verbrennungsvorgang, ist die Drosselklappenöffnung größer, um so ein größeres Luftvolumen einzulassen als es bei dem theoretischen Luft-Kraftstoffver hältnis benötigt werden würde, und weniger Energie wird auf gewendet, um die Luft einzuziehen. Ferner sind die Hitzever luste wegen des Temperaturabfalls der Verbrennungsgase gerin ger. Daher ist in einem mageren Verbrennungsbetrieb der Kraftstoffverbrauch geringer, da die Energieverluste geringer sind.If an engine is operated in such a way that the engine led fuel mixture is leaner than it according to the theory table (stoichiometric) air-fuel ratio would, d. H. in a lean burn process, that is Throttle valve opening larger, so a larger air volume to let in than it is with the theoretical air-fuel ratio ratio would be needed, and less energy will be needed turned to draw in the air. Furthermore, the heat ver lusts because of the drop in temperature of the combustion gases ger. Therefore, in a lean combustion operation Lower fuel consumption because the energy losses are lower are.

Weiterhin variieren Stickstoffoxide (NO_x), die giftige Ab fallprodukte sind, die beim Laufen des Motors in Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoffverhältnis des dem Motor zugeführten Kraftstoffgemisches generiert werden. Die Menge von NO_x in den Abgasen erreicht eine Spitze, wenn sich das Luft-Kraft stoffverhältnis des Kraftstoffgemischs ein wenig in Richtung zu mager von dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis ver schiebt und fällt dann anschließend ab, wenn das Kraftstoff gemisch magerer wird. Gewöhnliche Dreiwegekatalysatoren kön nen nur das NO_x in dem Bereich des theoretischen Luft-Kraft stoffverhältnisses eliminieren, aber wenn der Motor bei einem magereren Luft-Kraftstoffverhältnis betrieben wird, kann die Menge von NO_x zumindestens als Verfahren reduziert werden, wobei eine Korrektur zur fetteren Seite hin bei mageren Luft- Kraftstoffverhältnis durchgeführt wird, wenn die Verbren nungsstabilität sich verschlechtert.Furthermore, nitrogen oxides (NO _x ) vary, which are toxic waste products that are generated when the engine is running depending on the air-fuel ratio of the fuel mixture supplied to the engine. The amount of NO _x in the exhaust gas peaks when the air-fuel ratio of the fuel mixture shifts a little toward lean from the theoretical air-fuel ratio, and then drops when the fuel mixture becomes leaner. Ordinary three-way catalysts can only eliminate the NO _x in the range of the theoretical air-fuel ratio, but if the engine is operated at a leaner air-fuel ratio, the amount of NO _x can be reduced at least as a process, with a correction to the richer side is carried out with a lean air-fuel ratio when the combustion stability deteriorates.

Ebenso offenbart die JP-A-62-103438 ein Verfahren, in dem, wenn eine Fehlzündung während eines mageren Verbrennungsvor ganges auftritt, der magere Verbrennungsvorgang gestoppt wird und das Luft-Kraftstoffverhältnis auf dem theoretischen Luft- Kraftstoffverhältnis zurückgesetzt wird, um die Verbrennung zu stabilisieren.JP-A-62-103438 also discloses a process in which when misfiring during a lean burn ganges occurs, the lean combustion process is stopped and the air-fuel ratio on the theoretical air Fuel ratio is reset to the combustion to stabilize.

Wenn jedoch in dem vorigen Fall die magere Verbrennung auf grund des Verschmutzens der Zündkerzen, körnigen Ablagerungen auf den Ventilsitzen und Verschleiß der Kolbenringe instabil wird, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis ohne Begrenzung zu fett hin bei mageren Bedingungen korrigiert, und die Menge von NO_x wächst zu einer Spitze an. In diesem Bereich hat der Dreiwegekatalysator keinen Effekt, so daß die Menge von NO_x dazu tendiert, über den Toleranzpegel zu wachsen.However, in the previous case, if the lean combustion becomes unstable due to the soiling of the spark plugs, granular deposits on the valve seats and wear of the piston rings, the air-fuel ratio is corrected too rich under lean conditions without limitation and the amount of NO _{x increases} to a top. In this area, the three-way catalyst has no effect, so that the amount of NO _x tends to grow over the tolerance level.

Im letzeren Falle wird andererseits das Luft-Kraftstoffver hältnis auf seinen theoretischen Wert zurückgeführt, sobald eine Fehlzündung detektiert wird, so daß die Menge von NO_x nicht zunimmt, aber es gibt so sehr viel weniger Gelegenheit zum Betrieb bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis, und konsequenterweise kann keine große Verbesserung der laufenden Kosten erzielt werden. In the latter case, on the other hand, once the misfire is detected, the air-fuel ratio is returned to its theoretical value so that the amount of NO _x does not increase, but there is so much less opportunity to operate at a lean air-fuel ratio, and consequently, no major improvement in running costs can be achieved.

Aus der US-PS 49 91 555 ist eine Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Motors bekannt, bei der die Steuerung unter Berücksichtigung der Laufruhe des Motors vorge nommen wird. Dabei wird eine Verschiebung zur mageren Seite des Verhältnisses vorgenommen und ein bestimmtes Ausmaß von Laufun ruhe akzeptiert. Wenn jedoch ein festgelegter Schwellwert unterschritten wird, wird das Verhältnis zur reicheren Seite des Verhältnisses verschoben.From US-PS 49 91 555 is a control device for the Air-fuel ratio of an engine known in which the Control taking into account the smooth running of the engine is taken. This will shift to the lean side of the Ratio made and a certain extent of Laufun calm accepted. However, if a set threshold the relationship with the richer side is undershot of the relationship shifted.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuereinrich tung der gattungsgemäßen Art so weiterzubilden, daß das Gleich gewicht zwischen stabilem Motorbetrieb, Steuerung der NO_x-Emis sion und Kraftstoffersparnis optimiert wird.The object of the present invention is to develop a Steuereinrich device of the generic type so that the balance between stable engine operation, control of NO _x emission and fuel savings is optimized.

Diese Aufgabe wird von einer erfindungsgemäßen Steuervorrich tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a control device according to the invention tion solved with the features of claim 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand meh rerer Unteransprüche.Preferred embodiments of the invention are subject meh subordinate claims.

Die Einzelheiten und Vorteile dieser Er findung werden in der folgenden Beschreibung weiter erläutert und sind in den begleitenden Zeichnungen dargestellt.The details and advantages of this Er are found in the following description further explained and are in the accompanying drawings shown.

Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Luft-Kraftstoff verhältnissteuerung gemäß dieser Erfindung. Fig. 1 is a schematic diagram of an air-fuel ratio control according to this invention.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Berechnung eines Luft-Kraftstoffverhältniskorrekturkoeffizienten gemäß dieser Erfindung beschreibt. Fig. 2 is a flow chart of this invention describes a process of calculating an air-fuel ratio correction coefficient referred to.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Berechnung der Motorstabilität gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 3 is a flow chart of this invention showing a process of calculating the engine stability invention.

Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Bestimmung, ob die Motorstabilität geeignet für die Rückkopplungssteue rung ist oder nicht, gemäß dieser Erfindung beschreibt. Fig. 4 is a flow chart, according describes a process of determining whether the engine stability is suitable for the Rückkopplungssteue tion or not of this invention.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Berechnung eines Stabilitätskorrekturkoeffizienten basierend auf der Mo torstabilität gemäß dieser Erfindung beschreibt. Fig. 5 is a flow chart of this invention describes a process of calculating a stability correction coefficient based on the torstabilität Mo invention.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Berechnung einer Kraftstoffeinspritzmenge gemäß dieser Erfindung be schreibt. Fig. 6 is a flow chart of a fuel injection amount according to this invention be a process of calculating writing.

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß des Suchens ei nes grundlegenden Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizienten in einer Karte gemäß dieser Erfindung beschreibt. Fig. 7 is a flow chart of this invention describes a process of searching ei nes basic air-fuel ratio coefficient in accordance with a map.

Fig. 8 ist ein Flußdiagramm, das einen Prozeß der Berechnung der mageren Verbrennungsbetriebsbedingungen gemäß dieser Er findung beschreibt. Fig. 8 is a flowchart of He describes a process of calculating the lean burn operating conditions according to the invention.

Fig. 9 ist eine Kurve, die einen grundlegenden Luft-Kraft stoffverhältniskoeffizienten in den mageren Verbrennungsbe triebsbedingungen gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 9 is a graph showing a basic air-fuel ratio coefficient in the lean combustion operating conditions according to this invention.

Fig. 10 ist eine Kurve, die einen grundlegenden Luft-Kraft stoffverhältniskoeffizienten in den nichtmageren Verbren nungsbetriebsbedingungen gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 10 is a graph showing fuel ratio coefficient a basic air-fuel in the non-lean Burn this invention voltage operating conditions according to FIG.

Fig. 11 ist eine Karte eines Steuerungsgebiets, in dem die Stabilitätskorrektur gemäß dieser Erfindung angewendet wird. Fig. 11 is a map of a control area in which the stability correction according to this invention is applied.

Fig. 12 ist eine Kurve, die eine Datenabtastungszahl gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 12 is a graph showing a number of data samples according to this invention.

Fig. 13 ist eine Kurve, die eine aktualisierende Menge des Stabilitätskorrekturkoeffizienten gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 13 is a graph of this invention shows an updating amount of the correction coefficient according stability.

Fig. 14 eine Kurve, die eine Beziehung zwischen dem Luft- Kraftstoffverhältnis (AFR) und der NO_x-Emission gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 14 is a graph of this invention shows a relationship between the air-fuel ratio (AFR) and the NO _x emissions in accordance with.

Fig. 15 ist eine Kurve, die eine Beziehung zwischen dem Sta bilisierungskorrekturkoeffizienten und der NO_x-Dichte in dem Auspuffrohr gemäß dieser Erfindung zeigt. Fig. 15 is a graph bilisierungskorrekturkoeffizienten a relationship between the STA and the NO _x in the exhaust pipe -Density shows in accordance with this invention.

Bezugnehmend auf die Fig. 1 der Zeichnungen sind eine Einlaß passage 8 und eine Auspuffpassage 9 mit einem vierzylindri schen Kraftfahrzeugmotor 1 verbunden. Eine Drosselklappe 5 zur Justierung des Lufteinlaßvolumens ist in der Einlaßpas sage 8 vorgesehen, und eine Kraftstoffeinspritzung 7 zum Ein spritzen des Kraftstoffes in die Einlaßluft gemäß einem Ein spritzsignal von einer Steuerung 2 ist stromabwärts der Dros selklappe 5 angeordnet.Referring to Fig. 1 of the drawings, a passage 8 inlet and an exhaust passage 9 is connected to a vierzylindri's automobile engine 1. A throttle valve 5 for adjusting the air intake volume is provided in the inlet passage 8 , and a fuel injection 7 for injecting the fuel into the intake air according to an injection signal from a controller 2 is arranged downstream of the throttle valve 5 .

Ein Motorgeschwindigkeitssignalausgang von einem Kurbelwin kelsensor 4, ein Einlaßluftvolumensignalausgang von einem Luftflußmeter 6, ein Luft-Kraftstoffverhältnissignalausgang von einem Sauerstoffsensor 3, der in der Auspuffpassage 9 vorgesehen ist, ein Kühlwassertemperatursignalausgang von ei nem Wassertemperatursensor 11, und ein Gangpositionssignal ausgang von einem Getriebegangpositionssensor 12 werden der Steuerung 2 eingegeben. Basierend auf diesen Signalen be stimmt die Steuerung 2 den Laufzustand des Motors 1, führt eine Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses basierend auf der Stabilität des Motors 1, wenn der Motor 1 unter den Magerverbrennungsbetriebsbedingungen läuft, und auf dem Signal des Sauerstoffsensors 3 durch, wenn der Motor nahe dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis läuft.An engine speed signal output from a crank angle sensor 4 , an intake air volume signal output from an air flow meter 6 , an air-fuel ratio signal output from an oxygen sensor 3 provided in the exhaust passage 9 , a cooling water temperature signal output from a water temperature sensor 11 , and a gear position signal output from a transmission gear position sensor 12 Control 2 entered. Based on these signals, the controller 2 determines the running state of the engine 1 , performs feedback control of the air-fuel ratio based on the stability of the engine 1 when the engine 1 is running under the lean-burn operating conditions, and on the signal of the oxygen sensor 3 when the Engine runs close to the theoretical air-fuel ratio.

Ein Dreiwegekatalysatorkonverter 10 ist in der Auspuffpassage 9 vorgesehen. Der Konverter 10 fördert die Reduktion von NO_x und die Oxidation von HC, CO in den Auspuffgasen, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis nahe dem theoretischen Luft-Kraft stoffverhältnis ist.A three-way catalyst converter 10 is provided in the exhaust passage 9 . The converter 10 promotes the reduction of NO _x and the oxidation of HC, CO in the exhaust gases when the air-fuel ratio is close to the theoretical air-fuel ratio.

Bei einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis fährt der Konver ter 10 fort, die Oxidation von HC und CO zu fördern, aber er hat nur einen sehr geringen Einfluß hinsichtlich der Reduk tion von NO_x.At a lean air-fuel ratio, converter 10 continues to promote the oxidation of HC and CO, but has very little impact on NO _x reduction.

Die Menge von generiertem NO_x nimmt ab, je mehr sich das Luft-Kraftstoffverhältnis zu mager hin verschiebt, und in ei nem vorbestimmten mageren Bereich wird NO_x auf einem ähnli chen Pegel reduziert, wie derjenige, der durch den Dreiwege katalysatorkonverter 10 bei dem theoretischen Luft-Kraft stoffverhältnis erhalten werden würde, und der Kraftstoffver brauch wird ebenfalls reduziert. Bei einem mageren Luft- Kraftstoffverhältnis tendiert jedoch die Verbrennung dazu, abhängig von den Betriebsbedingungen, instabil zu werden.The amount of NO _x generated decreases the more the air-fuel ratio shifts to lean, and in a predetermined lean range, NO _{x is} reduced to a level similar to that by the three-way catalyst converter 10 in the theoretical Air-fuel ratio would be obtained, and fuel consumption is also reduced. With a lean air-fuel ratio, however, combustion tends to become unstable depending on the operating conditions.

Unter Betriebsbedingungen, bei denen die Last nicht so groß ist, hält die Steuerung 2 daher das Luft-Kraftstoffverhältnis in einem Teil des mageren Bereiches, in dem die Erzeugung von NO_x gering ist, und wenn die Verbrennungsstabilität sich ver schlechtert, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis hin zu der fetten Seite des mageren Bereichs verschoben. Ein magerer Verbrennungsbetrieb wird ebenfalls verboten, falls die Ver schiebung gleich oder größer als ein bestimmter Wert ist, so daß die Emission von NO_x nicht einen Toleranzpegel über schreitet. Therefore, under operating conditions where the load is not so large, the controller 2 keeps the air-fuel ratio in a part of the lean area where the generation of NO _{x is} low, and when the combustion stability deteriorates, the air Fuel ratio shifted toward the rich side of the lean area. A lean combustion operation is also prohibited if the shift is equal to or greater than a certain value so that the emission of NO _x does not exceed a tolerance level.

Der obige Steuerungsprozeß wird nun unter Verwendung der Flußdiagramme der Fig. 2 bis Fig. 8 beschrieben. In der fol genden Beschreibung wird das Luft-Kraftstoffverhältnis durch einen Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizienten repräsentiert, der durch die folgende Gleichung definiert wird:
Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient = theoretisches Luft- Kraftstoffverhältnis/Luft-Kraftstoffverhältnis.The above control process will now be described using the flowcharts of Fig. 2 to Fig. 8. In the following description, the air-fuel ratio is represented by an air-fuel ratio coefficient defined by the following equation:
Air-fuel ratio coefficient = theoretical air-fuel ratio / air-fuel ratio.

Wenn der Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient = 1 ist, ist daher das Luft-Kraftstoffverhältnis gleich dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis. Wenn der Luft-Kraftstoffkoeffi zient < 1, ist das Luft-Kraftstoffverhältnis mager. Wenn der Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient < 1 ist, ist das Luft- Kraftstoffverhältnis fett.When the air-fuel ratio coefficient = 1, is hence the air-fuel ratio equal to the theoretical Air-fuel ratio. If the air-fuel ratio zient <1, the air-fuel ratio is lean. If the Air-fuel ratio coefficient is <1, the air Fuel ratio rich.

Fig. 2 zeigt eine Hauptroutine zur Bestimmung eines Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturkoeffizienten. Die Fig. 3, 4, 7 und 8 zeigen Unterroutinen der Fig. 2. Fig. 6 zeigt eine Routine zum Berechnen einer Kraftstoffeinspritzmenge aus dem bestimmten Luft-Kraftstoffverhältniskorrekturkoeffizienten. Fig. 2 shows a main routine for determining an air-fuel ratio correction coefficient. FIGS. 3, 4, 7 and 8 show subroutines of Fig. 2. Fig. 6 shows a routine for calculating a fuel injection amount from the determined air-fuel ratio correction coefficient.

Die Hauptroutine der Fig. 2 wird zuerst beschrieben, danach werden die Unterroutinen einzeln beschrieben werden, gefolgt von der Routine der Fig. 6.The main routine of Fig. 2 will be described first, then the subroutine will be described individually, followed by the routine of Fig. 6.

Der in der Fig. 2 gefundene Luft-Kraftstoffverhältniskorrek turkoeffizient ist ein Koeffizient zum Durchführen einer Rückkopplungssteuerung des Luft-Kraftstoffverhältnisses der art, daß ein stabiler Betrieb des Motors erhalten wird. Die Steuerung 2 berechnet diesen Korrekturkoeffizienten für jede 180°-Drehung der Kurbelwelle.The air-fuel ratio correction coefficient found in FIG. 2 is a coefficient for performing feedback control of the air-fuel ratio such that stable engine operation is obtained. The controller 2 calculates this correction coefficient for every 180 ° rotation of the crankshaft.

Zuerst wird ein periodisches Referenzsignal Ref, das alle 180° von einem Kurbelwinkelsensor 4 ausgegeben wird, gelesen (Schritt 101), und die Stabilität des Motors 1 wird berechnet basierend auf Ref (Schritt 102). Diese Berechnung wird von der Unterroutine der Fig. 3 durchgeführt, die die Stabilität des Motors als ein Stabilitätssignal Lljd bestimmt. Nachdem die Unterroutine beendet ist, bestimmt die Steuerung 2, ob die Betriebszustände des Motors 1 geeignet für eine Luft- Kraftstoffverhältnisrückkopplungssteuerung sind oder nicht, basierend auf der Stabilität des Motors 1 (Schritt 103, Schritt 104). Diese Bestimmung wird von der Unterroutine der Fig. 4 durchgeführt.First, a periodic reference signal Ref, which is output every 180 ° from a crank angle sensor 4 , is read (step 101), and the stability of the engine 1 is calculated based on Ref (step 102). This calculation is performed by the subroutine of FIG. 3, which determines the stability of the engine as a stability signal Lljd. After the subroutine is finished, the controller 2 determines whether or not the operating conditions of the engine 1 are suitable for air-fuel ratio feedback control based on the stability of the engine 1 (step 103, step 104). This determination is made by the subroutine of FIG. 4.

Wenn die Bedingungen zur Durchführung der Rückkopplungssteue rung basierend auf der Stabilität des Motors 1 erfüllt sind (Schritt 104), wird ein Stabilisierungskorrekturkoeffizient Lldml berechnet und von der Unterroutine der Fig. 5 (Schritt 105) aktualisiert.If the conditions for performing the feedback control based on the stability of the engine 1 are satisfied (step 104), a stabilization correction coefficient Lldml is calculated and updated by the subroutine of FIG. 5 (step 105).

Danach wird ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Zielkoeffizient Tdml berechnet. Zu diesem Zwecke wird eine der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Karten verwendet, abhängig davon, ob die Magerverbrennungsbetriebsbedingungen erfüllt sind oder nicht, und ein grundlegender Luft-Kraftstoffverhältniskoeffi zient Mdml wird in der gefundenen Karte gesucht gemäß dem Be triebszustand des Motors 1. Das Bestimmen der für diesen Pro zeß benötigten Magerverbrennungsbetriebsbedingungen wird von den Unterroutinen der Fig. 7 und der Fig. 8 durchgeführt.After that, an air-fuel ratio target coefficient Tdml is calculated. For this purpose, one of the maps shown in FIGS . 9 and 10 is used depending on whether the lean-burn operating conditions are satisfied or not, and a basic air-fuel ratio coefficient Mdml is searched in the map found according to the operating condition of the engine 1 . The determination of the process required for this Pro lean burn operating conditions is performed by the subroutine of FIG. 7 and FIG. 8.

Falls die vorerwähnten Rückkopplungssteuerungsbedingungen zu treffen, basierend auf der Motorstabilität, wird der Luft- Kraftstoffverhältnis-Zielkoeffizient Tdml aus Mdml und dem Stabilisierungskorrekturkoeffizient Lldml wird durch die fol gende Gleichung berechnet (Schritt 107):If the aforementioned feedback control conditions based on engine stability, the air Fuel ratio target coefficient Tdml from Mdml and the Stabilization correction coefficient Lldml is given by the fol calculated equation (step 107):

Tdml = Mdml · LldmlTdml = MdmlLldml

Sowie der Stabilisierungskorrekturkoeffizient Lldml mit Mo torgeschwindigkeitsschwankung zunimmt, d. h. die Motorstabili tät schlechter wird, wird der Zielkoeffizient Tdml zu fett hin verschoben, wenn die Motorstabilität sich verschlechtert.As well as the stabilization correction coefficient Lldml with Mo gate speed variation increases, d. H. the engine stabilizers tdml becomes too fat postponed when engine stability deteriorates.

Andererseits, falls die Rückkopplungssteuerungsbedingungen in dem Schritt 104 nicht zutreffen, wird der Zielkoeffizient Tdml aus Ldml = 1 (Schritt 106) berechnet.On the other hand, if the feedback control conditions in If step 104 does not apply, the target coefficient becomes Tdml calculated from Ldml = 1 (step 106).

Die Schritte 108 bis 112 zeigen den Dämpfungsbetrieb, der durchgeführt wird wenn es einen Wechsel des Luft-Kraftstoff verhältnisses gibt. Falls es einen plötzlichen Wechsel in dem wirklichen Luft-Kraftstoffverhältnis gibt, wenn es eine große Schwankung des Luft-Kraftstoffverhältnis-Zielkoeffizienten Tdml gibt, dann ändert sich das Motordrehmoment abrupt, der Fahrzustand wird instabil und der Fahrer erfährt ein unange nehmes Gefühl.Steps 108 through 112 show the damping operation is done when there is a change of air-fuel relationship there. If there is a sudden change in the real air-fuel ratio if there is a large one Fluctuation in the target air-fuel ratio coefficient Tdml there, then the engine torque changes abruptly Driving condition becomes unstable and the driver experiences an uncomfortable situation nice feeling.

Das wirkliche Luft-Kraftstoffverhältnis wird daher allmählich geändert unter Verwendung eines gedämpften Wertes Dml, wenn es einen großen Wechsel von Tdml gegeben hat. Der Wert von Tdml mag als ein Anfangswert von Dml verwendet werden, und dann wird Dml durch die folgende Prozedur aktualisiert.The real air-fuel ratio is therefore gradually becoming changed using a damped value Dml if there has been a big switch from Tdml. The value of Tdml may be used as an initial value of Dml, and then Dml is updated by the following procedure.

Im Schritt 108 wird ein gedämpfter Wert Dml_n-1 mit dem Ziel wert Tdml verglichen. Wenn Dml_n-1 Tdml nicht wahr ist, d. h. wenn der Zielwert größer als der gespeicherte gedämpfte Wert Dml_n-1 ist, zeigt dies einen Wechsel des Luftkraftstoffver hältnisses hin zu fett an. In diesem Falle wird das Durchfüh ren der Schritte 109 und 110 durchgeführt. Ein voreingestell ter Wert Ddmlr wird zu dem gedämpften Wert Dml_n-1 addiert, um so einen neuen gedämpften Wert Dml zu finden, und Dml wird begrenzt, so daß er nicht den berechneten Luft-Kraftstoffver hältnis-Zielkoeffizienten Tdml übersteigt.In step 108, a damped value Dml _{n-1 is} compared with the target value Tdml. If Dml _n-1 Tdml is not true, ie if the target value is greater than the stored damped value Dml _n-1 , this indicates a change in the air-fuel ratio to rich. In this case, steps 109 and 110 are performed. A preset value Ddmlr is added to the damped value Dml _n-1 so as to find a new damped value Dml, and Dml is limited so that it does not exceed the calculated air-fuel ratio target coefficient Tdml.

Wenn Dml_n-1 Tdml ist, zeigt dies einen Wechsel des Luft- Kraftstoffverhältnisses hin zur mageren Seite an. In diesem Falle wird das Ausführen der Schritte 111 und 112 durchge führt. Ein anderer voreingestellter Wert Ddml wird von dem gedämpften Wert Dml_n-1 subtrahiert, um so einen neuen Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturkoeffizienten Dmll zu finden, der zur mageren Seite hin verschoben ist, aber Dml ist so be grenzt, daß es nicht kleiner als Tdml wird.If Dml is _n-1 Tdml, this indicates a change in the air-fuel ratio toward the lean side. In this case, steps 111 and 112 are carried out. Another preset value Ddml is subtracted from the damped value Dml _n-1 so as to find a new air-fuel ratio correction coefficient Dmll that is shifted toward the lean side, but Dml is limited so that it does not become smaller than Tdml.

Als nächstes wird die Unterroutine zur Berechnung der Motor geschwindigkeitsschwankung, die in dem Schritt 102 angewendet wird, unter Verwendung der Fig. 3 beschrieben.Next, the engine speed fluctuation calculation subroutine used in step 102 will be described using FIG. 3.

Zuerst wird eine Drehperiode Refrv des Motors 1 durch das Aufsummieren eines periodischen Referenzsignals Ref und des direkt vorigen Ref (Schritt 201) gefunden.First, a rotation period Refrv of the motor 1 is found by summing up a periodic reference signal Ref and the immediately previous Ref (step 201).

Die Steuerung 2 ist mit Speichern zum Speichern der Werte ei ner Motordrehgeschwindigkeit Nerv versehen. In dem Schritt 202 transferiert die Steuerung 2 Werte in diese Speicher zu Speicherstellen für die direkt vorangegangenen Werte, d. h. der dritte vorangegangene Wert wird zu dem Speicher transfe riert, der den vierten vorangegangenen Wert speichert, der zweite vorangegangene Wert wird zu dem Speicher, der den dritten vorangegangenen Wert Speicher transferiert, und der direkt vorangegangene Wert wird zu dem Speicher transferiert, der den zweiten vorangegangenen Wert speichert.The controller 2 is provided with memories for storing the values of a motor rotation speed Nerv. In step 202, the controller transfers 2 values into these memories to locations for the directly previous values, ie the third previous value is transferred to the memory that stores the fourth previous value, the second previous value becomes the memory that stores the third previous value transfers memory, and the immediately previous value is transferred to the memory storing the second previous value.

Die in dem Schritt 201 gefundene Drehperiode Refrv wird dann durch die folgende Gleichung auf die Motorgeschwindigkeit Nerv konvertiert und in einem Speicher zum Speichern des letzten Wertes (Schritt 203) gespeichert:The rotation period Refrv found in step 201 then becomes by the following equation on engine speed Nerve converts and in a memory for storing the last value (step 203) saved:

Nerv = KN#/RefrvNerv = KN # / Refrv

wobei KN# = Konstante zum Konvertieren der Drehperiode in eine Drehgeschwindigkeit. where KN # = constant for converting the rotation period into a rotational speed.

Die Steuerung 2 hat weiterhin Speicher zum Speichern der Werte der Schwankung der Drehgeschwindigkeit Dnerv für jeden Zylinder. In einem Schritt 204 transferiert die Steuerung 2 Werte der Drehgeschwindigkeitsschwankung Dnerv zu den ent sprechenden Speichern, die die unmittelbar vorangegangenen Werte wie in der Prozedur des Schrittes 202 speichern.The controller 2 further has memories for storing the values of the fluctuation in the rotational speed Dnerv for each cylinder. In a step 204, the controller transfers 2 values of the rotational speed fluctuation Dnerv to the corresponding memories, which store the immediately preceding values as in the procedure in step 202.

Der letzte Wert der Drehgeschwindigkeitsschwankung Dnerv wird dann durch die folgende Gleichung berechnet und in dem Spei cher zum Speichern des letzten Wertes (Schritt 205) gespei chert.The last value of the rotational speed variation Dnerv becomes then calculated by the following equation and in the Spei to save the last value (step 205) chert.

Dnerv = Nerv - Nerv_n-4 Dnerv = nerve - nerve _n-4

wobei Nerv_n-4 = die unmittelbar vorangegangene Drehgeschwin digkeit des gleichen Zylinders ist.where nerv _n-4 = the immediately preceding speed of the same cylinder.

Diese Gleichung gilt für einen Vierzylindermotor und wenn die Drehgeschwindigkeit in der Reihenfolge für jeden Zylinder berechnet wird, ist der vierte vorangegangene Wert die unmit telbar vorangegangene Drehgeschwindigkeit für den gleichen Zylinder. Der Grund zur Berechnung der Schwankung für den gleichen Zylinder ist, um so eine verwirrende Streuung zwi schen den Zylindern mit einer Geschwindigkeitsschwankung zu vermeiden.This equation applies to a four cylinder engine and if that Rotation speed in the order for each cylinder is calculated, the fourth previous value is the unmit previous speed of rotation for the same Cylinder. The reason for calculating the fluctuation for the same cylinder, so as to create a confusing scatter between to the cylinders with a speed fluctuation avoid.

In einem Schritt 206 wird Llj, das die Schwankungsmenge von Dnerv ist, durch die folgende Gleichung berechnet:In step 206, Llj, which is the fluctuation amount of Dnerv is calculated by the following equation:

Llj = Dnerv - Dnerv_n-1 Llj = Dnerv - Dnerv _n-1

wobei Dnerv_n-1 = das unmittelbar vorangegangene Dnerv.where Dnerv _n-1 = the immediately preceding Dnerv.

Das so erhaltene Llj wird von einem Bandpaßfilter verarbeitet (Schritt 207). Der Bandpaßfilter ist ein Softwarevorgang und die Frequenz, an der ein Fahrer eines Kraftfahrzeuges eine Schwingung verspürt (3-7Hz) wird als die Prozeßfrequenz genommen. Die Prozeßergebnisse werden in einem Speicher als ein Stabilitätssignal Lljd gespeichert.The Llj thus obtained is processed by a bandpass filter (Step 207). The bandpass filter is a software process and the frequency at which a driver of a motor vehicle a Vibration is felt (3-7Hz) as the process frequency taken. The process results are stored in a memory as a stability signal Lljd stored.

Danach wird eine Unterroutine zur Bestimmung, ob die Bedin gungen geeignet sind für die Rückkopplungssteuerung oder nicht, die angewendet wird in einem Schritt 301, durch die Mittel der Fig. 4 beschrieben werden.Thereafter, a subroutine for determining whether the conditions are suitable for the feedback control or not, which is applied in a step 301, will be described by the means of FIG. 4.

Zuerst wird in dem Schritt 301 bestimmt, ob der Motor unter Magerverbrennungsbetriebsbedingungen betrieben wird oder nicht. Dieses Bestimmen wird von einem Hintergrundjob durch geführt, der in den Flußdiagrammen der Fig. 7 und der Fig. 8 gezeigt ist. Dieser Hintergrundjob wird später erklärt wer den.First, in step 301, it is determined whether or not the engine is operating under lean-burn operating conditions. This determination is performed by a background job shown in the flowcharts of FIG. 7 and FIG. 8. This background job will be explained later.

Falls bestimmt wird, daß die Bedingungen nicht mager sind, wird eine Rückkopplungssteuerung basierend auf der Motorsta bilität verhindert und die Routine springt zu einem Schritt 312. In diesem Fall wird das Luft-Kraftstoffverhältnis rück kopplungsgesteuert basierend auf den Ausgangssignalen des Sauerstoffsensors 3.If it is determined that the conditions are not lean, feedback control based on engine stability is prevented and the routine jumps to step 312. In this case, the air-fuel ratio is feedback controlled based on the output signals of the oxygen sensor 3 .

Falls bestimmt wird, daß die Bedingungen mager sind, werden die folgenden Punkte geprüft.If it is determined that the conditions are lean, then checked the following points.

In einem Schritt 301 wird bestimmt ob das Luft-Kraftstoff verhältnis wechselt oder nicht. Falls beispielsweise der ge dämpfte Wert Dml der gleiche ist wie der Luft-Kraftstoffver hältnis-Zielkoeffizient Tdml, wird bestimmt, daß das Luft- Kraftstoffverhältnis nicht wechselt. Falls Dml und Tdml nicht die gleichen sind, springt die Routine zu einem Schritt 312.In step 301, it is determined whether the air fuel relationship changes or not. For example, if the ge damped value Dml is the same as the air-fuel ratio ratio target coefficient Tdml, it is determined that the air Fuel ratio does not change. If dml and tdml are not are the same, the routine jumps to step 312.

In einem Schritt 303 wird bestimmt, ob der Motorenbetriebszu stand in einem Bereich ist oder nicht, der geeignet ist für eine Rückkopplungssteuerung basierend auf der Motorstabili tät. Dieses Bestimmen wird durchgeführt durch das Bezugnehmen auf eine Erlaubnisflagge, die gemäß der Motorenumdrehungsge schwindigkeit Ne und der Last Tp gesetzt ist, so daß alle Mo torenbetriebszustände, wie in der Fig. 11 dargestellt, abge deckt sind. Falls der Motor nicht in einem erlaubten Bereich ist, springt die Routine zu einem Schritt 312. In dieser Aus führungsform wird die Rückkopplungssteuerung basierend auf der Motorenstabilität nur in dem Hochgeschwindigkeitsbereich verhindert.In a step 303, it is determined whether or not the engine operating condition is in a range suitable for feedback control based on the engine stability. This determination is made by referring to a permission flag set in accordance with the engine revolution speed Ne and the load Tp so that all engine operating conditions as shown in FIG. 11 are covered. If the engine is not in an allowed range, the routine jumps to step 312. In this embodiment, feedback control based on engine stability is prevented only in the high speed range.

In einem Schritt 304 wird die Getriebeposition geprüft, und falls das Getriebe in einer Position niedriger als ein vorbe stimmter Niedriggeschwindigkeitsgang LLGR# ist, springt die Routine zu dem Schritt 312. Beispielsweise für einen Niedrig geschwindigkeitsgang wie den ersten Gang variiert die Motor drehgeschwindigkeit schnell, so daß eine Rückkopplungssteue rung basierend auf der Stabilität verhindert wird. In einem Schritt 305 wird bestimmt, ob die Gangposition neutral ist oder nicht, und falls sie neutral ist, springt das Programm zu dem Schritt 312.In a step 304, the gear position is checked, and if the transmission is in a position lower than one past low speed gear is LLGR #, the jumps Routine to step 312. For example, for a low speed gear like the first gear varies the engine speed of rotation fast, so that a feedback control tion based on stability is prevented. In one Step 305 determines whether the gear position is neutral or not, and if it is neutral, the program jumps to step 312.

In einem Schritt 306 wird durch den Vergleich der unmittelbar davorliegenden und gegenwärtigen Gangpositionen bestimmt, ob die Gangposition gewechselt hat. Wenn bestimmt wird, daß ein Gangwechsel stattgefunden hat, springt das Programm wiederum zu dem Schritt 312.In a step 306, the comparison is carried out immediately previous and current gear positions determine whether the gear position has changed. If it is determined that a Once the gear change has taken place, the program jumps again to step 312.

In den Schritten 307 bis 309 wird bestimmt, ob der Motor in einem Übergangszustand ist oder nicht, und falls es so ist, springt die Routine zu dem Schritt 312. Diese Übergangszustandsbestimmung wird durch das Vergleichen der Schwankung der Drosselklappenöffnung Tvo, der grundlegenden Kraftstof feinspritzmenge Tp und der Schwankung der Motorgeschwindig keit Ne mit entsprechenden gesetzten Werten LLDTVO#, LLDNE# und LLDTP# durchgeführt. Falls einer dieser Werte die gesetz ten Werte übersteigt, wird der Motor als in einem Übergangszustand betrachtet.In steps 307 to 309, it is determined whether the engine is in a transition state or not, and if so, the routine jumps to step 312. This transition state determination is by comparing the fluctuation the throttle valve opening Tvo, the basic fuel fine injection quantity Tp and the fluctuation of the engine speed ne with corresponding set values LLDTVO #, LLDNE # and LLDTP # performed. If one of these values is the law exceeds th values, the engine is considered in one Considered transition state.

Wenn alle die obigen Bedingungen zutreffen, wird eine Verzö gerungszeit TMLLC# der Rückkopplungssteuerung zugewiesen. Mit anderen Worten wird eine Rückkopplungssteuerung basierend auf der Motorenstabilität nur erlaubt, nachdem die Zeit TMLLC# abgelaufen ist, nachdem die Bedingungen der Schritte 304 bis 309 gelöscht sind. Diese Verzögerungszeit wurde eingeführt, da das Stabilitätssignal gefiltert wird. Falls das Eingangs signal des Filters durch externe Störungen beeinflußt wird, stabilisiert das Ausgangssignal Lljd nicht sofort. Ebenfalls verschwindet beispielsweise die durch einen Gangwechsel ver ursachte Motorgeschwindigkeitsschwankung nicht sofort wegen der Schwingungscharakteristiken des Fahrzeuges. Es ist daher zweckmäßig, eine vorbestimmte Verzögerung zur stabilen Rück kopplungssteuerung zuzulassen.If all of the above conditions are met, a delay time TMLLC # assigned to the feedback control. With in other words, feedback control is based on engine stability only allowed after the time TMLLC # has expired after the conditions of steps 304 through 309 are deleted. This delay was introduced because the stability signal is filtered. If the entrance signal of the filter is influenced by external interference, does not immediately stabilize the output signal Lljd. Likewise disappears, for example, by changing gear did not cause engine speed fluctuation immediately the vibration characteristics of the vehicle. It is therefore expedient, a predetermined delay to stable return allow coupling control.

Der mit der Bestimmung der mageren Betriebsbedingungen zusam menhängende Hintergrundjob wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und die Fig. 8 beschrieben.The menhängende together with the determination of lean operating conditions background job will now be described with reference to FIG. 7 and FIG. 8.

Fig. 8 zeigt das Verfahren der Bestimmung der mageren Ver brennungsbetriebsbedingungen durchgeführt in einem Schritt 601 der Fig. 7. Die folgenden Bedingungen für den mageren Verbrennungsbetrieb müssen erfüllt sein: FIG. 8 shows the process of determining the lean combustion operating conditions carried out in a step 601 of FIG. 7. The following conditions for the lean combustion operation must be fulfilled:

(1) The oxygen sensor is active (step 701).
(2) The engine warm-up period is ended (step 702).
(3) The load (Tp) is within a predetermined lean Area (step 730).
(4) The engine speed (Ne) is over within one agreed lean area (step 704).
(5) The gear position is not lower than the second gear (Step 705).
(6) The vehicle speed is within one agreed area (step 706).
(7) The relationship Lldml LLST # is not true (step 707).

Wenn alle diese Bedingungen erfüllt sind, wird der Motor als unter magerem Verbrennungsbetrieb laufend bezeichnet (Schritt 708). Wenn jedoch irgendeine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, wird bestimmt, daß die Bedingungen nicht geeignet sind für einen mageren Verbrennungsbetrieb und der magere Verbren nungsbetrieb wird verhindert (Schritt 709).If all of these conditions are met, the engine is considered designated under lean combustion operation (step 708). However, if any of these conditions are not met is determined that the conditions are not suitable for a lean combustion operation and lean burning Operation is prevented (step 709).

Die obigen Bedingungen (1) bis (6) sind für einen stabilen mageren Verbrennungsbetrieb notwendig, ohne die Betriebslei stungsfähigkeit zu beeinträchtigen. Die Bedingung (7) wird von der Notwendigkeit gesetzt, die Stabilität zu unterhalten, falls die Stabilität aufgrund irgendeines Motorenfehlers be einträchtigt wird, wie beispielsweise eine Abnormalität der Zündkerzen, eingekörnte Ablagerungen in den Ventilsitzen oder Verschleiß der Kolbenringe. In einem solchen Falle würde, falls das Luft-Kraftstoffverhältnis nach fett hin in einer mageren Umgebung verschoben wird, die NO_x-Emission außerhalb der Toleranzgrenzen ansteigen. Magerer Betrieb ist daher ver boten und der Betrieb wechselt zu einem Luft-Kraftstoffverhältnis gleich oder in der Umgebung des theoretischen Luft- Kraftstoffverhältnisses. LLST# ist ein voreingestellter Wert zur Durchführung dieser Bestimmung.The above conditions (1) to (6) are necessary for a stable lean combustion operation without affecting the operational performance. Condition (7) is dictated by the need to maintain stability if the stability is compromised due to some engine failure, such as spark plug abnormality, grained deposits in the valve seats, or wear on the piston rings. In such a case, if the air-fuel ratio is shifted toward rich in a lean environment, the NO _x emission would increase outside the tolerance limits. Lean operation is therefore prohibited and the operation changes to an air-fuel ratio equal to or in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. LLST # is a preset value for performing this determination.

Der Stabilisierungskorrekturkoeffizient Lldml wächst mit Mo torgeschwindigkeitsschwankung und größerer Verbrennungsinsta bilität. Wie dieser Korrekturkoeffizient wächst und das Luft- Kraftstoffverhältnis zur fetten Seite verschoben wird, so wächst NO_x ebenfalls. Daher wird Lldml eine obere Grenze zu gewiesen und falls es diese Grenze übersteigt, wird ein ma gerer Verbrennungsbetrieb verhindert.The stabilization correction coefficient Lldml increases with engine speed fluctuation and greater combustion instability. As this correction coefficient increases and the air-fuel ratio is shifted to the rich side, NO _x also increases. Therefore, Lldml is assigned an upper limit, and if it exceeds this limit, lean combustion operation is prevented.

Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen Lldml und der NO_x-Emis sion. Die Bedingungen A und B in dieser Figur entsprechen den Betriebsbedingungen A und B in Fig. 9. Fig. 15 shows the relationship between Lldml and the NO _x emission. Conditions A and B in this figure correspond to operating conditions A and B in Fig. 9.

Es ergibt sich aus dieser Figur, daß NO_x auf innerhalb der Toleranzgrenzen begrenzt werden kann, falls LLST# auf unge fähr 1,1 gesetzt wird.It can be seen from this figure that NO _x can be limited to within the tolerance limits if LLST # is set to approximately 1.1.

Falls ein magerer Verbrennungsbetrieb in dem Schritt 709 ver hindert wird, und die Voreinstellungen so gewählt sind, daß ein magerer Verbrennungsbetrieb verhindert wird, bis der Mo tor stoppt, arbeitet der Motor während dieser Periode in der Umgebung des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses. Da her, falls ein Mechanismus geschaffen wird, um den mageren Verbrennungsbetrieb anzuzeigen und es sich herausstellt, daß der magere Verbrennungsbetrieb nicht unterstützt wird, stellt er eine frühzeitige Anzeige dar, daß ein Faktor anwesend ist, der nachteilig die stabile Verbrennung beeinträchtigt. Alter nativ wird der Wert von LLST# ziemlich groß gesetzt, um so die Detektion von Fehlern zu erleichtern und nachdem der ma gere Betrieb in dem Schritt 709 verhindert wird, kann die Verhinderung, nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, zurückgenommen werden.If a lean combustion operation in step 709 ver is prevented, and the default settings are selected so that a lean combustion operation is prevented until the Mo If the gate stops, the motor works in the Environment of the theoretical air-fuel ratio. There if a mechanism is created to deal with the lean Display combustion operation and it turns out that the lean combustion operation is not supported it is an early indication that a factor is present, which adversely affects stable combustion. Dude natively, the value of LLST # is set quite large, so to facilitate the detection of errors and after the ma Operation in step 709 is prevented, the Prevention after a predetermined time has passed be withdrawn.

Nach dieser Bestimmung kehrt der Hintergrundjob zu dem Schritt 602 der Fig. 7 zurück und falls der Motor nicht in einem mageren Verbrennungsbetriebsgebiet ist, wird das theo retische Luft-Kraftstoffverhältnis oder ein grundlegender Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient Mdml, der fetter ist als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis, aus der MDMLS-Karte der Fig. 10 basierend auf der Motordrehgeschwindigkeit Ne und der Last Tp gesucht. After this determination, the background job returns to step 602 of FIG. 7 and if the engine is not in a lean combustion operating area, the theoretical air-fuel ratio or a basic air-fuel ratio coefficient becomes Mdml, which is richer than the theoretical air-fuel ratio 10 from the MDMLS map of FIG. 10 based on the engine rotation speed Ne and the load Tp.

Falls der Motor in einem mageren Gebiet arbeitet, wird ein grundlegender Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient Mdml, der magerer als das theoretische Luft-Kraftstoffverhältnis ist, in der gleichen Weise aus der MDMLL-Karte der Fig. 9 gesucht (Schritt 604).If the engine is operating in a lean area, a basic air-fuel ratio coefficient Mdml that is leaner than the theoretical air-fuel ratio is searched in the same way from the MDMLL map of FIG. 9 (step 604).

Wie bisher beschrieben wurde, wird der in den Karten gezeigte Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizient durch das Dividieren des theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnisses durch das Luft- Kraftstoffverhältnis erhalten. Ein Wert von 1,0 entspricht dem theoretischen Luft-Kraftstoffverhältnis, ein größerer Wert entspricht fetten Bedingungen, und ein kleinerer Wert entspricht mageren Bedingungen.As previously described, the one shown in the maps Air-fuel ratio coefficient by dividing the theoretical air-fuel ratio through the air Get fuel ratio. A value of 1.0 corresponds the theoretical air-fuel ratio, a larger one Value corresponds to bold conditions, and a smaller value corresponds to lean conditions.

Als nächstes wird eine in dem Schritt 105 angewandte Unter routine zum Berechnen des Stabilisierungskorrekturkoeffizien ten Lldml mittels der Fig. 5 beschrieben werden.Next, a subroutine used in step 105 to calculate the stabilization correction coefficient Lldml will be described using FIG. 5.

Zuerst wird ein Stabilitätssignal Lljd in einem Schritt 401 abgetastet, wobei diese Abtastungszahl in einem Schritt 402 bestimmt wird. Eine Menge von Abtastungszahlen, d. h. ein lan ges L und ein kurzes S werden aus einer Karte ausgewählt, die vorher in der Steuerung 2 gespeichert wurde, basierend auf der Motorgeschwindigkeit. Diese Karte ist in der Fig. 12 ge zeigt. Die Genauigkeit der Berechnung nimmt zu mit der Abta stungszahl, aber wenn die Steuerungsgeschwindigkeit ebenfalls langsamer wird, so wird die Abtastungszahl so eingestellt, daß sowohl Präzision und Geschwindigkeit innerhalb der Tole ranzgrenzen sind.First, a stability signal Lljd is sampled in a step 401, this number of samples being determined in a step 402. A set of sample numbers, ie, a long L and a short S are selected from a map previously stored in the controller 2 based on the engine speed. This map is shown in Fig. 12 ge. The accuracy of the calculation increases with the number of samples, but if the control speed also slows down, the number of samples is adjusted so that both precision and speed are within the tolerance limits.

In einem Schritt 403 wird bestimmt, ob S Abtastungen gesam melt worden sind oder nicht. Falls so, wird in einem Schritt 404 die Summe der Abtastdatenwerte durch S dividiert, um so einen mittleren Wert zu bestimmen. Im folgenden Schritt 405 wird dieser Mittelwert mit SLH# verglichen, der ein Stabili tätsvergleichswert für eine schnelle Steuerung ist, und falls der Mittelwert größer als SLH# ist, wird der Stabilisierungs korrekturkoeffizient Lldml in einem Schritt 406 mittels der folgenden Gleichung berechnet:In step 403 it is determined whether S samples total have been melted or not. If so, in one step 404 divides the sum of the sample data values by S, so to determine an average value. In the following step 405 this mean is compared with SLH #, which is a stabili comparative value for fast control, and if the mean is greater than SLH #, the stabilization correction coefficient Lldml in a step 406 using the calculated the following equation:

Lldml = Lldml_n-1 + DLLH#Lldml = lldml _n-1 + DLLH #

wobei DLLH# eine aktualisierte Menge für eine schnelle Steue rung (vorbestimmter Wert) ist.where DLLH # is an updated set for quick control tion (predetermined value).

Nachfolgend, falls der Mittelwert der Abtastdaten kleiner als SLH# ist, wird in einem Schritt 407 bestimmt, ob oder ob nicht die L-Abtastzahlen (L < S) gesammelt worden sind, und falls dem so ist, wird der Mittelwert von Lljd in einem Schritt 408 berechnet. Eine Aktualisierungsmenge Dlldml für eine langsame Steuerung wird dann aus dem Wert berechnet, der durch die Subtraktion des Stabilitätsvergleichswertes SLL# für eine langsame Steuerung von diesem Mittelwert und aus der Karte der Fig. 13 (Schritt 409) erhalten wurde. Ein unemp findliches Band, in dem Dlldml = 0 ist, ist über eine be stimmte Breite auf der Karte der Fig. 13 an der Grenze zwi schen dem Bereich, in dem die Aktualisierungsmenge positiv ist und dem Bereich, in dem die Aktualisierungsmenge negativ ist, vorgesehen.Subsequently, if the average of the sample data is less than SLH #, it is determined in a step 407 whether or not the L sample numbers (L <S) have been collected, and if so, the average of Lljd in one Step 408 computed. An update amount Dlldml for slow control is then calculated from the value obtained by subtracting the stability control value SLL # for slow control from this mean and from the map of FIG. 13 (step 409). An insensitive band in which Dlldml = 0 is over a certain width on the map of FIG. 13 at the boundary between the area in which the update amount is positive and the area in which the update amount is negative. intended.

Schließlich, in einem Schritt 410, wird ein Stabilisierungs korrekturkoeffizient Lldml durch die folgende Gleichung be rechnet:Finally, in a step 410, a stabilization correction coefficient Lldml by the following equation calculates:

Lldml = Lldml_n-1 + DlldmlLldml = lldml _n-1 + dlldml

wobei Lldml_n-1 ein Stabilisierungskorrekturkoeffizient, der aus dem unmittelbar vorhergehenden Ereignis berechnet ist.where Lldml _{n-1 is} a stabilization correction coefficient calculated from the immediately preceding event.

In diesem Fall wird der Bereich von Lldml begrenzt, so daß 1,0 Lldml LLDAMMX# ist. LLDAMMX# ist ein voreingestellter Maximalwert von Lldml. Das berechnete Lldml wird in dem Spei cher gespeichert und häufig während Motorstabilitätsrückkopp lungssteuerung aktualisiert.In this case, the range is limited by lldml so that 1.0 lldml LLDAMMX # is. LLDAMMX # is a preset Maximum value of lldml. The calculated lldml is stored in the memory Saved and often during engine stability feedback control updated.

Dieser stabilisierte Korrekturkoeffizient Lldml nimmt einen größeren Wert an, je größer die Motorgeschwindigkeitsschwan kung, d. h. je geringer der Grad der Motorenstabilität ist.This stabilized correction coefficient Lldml takes you value, the larger the engine speed swan kung, d. H. the lower the degree of engine stability.

Dies vollendet die Diskussion der Routinen hinsichtlich der Fig. 2.This completes the discussion of the routines related to FIG. 2.

Die Steuerung 2 bestimmt die Kraftstoffeinspritzmenge aus der Routine der Fig. 6 unter Verwendung des durch den obigen Pro zeß berechneten, gedämpften Wertes Dml. Wenn der Luft-Kraft stoffverhältnis-Zielkoeffizient Tdml nicht um eine große Menge schwankt, wird der gedämpfte Wert Dml gleich Tdml aus den Schritten 110 und 112 der Fig. 2 gesetzt. In der Berech nung der Kraftstoffeinspritzmenge kann der in der Routine der Fig. 2 erhaltene, gedämpfte Wert Dml daher immer als der Luft-Kraftstoffverhältniskorrekturkoeffizient benutzt werden, unabhängig von den Betriebsbedingungen. Daher wird in dem im folgenden beschriebenen Prozeß der Berechnung der Kraftstoff einspritzmenge Dml als das Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizi ent bezeichnet.The controller 2 determines the fuel injection amount from the routine of FIG. 6 using the damped value Dml calculated by the above process. If the air-fuel ratio target coefficient Tdml does not fluctuate by a large amount, the damped value Dml is set to Tdml from steps 110 and 112 of FIG. 2. In the calculation of the fuel injection amount, the damped value Dml obtained in the routine of FIG. 2 can therefore always be used as the air-fuel ratio correction coefficient regardless of the operating conditions. Therefore, in the process of calculating the fuel injection amount Dml described below, it is referred to as the air-fuel ratio coefficient.

Zuerst, in einem Schritt 501, wird ein modifizierter Ziel- Luft-Kraftstroffverhältniskoeffizient Tfbya aus dem Luft- Kraftstoffverhältniskorrekturkoeffizienten Dml mittels der folgenden Gleichung berechnet:First, in a step 501, a modified target Air-fuel ratio coefficient Tfbya from the air Fuel ratio correction coefficient Dml using the calculated the following equation:

Tfbya = Dml + Kt_W + KasTfbya = Dml + Kt _W + Kas

wobei Ktw = Zunahme der Kühlwassertemperatur
Kas = Zunahme unmittelbar nach der Zündung.where Ktw = increase in cooling water temperature
Kas = increase immediately after ignition.

In einem Schritt 502 wird das Ausgangssignal von dem Luft flußmesser 6 A/D konvertiert und linearisiert, um so eine Einlaßluftmenge Q zu berechnen. In einem Schritt 503 wird eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp berechnet aus der Einlaßluftmenge Q und der Motordrehgeschwindigkeit Ne durch die folgende Gleichung:In a step 502, the output signal from the air flow meter 6 A / D is converted and linearized so as to calculate an intake air amount Q. In step 503, a basic fuel injection amount Tp is calculated from the intake air amount Q and the engine rotation speed Ne by the following equation:

Tp = K · (Q/N)Tp = K · (Q / N)

wobei K = konstant ist.where K = constant.

In einem Schritt 504 wird eine Kraftstoffeinspritzmenge Ti aus Tp durch die folgende Gleichung berechnet:In a step 504, a fuel injection amount Ti calculated from Tp by the following equation:

Ti = Tp · Tfbya · Ktr · (α + αm) + TsTi = Tp · Tfbya · Ktr · (α + αm) + Ts

wobei Ktr = Korrekturkoeffizient in einem Übergangszustand
α = Luft-Kraftstoffverhältnisrückkopplungskorrekturkoeffizi ent
αm = Luft-Kraftstoffverhältnis lernender Korrekturkoeffizient
Ts = unwirksame Pulsbreite.where Ktr = correction coefficient in a transition state
α = air-fuel ratio feedback correction coefficient
αm = air-fuel ratio learning correction coefficient
Ts = ineffective pulse width.

Während des mageren Verbrennungsbetriebes werden Ktr, α und αm auf vorbestimmte Werte fixiert.During the lean combustion operation, Ktr, α and αm fixed to predetermined values.

In den Schritten 505 und 506 wird bestimmt, ob die Kraft stoffabsperrbedingungen vorliegen oder nicht. Eine Kraft stoffabsperrung entspricht beispielsweise dem Fall in dem der Motor von dann an verlangsamt, wenn er mit einer gewissen Geschwindigkeit läuft. In diesem Falle um die Kraftstoffein spritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil zu stoppen, wird eine unwirksame Pulsbreite Ts in einem Ausgangsregister gespeichert (Schritt 508). In steps 505 and 506, it is determined whether the force shut-off conditions exist or not. A force shut-off corresponds for example to the case in which the engine slows down from then on when it hits a certain Speed is running. In this case, the fuel stop injection through the fuel injector, becomes an ineffective pulse width Ts in an output register saved (step 508).

Wenn die Kraftstoffabsperrbedingungen nicht anliegen wird die Einspritzmenge Ti, die in dem Schritt 504 berechnet wurde, in einem Ausgangsregister gespeichert.If the fuel shut-off conditions will not apply the injection amount Ti calculated in step 504 was saved in an output register.

Falls die Kraftstoffeinspritzmenge durch das obige Verfahren bestimmt wurde, und falls die Maschinenverbrennung während des mageren Verbrennungsbetriebs instabil wird, verschiebt sich das Luft-Kraftstoffverhältnis zu fett hin und die Stabi lität wird wiedergewonnen. Jedoch, da die NO_x-Emission die Toleranzgrenzen übersteigen mag, falls das Luft-Kraftstoff verhältnis um mehr als eine gewisse Menge sich verschiebt, wird der magere Verbrennungsbetrieb dann verhindert und der Motor arbeitet in dem Bereich des theoretischen Luft-Kraft stoffverhältnisses. In dem Bereich des theoretischen Luft- Kraftstoffverhältnisses arbeitet der Dreiwege-katalytische Konverter 10 effizient und die NO_x-Emission wird unterhalb der Toleranzgrenzen gedrückt. Die NO_x-Emissionen werden daher niedriggehalten obwohl eine ökonomische Verwendung des Kraftstoffverbrauches mittels des mageren Verbrennungsbe triebs erreicht wird.If the fuel injection amount was determined by the above method and if the engine combustion becomes unstable during the lean combustion operation, the air-fuel ratio shifts to rich and the stability is regained. However, since the NO _x emission may exceed the tolerance limits, if the air-fuel ratio shifts by more than a certain amount, the lean combustion operation is prevented and the engine operates in the range of the theoretical air-fuel ratio. In the range of the theoretical air-fuel ratio, the three-way catalytic converter 10 operates efficiently and the NO _x emission is suppressed below the tolerance limits. The NO _x emissions are therefore kept low even though an economical use of the fuel consumption is achieved by means of the lean combustion operation.

Jedoch, wie es in der Fig. 14 dargestellt ist, obwohl die NO_x-Emission abnimmt, je mehr das Luft-Kraftstoffverhältnis sich zu mager hin verschiebt, nimmt die Motorstabilität eben falls ab. Das Luft-Kraftstoffverhältnis muß daher auf einem solchen Pegel gehalten werden daß die Motorstabilität inner halb der Toleranzgrenzen ist, während die NO_x-Emissionen in nerhalb der Toleranz sind.However, as shown in Fig. 14, although the NO _x emission decreases, the more the air-fuel ratio shifts to lean, the engine stability also decreases. The air-fuel ratio must therefore be kept at such a level that the engine stability is within the tolerance limits, while the NO _x emissions are within the tolerance.

Die durch die durchzogene Linie dargestellte Charakteristik A und die durch die unterbrochene Linie dargestellte Charakte ristik B in der Fig. 14 zeigen entsprechend die NO_x-Emission und die Motorstabilität an, wenn das Luft-Kraftstoffverhält nis unter den Betriebsbedingungen A und den Betriebsbedingun gen B, die in der Fig. 9 gezeigt sind, variiert wird. Daher, wenn die Betriebsbedingungen variieren, werden die Beziehun gen zwischen der NO_x-Emission und der Motorenstabilität selbst für das gleiche Luft-Kraftstoffverhältnis ebenfalls variieren.The characteristic A represented by the solid line and the characteristic B represented by the broken line in FIG. 14 accordingly show the NO _x emission and the engine stability when the air-fuel ratio under the operating conditions A and the operating conditions B. shown in Fig. 9 is varied. Therefore, if the operating conditions vary, the relationships between NO _x emissions and engine stability will also vary even for the same air-fuel ratio.

Die grundlegenden Luft-Kraftstoffverhältniskoeffizienten Mdm, dargestellt in der Fig. 9, wurden für verschiedene Kom binationen von Geschwindigkeit und Last ermittelt, wenn die Grenze des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf der fetten Seite aus Betrachtungen der NO_x-Emission erhalten wird, und die Grenze des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf der mageren Seite aus Überlegungen hinsichtlich der Motorenstabilität bestimmt wird. Unter Verwendung dieser Karte kann daher innerhalb der Grenzen dieser Betriebsbedingungen der Motor unter mageren Verbrennungsbedingungen betrieben werden wobei die NO_x und die Motorenstabilität innerhalb der Toleranzen beibehalten wird. In diesem Falle, wie es in der Fig. 15 dargestellt ist, entsprechen sich der Stabilisierungskorrekturkoeffizient Lldml und die NO_x-Emissionen effektiv. Die NO_x-Emissionen können daher immer innerhalb der Toleranz gehalten werden, indem der Wert von Lldml innerhalb der Toleranz gehalten wird, selbst wenn die NO_x-Emissionen nicht gemessen werden.The basic air-fuel ratio coefficient Mdm, shown in Fig. 9 were for various Kom combinations of speed and load obtained when the limit of the air-fuel ratio on the rich side from considerations of the NO _x emission is obtained, and the boundary of the Air-fuel ratio on the lean side is determined from considerations of engine stability. Using this map, the engine can therefore be operated under lean combustion conditions within the limits of these operating conditions, the NO _x and engine stability being maintained within the tolerances. In this case, as shown in Fig. 15, the stabilization correction coefficient Lldml and the NO _x emissions correspond effectively. The NO _x emissions can therefore always be kept within the tolerance by keeping the value of Lldml within the tolerance, even if the NO _x emissions are not measured.

Das Luft-Kraftstoff-Zielverhältnis unter mageren Verbren nungsbedingungen kann auf verschiedene Werte gesetzt werden beispielsweise ein Wert, der erhalten wird durch das Ver schieben des Luft-Kraftstoffverhältnisses an der NO_x-Emissi onsgrenze um eine gewisse Menge hin zu der mageren Seite ein Wert, der erhalten wird durch Verschieben des Luft-Kraft stoffverhältnisses an der Maschinenstabilitätsgrenze hin zu der fetten Seite, einen Wert ungefähr zwischen diesen zwei Grenzen und einen Wert, der erhalten wird durch die Division dieser beiden Grenzen in einem gewissen Verhältnis.The target air-fuel ratio under lean combustion conditions can be set to various values, for example, a value obtained by shifting the air-fuel ratio at the NO _x emission limit by a certain amount toward the lean side, a value, which is obtained by shifting the air-fuel ratio at the engine stability limit toward the rich side, a value approximately between these two limits and a value obtained by dividing these two limits in a certain ratio.

Entsprechend den obigen Ausführungsformen, bilden der Sensor 3, der Kurbelwinkelsensor 4, der Luftflußmesser 6, der Was sertemperatursensor 11 und der gangpositionsdetektierende Sensor 12 ein Mittel zum Detektieren der Motorenbestriebsbe dingungen. Die Schritte 701-706 der Fig. 8 sind ein Mittel zu Bestimmung, ob die Betriebsbedingungen innerhalb eines voreingestellten mageren Verbrennungsbetriebsbereichs sind oder nicht. Die Schritte 602 und 604 der Fig. 7 sind ein Mit tel zum Wechseln des Standardluft-Kraftstoffzielwertes zu ei nem mageren Zielwert. Die Routine der Fig. 3 ist ein Mittel zur Detektion der Motorenstabilität. Die Routine der Fig. 5 ist ein Mittel zur Berechnung eines mageren Zielwertkorrek turkoeffizienten basierend auf der Motorenstabilität. Der Schritt 107 der Fig. 2 ist ein Mittel zur Korrektur des mage ren Zielwertes basierend auf dem Korrekturkoeffizienten. Die Routine der Fig. 6 ist ein Mittel zum Steuern des Luft-Kraft stoffverhältnisses auf dem korrigierten mageren Zielwert. Der Schritt 707 der Fig. 8 ist ein Mittel zum Vergleichen des Korrekturkoeffizienten mit einem vorbestimmten Wert. Der Schritt 603 der Fig. 7 ist ein Mittel zum Zurückstellen des mageren Zielwertes auf den Standard-Zielwert.According to the above embodiments, the sensor 3 , the crank angle sensor 4 , the air flow meter 6 , the water temperature sensor 11, and the gear position detecting sensor 12 constitute a means for detecting the engine operating conditions. Steps 701-706 of FIG. 8 are a means of determining whether or not the operating conditions are within a preset lean combustion operating range. Steps 602 and 604 of FIG. 7 are a means for changing the standard air fuel target to a lean target. The routine of Fig. 3 is a means of detecting engine stability. The routine of FIG. 5 is a means for calculating a lean target correction coefficient based on engine stability. Step 107 of FIG. 2 is a means for correcting the lean target value based on the correction coefficient. The routine of FIG. 6 is a means of controlling the air-fuel ratio on the corrected lean target value. Step 707 of FIG. 8 is a means for comparing the correction coefficient with a predetermined value. Step 603 of FIG. 7 is a means for resetting the lean target to the standard target.

Claims

1. Control device ( 2 ) for the air-fuel ratio for the engine ( 1 ) of a motor vehicle with an exhaust pipe ( 9 ) and a catalyst ( 10 ) installed therein for reducing the nitrogen oxides, the control unit supplying the engine ( 1 ) with air - regulates the fuel ratio to a standard setpoint that is equal to or in the vicinity of a theoretical air-fuel ratio and has the following facilities:
a device ( 3 , 4 , 6 , 11 , 12 ) for detecting the operating state of the engine,
a device for determining whether this operating state lies within a preset lean combustion operating range,
a device for replacing the standard setpoint with a lean setpoint if the operating state is in this range, characterized by
a device for determining the stability of the engine,
means for calculating a correction coefficient (Lldml) for the lean target value (Tdml) according to a predetermined calculation equation based on the detected stability of the engine, the equation calculating a correction coefficient which corrects the lean target value to a less lean value if the stability of the engine deteriorates,
a device for correcting the lean target value (Tdml) based on this correction coefficient (Lldml),
a device for controlling the air-fuel ratio to the corrected lean target value,
means for comparing said correction coefficient (Lldml) with a predetermined value (LLST #), and
means for determining that the lean operating condition is not supported when the correction coefficient (Lldml) is greater than the predetermined value (LLST #) and
means for resetting the corrected lean setpoint to the standard setpoint for the air-fuel ratio in this case.

2. Control device according to claim 1, characterized in that the lean setpoint (Tdml) is set to a value between an air-fuel ratio in which the emission of nitrogen oxides in the exhaust pipe ( 9 ) is a tolerance limit and an air -Fuel ratio is at which the stability of the engine is a tolerance limit.

3. Control device according to claim 1 or 2, characterized records that the device for detecting the stability of the Motors a device for recording the engine speed, a device for calculating the fluctuations in the engine speed and a device for estimating stability of the engine based on these fluctuations.

4. Control device according to claim 3, characterized in that the engine stability estimation means based on the difference between the last two values of the Fluctuation in engine speed works.

5. Control device according to one of claims 1 to 4 for a motor which is designed to drive a system which can be coupled and uncoupled to the motor, characterized in that the control device ( 2 ) has a device ( 12 ) for detecting, whether the motor is coupled or uncoupled and that the reset device resets the corrected setpoint to the standard setpoint when the motor is decoupled.

6. Control device according to one of claims 1 to 4, for a motor which is designed to be in engagement with a driven system via a gear shift which is provided with a low-speed gear, characterized in that the control device ( 2 ) comprises a device ( 12 ) for detecting a gear position of the gear shift and that the reset means resets the corrected target value to the standard target value when the gear shift is in the low gear position.

7. Control device according to claim 6, characterized in that it further comprises:
a timer for measuring a time that has elapsed since the correction coefficient is less than or equal to the predetermined value, since the gear shift is not in the low gear position, and
means for preventing the replacement means from replacing the standard setpoint with the lean setpoint until the time measured by the timer reaches a predetermined value.

8. Control device according to one of claims 1 to 4 for one Engine that is designed to engage a driven engine System to stand on a gear shift that a variety of Has gears, characterized in that the Steuereinrich device comprises a device for detecting a gear change the gear shift and that the reset device the corri reset the lean setpoint to the standard setpoint, when a gear change is detected.