DE69207535T2

DE69207535T2 - Steuersystem für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69207535T2
Application number: DE69207535T
Authority: DE
Inventors: Hisayo Douta; Masumi Kinugawa; Atsushi Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1991-09-24
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2012-09-23
Also published as: JPH05296087A; EP0534371A3; KR0165693B1; KR930006307A; DE69207535D1; EP0534371A2; US5473888A; EP0534371B1; US5343701A; JP3651007B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein System zum Rückkopplungssteuern eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor, welches es ermöglicht, daß der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses einem Ziel-Luft/Kraftstoff- Verhältnis auf eine verbesserte Weise nachläuft.

Beschreibung des Standes der Technik

Herkömmlicherweise ist ein System zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor vorgeschlagen worden, bei welchem ein Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch ein Vergleichen eines Ausgangssignals eines Sauerstoffsensors mit einem Referenzwert, der ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis darstellt, durchgeführt wird, um zu bestimmen, ob ein Gasgemisch MAGER oder FETT ist. Bei dem System zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses dieses Typs wird ein Rückkopplungskorrekturkoeffizient dazu gebracht, stark nach oben oder unten zu springen, wenn sich das überwachte Luft/Kraftstoffverhältnis zwischen MAGER und FETT ändert, und dann wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient allmählich durch ein Integrationsverhalten so geändert, daß er das überwachte tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis an dem stöchiometrischen Wert hält. Jedoch weist das System zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses dieses Typs ein Problem seiner schlechten Nachlaufcharakteristik zum Steuern des Luft/Kraftstoffverhältnisses zu dem stöchiometrischen Wert hin auf. Dies ist insbesondere bedeutsam, wenn eine Basis des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhält- nisses, wie zum Beispiel aufgrund ungleichmäßiger einzelner Charakteristiken der Kraftstoffeinspritzdüsen, zum Abweichen gebracht wird, so daß das zuvor erwähnte auf einem Sprung- und Integrationsverhalten basierende Steuern einer solchen Abweichung nicht schnell nachlaufen kann.
Um dieses Problem zu beseitigen, ist ein anderer Typ des Systems zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vorgeschlagen worden, wie es in der Japanischen (ungeprüften) Patenterstveröffentlichung Nr. 1-121541 und in dem Vereinigte-Staaten-Patent Nr. 4,917,067 offenbart ist, welches zu dem ersteren äquivalent ist. Bei diesem System wird das Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unter Verwendung einer im voraus gespeicherten Charakteristik durchgeführt, welche eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen einem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors und einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern definiert. Bei dieser im voraus gespeicherten Charakteristik ändert sich das Luft/Kraftstoff-Verhältnis gleichmäßig entsprechend Änderungen des Sauerstoffsensorausgangssignals unberücksichtigt eines Werts des Sauerstoffsensorausgangssignals, der sich nahe oder fern dem stöchiometrischen Wert befindet. Demgemäß wird, wenn der Wert des Sauerstoffsensorausgangssignals von dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis abweicht, ein Wert des Luft/Kraftstoffverhältnisses für ein Steuern ebenso von dem stöchiometrischen Wert abweichen. Bei diesem System im Stand der Technik ist die Nachlaufsteuerbarkeit des Systems verbessert, da das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern unter Verwendung der zuvor erwähnten im voraus gespeicherten Charakteristik aus dem Sauerstoffsensorausgangssignal abgeleitet wird und das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage einer Abweichung zwischen dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis und einem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis durchgeführt wird.
Obgleich das System zum Steuern des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses im Stand der Technik die Nachlaufsteuerbarkeit verbessert, wie es zuvor beschrieben worden ist, gibt es jedoch ein anderes Problem, das aufgrund eines unerwarteten Auftretens einer Verschiebung oder Ungleichmäßigkeit einer Höhe des Sauerstoffsensorausgangssignals, was aufgrund einer einzelnen Eigencharakteristik des verwendeten Sauerstoffsensors oder aufgrund eines Messens von Temperaturen oder dergleichen verursacht werden kann, die Steuerbarkeit des Systems unvermeidbar unzuverlässig wird. Dies beeinträchtigt nachteilig den Abgasausstoß und die Nachlaufsteuerbarkeit des Systems. Fig. 12 zeigt diese Ungleichmäßigkeit oder Verschiebung des Sauerstoffsensorausgangssignals. Wie es in Fig. 12 zu sehen ist, wird das Sauerstoffsensorausgangssignal VOX während eines gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis als stabil betrachtet, andererseits ist das Sauerstoffsensorausgangssignal VOX außerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bedeutsam instabil. Diese Instabilität verursacht das zuvor erwähnte Problem.
Desweiteren unterscheiden sich die dynamischen Charakteristiken des Sauerstoffsensors zu dem Zeitpunkt einer Umkehr von FETT zu MAGER von denen zu dem Zeitpunkt einer Umkehr von MAGER zu FETT. Im allgemeinen ist eine Reaktionszeit des Sauerstoffsensors, um seine Ausgangsspannung von FETT zu MAGER zu ändern, länger, als um seine Ausgangsspannung von MAGER zu FETT zu ändern. Als Ergebnis neigt der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses bei dem System im Stand der Technik dazu, zu der Seite MA- GER verschoben zu werden, so daß der Abgasausstoß verschlechtert wird.
Bei einem Motorleerlauf ist es notwendig, die Steueramplitude klein einzustellen, um die Leerlaufstabilität vorzusehen, das heißt, Motordrehzahländerungen sollten klein eingestellt werden. Da jedoch das System im Stand der Tech- nik das gleiche Steuern sowohl bei dem Motorleerlauf als auch bei dem nichtleerlaufenden Zustand des Motors ausführt, wird die Steueramplitude bei dem Motorleerlauf groß, um die Leerlaufstabilität zu verschlechtern. Um dieses Problem zu überwinden, wird bei dem vorhergehenden System zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im Stand der Technik, das das Sprung- und Integrationsverhalten verwendet, der Rückkopplungskorrekturkoeffizient nach dem Sprungverhalten festgehalten, um ein Zurückwirken des Integrationsverhaltens auf den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten zu verhindern, um die Steueramplitude zu unterdrücken. Dies verschlechtert jedoch die Nachlauf steuerbarkeit des Systems.
Desweiteren unterscheidet sich der optimale Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welches den Abgasausstoß in dem Regelbereich steuern kann, aufgrund der einzelnen Eigencharakteristik jedes Motors, für jeden Motor. Demgemäß ist eine besondere Einrichtung zum Verschieben des Steuermittelpunkts zu dem optimalen Wert, der für jeden Motor benötigt wird, notwendig. Bei dem System im Stand der Technik kann jedoch, da keine solche Einrichtung vorgesehen ist, die einzelne Charakteristik des Motors nicht gehandhabt werden.
Desweiteren unterscheiden sich bei dem Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses die benötigten Steuercharakteristiken bei einem Motorübergangszustand, wie zum Beispiel bei einer unmittelbaren Beschleunigung und einem stetigen Motorzustand, wie zum Beispiel bei einem normalen Fahren. Insbesondere bei dem Motorübergangszustand weicht das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis stark von dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis ab, so daß das schnelle Nachlaufen des Steuerns benötigt wird, andererseits sollte bei dem stetigen Motorzustand das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis stabil an dem stöchiometrischen Wert gehalten werden, ohne von der einzelnen Charakteristik des Sauerstoffsensors nachteilig beeinträchtigt zu werden. Jedoch führt das System im Stand der Technik das gleiche Steuern sowohl bei dem Motorübergangszustand als auch bei dem stetigen Motorzustand durch, so daß das System nicht in der Lage ist, ein Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vorzusehen, welches mit den Antriebszuständen des Motors übereinstimmt.

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes System zum Steuern eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das eine verbesserte Nachlaufsteuerbarkeit aufweist und das den Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses einstellen kann, um den Abgasausstoß zu verringern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Die vorliegende Erfindung wird aus der im weiteren Verlauf gegebenen detaillierten Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung, welche lediglich beispielhaft gegeben werden und nicht dazu gedacht sind, beschränkend für die vorliegende Erfindung zu sein, besser verstanden.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine eine schematische Struktur eines Verbrennungsmotors darstellende Schnittansicht;
Fig. 2 ein eine Struktur einer Steuereinheit und ihrer peripheren Vorrichtungen darstellendes Blockschaltbild;
Fig. 3 ein Flußdiagramm einer ersten Routine zum Rückkopplungssteuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild zum Erklären des von dem Flußdiagramm in Fig. 3 durchgeführten Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses;
Fig. 5 eine eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung eines Sauerstoffsensors und einem Standard Luftüberschußverhältnis darstellende Charaktenstikabbildung;
Fig. 6 eine eine Beziehung zwischen dem Standard-Luftüberschußverhältnis und einem Luftüberschußverhältnis für ein Steuern bei einem nichtleerlaufenden Zustand des Motors darstellende Charaktenstikabbildung;
Fig. 7 eine eine Beziehung zwischen dem Standard-Luftüberschußverhältnis und dem Luftüberschußverhältnis für ein Steuern bei einem Motorleerlauf darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 6 eine eine gemeinsame Charakteristik zwischen den Abbildungen in den Figuren 6 und 7 darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 9 eine eine aus Fig. 6 ausgewählte besondere Charakteristik darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 10 ein Änderungen des Luftüberschußverhältnisses für ein Steuern darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 11 ein eine dynamische Charakteristik eines Sauerstoffsensors, eine Differentiationskorrektur und eine PID-Korrektur darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 12 eine eine Ausgangscharakteristik des Sauerstoffsensors darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 13 eine eine Struktur eines Verbrennungsmotors, in dem stromaufwärtige und stromabwärtige Sauerstoffsensoren vorgesehen sind, darstellende Schnittansicht;
Fig. 14 ein Blockschaltbild zum Erklären einer Funktionsweise eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
Fig. 15 ein eine erste Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel darstellendes Flußdiagramm;
Fig. 16 eine eine Beziehung zwischen einer Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors und einem mittleren Luftüberschußverhältnis darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 17 eine eine Beziehung zwischen einer Abweichung und einem Korrekturbetrag darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 18 einen Graph zum Erklären einer Korrektur der Charakterisitk eines Korrekturlinearisierers;
Fig. 19 ein eine Auswirkung der in Fig. 18 gezeigten Korrektur bezüglich Zeitbereichsänderungen des Ausgangssignals des stromabwärtigen Sauerstoffsensors darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 20 einen Graph zum Erklären einer Korrektur der Charakteristik des Korrekturlinearisierers;
Fig. 21 eine eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung des stromabwärtigen Sauerstoffsensors und dem Korrekturbetrag darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 22 ein Flußdiagramm einer zweiten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 23 ein von der zweiten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine und einer dritten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine verwirklichte Auswirkungen bezüglich Zeitbereichsänderungen des Ausgangssignals des stromabwärtigen Sauerstoffsensors darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 24 ein Flußdiagramm der dritten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine, welche eine Abänderung der zweiten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine ist;
Fig. 25 ein eine zweite Routine zum Rückkopplungssteuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses darstellendes Flußdiagramm;
Fig. 26 ein eine mit der zweiten Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Fig. 25 zusammenarbeitende Steuerkonstantenkorrekturroutine gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellendes Flußdiagramm;
Fig. 27 eine eine Beziehung zwischen einer Abweichung und einem Korrekturbetrag in dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel darstellende Charakteristikabbildung;
Fig. 28 ein eine Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors und dem Korrekturbetrag darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 29 ein eine Zeitbereichsbeziehung zwischen dem Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors, Sprungbeträgen und einem von einem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 30 ein eine Zeitbereichsbeziehung zwischen dem Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors, Integrationskonstanten und dem von einem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten darstellendes Zeitablaufsdiagramm;
Fig. 31 ein eine Zeitbereichsbeziehung zwischen dem Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors, Verzögerungszeiten, dem Ausgangssignal des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors, einem Zustand eines Merkers und dem von dem Rückkopplungs- Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten darstellendes Zeitablaufsdiagramm; und
Fig. 32 ein eine Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors und dem Korrekturbetrag darstellende Charakteristikabbildung.

BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Unter jetziger Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein System zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen Kraftfahrzeugverbrennungsmotor gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 12 beschrieben.
Fig. 1 zeigt schematisch den Motor 1 und Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, das eine elektronische Steuereinheit (ECU) 30 zusammen mit ihren peripheren Eingabe- und Ausgabevorrichtungen darstellt.
Der Motor beinhaltet ein Ansaugsystem 3, eine Verbrennungskammer 5 und ein Ausstoßsystem 7.
Das Ansaugsystem 3 beinhaltet als bekannte Elemente einen Luftfilter (nicht gezeigt), ein Drosselventil 9, einen Ausgleichsbehälter 11, einen Einlaßluftdrucksensor oder einen Einlaßvakuumsensor 13, einen Drosselpositionssensor 15 und einen Einlaßlufttemperatursensor 17, usw.. Der Einlaßvakuumsensor 13 ist in dem Ausgleichsbehälter 11 angeordnet, um ein Einlaßvakuum zu überwachen. Der Drosselpositionssensor 15 beinhaltet einen Drosselöffnungsgradsensor 15a und einen Leerlauf schalter 15b. Der Leerlaufschalter 15b schaltet sich bei einem Motorleerlauf ein.
Das Ausstoßsystem 7 beinhaltet als bekannte Elemente einen Sauerstoffsensor oder einen O&sub2;-Sensor 19, eine Zündspule 21, einen Verteiler 23, einen Motordrehzahlsensor 25, einen Zylindererfassungssensor 27, einen Motorkühlmitteltemperatursensor 29, usw.. Der Sauerstoffsensor 19 ist von einem Leerlaufspannungstyp und erfaßt eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas. Der Sauerstoffsensor 19 stellt eine plötzliche Änderung in seinem Ausgangssignal über dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis dar. Der Motordrehzahlsensor 25 erzeugt die Anzahl von Pulsen proportional zu einer Motordrehzahl NE. Der Motorkühlmitteltemperatursensor 29 ist an einem Zylinderblock 1a angebracht und erfaßt eine Temperatur des Motorkühlmittels oder des Motor- kühlwassers, welches zirkuliert wird, um den Motorzylinderblock 1a zu kühlen.
Signale aus den zuvor beschriebenen Sensoren, die verschiedene Motorbetriebszustände anzeigen, werden in die ECU 30 eingespeist.
Die ECU 30 beinhaltet als eine Hauptkomponente einen Mikrocomputer 31, der eine CPU 31a, einen ROM 31b und einen RAM 31c, usw. aufweist. Der Mikrocomputer 31 ist an seinem Eingabe/Ausgabeanschluß an den Leerlauf schalter 15b, den Motordrehzahlsensor 25, den Zylindererfassungssensor 27, die Zündspule 21, eine Heizungsbetätigungssteuerschaltung 33 und eine Ansteuerschaltung 35, usw. angeschlossen. Die Zündspule 21 ist an den Verteiler 23 angeschlossen, welcher desweiteren an eine Zündkerze 41 angeschlossen ist. Die Heizungsbetätigungssteuerschaltung 33 steuert eine elektrische Leistung, die von einer Batterie 37 einer Heizung 19b des Sauerstoffsensors 19 zugeführt wird. Wenn die Heizung 19b betätigt ist, wird ein Erfassungselement 19a des Sauerstoffsensors 19 erwärmt. Die Ansteuerschaltung 35 dient zum Betätigen eines Kraftstoffeinspritzventils 39.
Der Eingabe/Ausgabeanschluß des Mikrocomputers 31 ist über einen Analog-zu-Digital-Wandler (A/D-Wandler) 42 an den Einlaßvakuumsensor 13, den Drosselöffnungsgradsensor 15a, den Einlaßlufttemperatursensor 17 und den Motorkühlmitteltemperatursensor 29, usw. angeschlossen, welche jeweils analoge Signale erzeugen. Dem A/D-Wandler 42 wird desweiteren ein Ausgangssignal der Heizungsbetätigungssteuerschaltung 33, eine Anschlußspannung eines Stromerfassungswiderstands 43 und ein Ausgangssignal des Erfassungselements 19a des Sauerstoffsensors 19 eingegeben.
Die ECU 30 erfaßt die Betriebszustände des Motors 1 auf der Grundlage der Ausgangssignale von den zuvor beschriebenen Sensoren und der Heizungsbetätigungssteuerschaltung 33, usw. und steuert den Betrieb des Motors 1.
Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm einer ersten Routine zum Rückkopplungssteuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses und Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild zum Erklären des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoffverhältnisses, das auf der Grundlage des Flußdiagramms in Fig. 3 ausgeführt wird, im Detail.
Die erste Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, wird von der CPU 31a der ECU 30 als eine Zeitgeberunterbrechung pro 20 ms ausgeführt.
Ein erster Schritt 100 bestimmt, ob ein gegebener Zustand für das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gegeben ist. Diese Bestimmung wird auf der Grundlage von zum Beispiel Motorkühlmitteltemperaturdaten, Kraftstoffunterbrechungsdaten und Beschleunigungserhöhungsdaten durchgeführt. Wenn die Antwort in dem Schritt 100 NEIN ist, d.h., der gegebene Zustand nicht besteht, dann geht die Routine zum ENDE, um für einen nachfolgenden Zyklus der Unterbrechungsroutine beendet zu werden.
Wenn andererseits die Antwort in dem Schritt 100 JA ist, dann geht die Routine zu einem Schritt 110, welcher eine Ausgangsspannung VOX von dem Sauerstoffsensor 19 ausliest. In einem nachfolgenden Schritt 120 wird auf der Grundlage der Ausgangsspannung VOX, die in dem Schritt 110 ausgelesen worden ist, ein Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 abgeleitet. Dieses Luftüberschußverhältnis stellt ein Verhältnis einer tatsächlichen Luftmenge, die in dem Gasgemisch beinhaltet ist, bezüglich einer Luftrnenge dar, die in dem Gasgemisch des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Ver- hältnisses beinhaltet ist. Demgemäß wird das Luftüberschußverhältnis zu dem Zeitpunkt des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf 1.0 eingestellt. Das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 ist ein Wert, der durch ein Schätzen einer Luftmenge, die in dem überwachten tatsächlichen Gasgemisch beinhaltet ist, auf der Grundlage der Ausgangsspannung VOX abgeleitet wird, welche eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas oder in dem Ausstoßdurchgang anzeigt.
Nachfolgend bestimmt ein Schritt 130, ob sich der Leerlaufschalter in dem Zustand EIN befindet, d.h., ob sich der Motor in dem Leerlaufzustand befindet. Wenn die Antwort in dem Schritt 130 NEIN ist, d.h., der Leerlaufschalter befindet sich in dem Zustand AUS, geht die Routine zu einem Schritt 140. In dem Schritt 140 wird ein Luftüberschußverhiltnis λ2 für ein Steuern, welches dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 entspricht, das in dem Schritt 120 abgeleitet worden ist, unter Verwendung einer Charakteristikabbildung für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors abgeleitet. In einem nachfolgenden Schritt 150 wird das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, das in dem Schritt 140 abgeleitet worden ist, von einem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 subtrahiert, um eine Abweichung Δλ abzuleiten und einzustellen. Das Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 stellt ein Luftüberschußverhältnis in dem Gasgemisch eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses dar, welches abhängig von den Betriebszuständen des Motors bestimmt wird. Zum Beispiel beträgt das Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 1.0, wenn das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
Nachfolgend bestimmt ein Schritt 160, ob sich das Fahrzeug in einer unmittelbaren Beschleunigung befindet. Wenn die Antwort in dem Schritt 160 NEIN ist, d.h., das Fahrzeug befindet sich nicht in einer unmittelbaren Beschleunigung, geht die Routine zu einem Schritt 170, in dem Berechnungsparameter für ein PID-(proportionales, integrierendes und differenzierendes Verhalten)-Steuern abgeleitet werden. Wenn andererseits die Antwort in dem Schritt 160 JA ist, d.h., das Fahrzeug befindet sich in der unmittelbaren Beschleunigung, geht die Routine zu einem Schritt 180, in dem Berechnungsparameter für ein PI-(proportionales und integrierendes Verhalten)-Steuern abgeleitet werden.
Es wird zurück zu dem Schritt 130 verwiesen. Wenn eine Antwort in dem Schritt 130 JA ist, d.h., der Leerlaufschalter 15b befindet sich in dem Zustand EIN, d.h., der Motor läuft leer, dann geht die Routine zu einem Schritt 190. In dem Schritt 190 wird ein Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, welches dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 entspricht, das in dem Schritt 120 abgeleitet worden ist, unter Verwendung einer Charakteristikabbildung für den Motorleerlauf abgeleitet. Nachfolgend wird in einem Schritt 200 das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern von einem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 subtrahiert, um eine Abweichung Δλ abzuleiten und einzustellen. In einem nachfolgenden Schritt 210 werden Berechnungsparameter für ein PI-(proportionales und integrierendes Verhalten)-Steuern abgeleitet.
Schließlich geht die Routine von einem der Schritte 170, 180 und 210 zu einem Schritt 220. In diesem Schritt wird ein von einem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängiger Korrekturkoeffizient FAF berechnet, welcher später im Detail beschrieben wird. Wenn der Schritt 220 verarbeitet ist, wird der momentane Zyklus der ersten Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beendet.
Auf der Grundlage des berechneten FAF wird das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf eine bekannte Weise durchgeführt.
Nun wird das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses, das von dem Flußdiagramm in Fig. 3 durchgeführt wird, unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild in Fig. 4, welches zu der Steuerroutine in Fig. 3 äquivalent ist, im Detail beschrieben.
Die Ausgangsspannung VOX des Sauerstoffsensors 19 wird in einen Linearisierer 50 eingegeben, welcher den Schritten 110 und 120 in Fig. 3 entspricht. Der Linearisierer 50 weist eine Charakteristikabbildung auf, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. In der Praxis werden die Daten, die durch diese Charakteristikabbildung gekennzeichnet sind, im voraus in dem ROM 31b gespeichert. Diese Charakteristikabbildung definiert eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VOX des Sauerstoffsensors 19 und dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1. Gemäß dieser Charakteristikabbildung leitet der Linearisierer 50 das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 ab, welches der Ausgangsspannung VOX entspricht, die von dem Sauerstoffsensor 19 aufgenommen wird.
Das abgeleitete Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 wird in einen Korrekturlinearisierer 51 für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors und einen Korrekturlinearisierer 53 für den Leerlaufzustand des Motors eingespeist. Der Korrekturlinearisierer 51 entspricht dem Schritt 140 in Fig. 3 und der Korrekturlinearisierer 53 entspricht dem Schritt 190 in Fig. 3. Der Korrekturlinearisierer 51 weist die Charakteristikabbildung für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors auf, wie sie in Fig. 6(A) oder (B) gezeigt ist, und der Korrekturlinearisierer 53 weist die Charakteristikabbildung für den Leerlaufzustand des Motors auf, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. In der Praxis werden die Daten, die durch diese Charakteristikabbildungen gekennzeichnet sind, ebenso im voraus in dem ROM 31b gespeichert.
Die Charakteristikabbildungen der Figur 6(A) oder (B) bzw. Fig. 7 zeigen Beziehungen zwischen dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 und dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern und beinhalten teilweise eine gemeinsame grundlegende Beziehung zwischen dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 und dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern. Diese gemeinsame grundlegende Beziehung ist in Fig. 8 gezeigt.
Wie in Fig. 8 zu sehen ist, besteht diese gemeinsame grundlegende Beziehung darin, daß das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern außerhalb eines gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, der eine Breite von 1% über dem 1.0 betragenden Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 aufweist, welches das stöchiometrische Luft/Kraftstoff- Verhältnis darstellt, konstant ist. Insbesondere ändert sich unberücksichtigt von Änderungen des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern außerhalb des gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, der eine Breite von 1% aufweist, das heißt, 0.5% für jede Seite über dem 1.0 betragenden Standard-Luftüberschußverhältnis λ1, nicht. Dieser gegebene Bereich eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entspricht dem vorhergehend gegebenen Bereich eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, wie er in Fig. 12 gezeigt ist. Insbesondere wird die unerwartete Ungleichmäßigkeit oder Verschiebung in der Höhe der Ausgangsspannung VOX aufgrund der einzelnen Charakteristik des verwendeten Sauerstoffsensors oder aufgrund der gemessenen Temperaturen weitestgehend außerhalb des zuvor erwähnten gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses offenbart. Andererseits ist eine solche Ungleichmäßigkeit oder Verschiebung der Höhe der Ausgangsspannung VOX innerhalb des zuvor erwähnten gegebenen Luft/Kraftstoff-Bereichs klein genug, um ignoriert zu werden, was durch verschiedene Experimente von den Erfindern der vorliegenden Erfindung bestätigt worden ist. Aus diesem Grund ist die gemeinsame grundlegende Beziehung in den Charakteristikabbildungen sowohl für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors als auch für den Leerlaufzustand des Motors gegeben, um die unerwartete Ungleichmäßigkeit oder Verschiebung der Sauerstoffsensorausgangsspannung VOX von einem Zurückwirken auf das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern während des Ausführens des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abzuhalten.
Nun wird der Unterschied zwischen den Charakteristikabbildungen für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors [Fig. 6(A) oder (B)] und dem Leerlaufzustand des Motors (Fig. 7) beschrieben. Wie es in Fig. 6(A) oder (B) gezeigt ist, ist das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern in der Charakteristikabbildung für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors in eine aufwärtige oder abwärtige Richtung oder in eine rechtswärtige oder linkswärtige Richtung verschoben oder geneigt, das heißt, zu der Seite FETT oder zu der Seite MAGER hin. Insbesondere ist eine solche Verschiebung oder Neigung lediglich für das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern gegeben, welches innerhalb des zuvor beschriebenen gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, in welchem sich das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern abhängig von Änderungen des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 ändert, dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 entspricht. "FETT" oder "MAGER" bedeutet, daß das Gasgemisch bezüglich des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses fett bzw. mager ist.
Andererseits ist, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, in der Charakteristikabbildung für den Leerlaufzustand des Motors ein Änderungsverhältnis des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern bezüglich einer Änderung des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 verglichen mit einem grundlegenden Änderungsverhältnis des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern, das durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, verringert. Eine solche verringerte Beziehung ist lediglich für das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern gegeben, welches innerhalb des zuvor beschriebenen gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit Ausnahme von Bereichen schmaler Breite, die an die Enden der Seite FETT bzw. MAGER des zuvor erwähnten gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses angrenzen, dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 entspricht.
Es wird zurück auf Fig. 4 verwiesen. Der Korrekturlinearisierer 51 und der Korrekturlinearisierer 53 geben das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, das dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 entspricht, unter Verwendung der Charakteristikabbildungen für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors bzw. den Leerlaufzustand des Motors aus. Das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, das von dem Korrekturlinearisierer 51 ausgegeben wird, wird in eine Abweichungsberechnungsschaltung 55 eingespeist und das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, das von dem Korrekturlinearisierer 53 ausgegeben wird, wird in eine Abweichungsberechnungsschaltung 57 eingespeist.
Jede der Abweichungsberechnungsschaltungen 55 und 57 gibt die Abweichung Δλ zwischen dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern und dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 aus. Auf der Grundlage der berechneten Abweichung Δλ wird das nachfolgende Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt.
Bevor das nachfolgende Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beschrieben wird, wird darauf verwiesen, wie die Charakteristikabbildungen für den nichtleerlaufenden Zustand des Motors und den Leerlaufzustand des Motors auf die Steuercharakteristiken des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zurückwirken.
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, und wie es zuvor beschrieben worden ist, wird das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern sowohl bei dem nichtleerlaufenden Zustand des Motors als auch bei dem Leerlaufzustand des Motors außerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 konstantgehalten. Wenn das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern konstantgehalten wird, ist jedoch bereits das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern auf einen ausreichend großen Wert erhöht oder auf einen ausreichend kleinen Wert verringert worden. Wenn sich andererseits das Standard- Luftüberschußverhältnis λ1 innerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet, ändert sich das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern abhängig von Änderungen des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1.
Da das Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Abweichung Δλ zwischen dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern und dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 durchgeführt wird, ist demgemäß die hohe Nachlaufcharakteristik des Steuerns eines Luft/Kraftstoff- Verhältnisses über alle der Bereiche des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 sichergestellt. Da andererseits ein Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern ein Ändern stoppt, wenn sich das Standard-Luftüberschußverhältnis außerhalb des gegebenen Luft/Kraftstoff-Bereichs befindet, wird die unerwartete Ungleichmäßigkeit oder Verschiebung in der Höhe des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 19 von einem Zurückwirken auf das Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abgehalten. Demgemäß ist eine höchst zuverlässige Steuerbarkeit sichergestellt, um den Abgasausstoß zu verbessern.
Bei dem nichtleerlaufenden Zustand des Motors wird die folgende Steuercharakteristik erzielt, wenn sich das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 innerhalb des gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet:
Fig. 9 zeigt ein Beispiel von Fig. 6, in dem das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern zu der Seite MAGER hin geneigt ist, wie es durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist. Eine gestrichelte Linie zeigt die grundlegende Beziehung zwischen dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 und dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern ohne eine solche Neigung. Wenn die geneigte Beziehung, die durch die durchgezogene Linie gekennzeichnet ist, in dem Korrekturlinearisierer 51 verfügbar ist, wird das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern von dem Korrekturlinearisierer 51 ausgegeben, wie es durch eine durchgezogene Linie in einem Zeitablaufsdiagramm in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn andererseits die grundlegende Beziehung, die durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist, in dem Korrekturlinearisierer 51 verfügbar ist, wird das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern von dem Korrekturlinearisierer 51 ausgegeben, wie es durch eine gestrichelte Linie in dem Zeitablauf sdiagramm in Fig. 10 gezeigt ist.
In Fig. 10 macht ein Wert 1.0 des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern, welcher dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht, eine Fläche der Seite FETT gleich einer Fläche der Seite MAGER, wenn das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern durch die gestrichelte Linie dargestellt ist. Anders ausgedrückt, wenn die Fläche der Seite FETT so betrachtet wird, daß sie positiv ist, und die Fläche der Seite MAGER so betrachtet wird, daß sie negativ ist, wird ein Mittelwert von ihnen Null. Andererseits macht der Wert 1.0 des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern, welcher dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis λ2 entspricht, in dem Fall der durchgezogenen Linie die jeweiligen Flächen nicht gleich zueinander, sondern macht eine Fläche der Seite MAGER größer als eine Fläche der Seite FETT.
Dies bedeutet, daß der Mittelpunkt des Steuerns eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu der Seite FETT hin verschoben ist, um eine solche Neigung zu der Seite MAGER hin zu kompensieren. Offensichtlich wird, wenn das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern im Gegensatz zu Fig. 9 zu der Seite FETT hin geneigt ist, dann der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu der Seite MA- GER hin verschoben, um die Neigung zu der Seite FETT hin zu kompensieren. Demgemäß wird durch ein Ändern oder Rücksetzen eines Betrags und einer Richtung einer solchen Neigung oder Verschiebung des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern eine feine Abstimmung des Mittelpunkts des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durchgeführt. Als Ergebnis wird der Mittelpunkt des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auch dann, wenn sich das optimale Luft/Kraftstoff-Verhältnis für den Abgasausstoß aufgrund der einzelnen Charakteristik jedes Motors unterscheidet, durch ein Rücksetzen der zuvor erwähnten Neigung des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern einfach auf das benttigte optimale Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt.
Bei dem Leerlaufzustand des Motors wird die folgende Steuercharakteristik erzielt, wenn sich das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 innerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet:
Wie es in Fig. 7 gezeigt ist und zuvor beschrieben worden ist, ist ein Änderungsverhältnis des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern, das durch die durchgezogene Linie gekennzeichnet ist, kleiner eingestellt, als das Referenzänderungsverhältnis, das durch die gestrichelte Linie gekennzeichnet ist. Eine solche verringerte Beziehung ist lediglich für das Luftüberschußverhäitnis λ2 für ein Steuern gegeben, welches innerhalb des zuvor beschriebenen gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit Ausnahme von Bereichen schmaler Breite, die an die Enden der Seite FETT bzw. MAGER des zuvor erwähnten gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses angrenzen, entspricht. Innerhalb solcher Bereiche schmaler Breite ist ein Änderungsverhältnis des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern größer eingestellt, als ein Referenzänderungsverhältnis und wird unmittelbar erhöht.
Als Ergebnis kann das Änderungsverhältnis des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern kleiner eingestellt werden als ein Änderungsverhältnis des tatsächlichen Luft- überschußverhältnisses, um die Steueramplitude so zu mindern, daß die hohe Leerlaufstabilität erzielt wird.
Wenn das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 stark von dem stöchiometrischen Wert abweicht, um nahe dem Ende der Seite FETT oder MAGER des gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu kommen, wird desweiteren das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern unmittelbar erhöht oder verringert, um die hohe Nachlaufcharakteristik vorzusehen.
Es wird nun zurück auf Fig. 4 verwiesen. Das Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der abgeleiteten Abweichung Δλ wird hier im weiteren Verlauf im Detail beschrieben.
Die Abweichung Δλ die von der Abweichungsberechnungsschaltung 55 ausgegeben wird, wird in eine PID-Steuereinrichtung 59 bzw. eine PI-Steuereinrichtung 61 eingespeist. Die PID-Steuereinrichtung 59 dient für den stetigen Zustand des Motors und die PI-Steuereinrichtung 61 dient für die unmittelbare Beschleunigung.
Die PID-Steuereinrichtung 59 führt das Rückkopplungssteuern durch, das durch die folgende Übertragungsfunktion Gc(S) gekennzeichnet ist:
Gc(S) = Kp (1/Kis) 1 + Kd S1 + k Kd S --- (1)
wobei Kp eine Proportionalitätskonstante ist, Ki eine Integrationskonstante ist, Kd eine Differentiationskonstante ist und k eine Differentiationsgewichtungskonstante ist.
In der Gleichung (1) stellt ein Differentiationsfaktor (1 + Kd S)/(1 + k Kd S) einen Näherungsausdruck dar.
In der Praxis berechnet der Schritt 220 der ersten Routine zum Rückkopplungssteuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Fig. 3 den von dem Rückkopplungs- Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (2), welche zu der Gleichung (1) äquivalent ist:
FAF a FAF0- b FAF00 + c Δλ - d Δλ0 + e Δλ00 --- (2)
wobei FAF der von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff- Verhältnis abhängige Korrekturkoeffizient ist, der pro Berechnungszyklus von 20 ms abgeleitet wird, FAF0 FAF ist, das in einem letzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, FAF00 FAF ist, das in einem vorletzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, Δλ eine Abweichung ist, die pro Berechnungszyklus von 20 ms abgeleitet wird, Δλ0 die Abweichung Δλ ist, die in dem letzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, und Δλ00 die Abweichung Δλ ist, die in dem vorletzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist.
Die Koeffizienten a, b, c, d und e der jeweiligen Ausdrücke in der Gleichung (2) werden auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (3) bis (7) abgeleitet:
wobei At ein Berechnungszyklus ist.
Der Schritt 170 der ersten Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Fig. 3 leitet die Berechnungsparameter, d.h., die Koeffizienten a, b, c, d und e auf der Grundlage der vorhergehenden Gleichungen (3) bis (7) ab.
Das von der PID-Steuereinrichtung 59 ausgeführte PID- Steuern wird unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. Fig. 11(A) zeigt Änderungen des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 19. Wie es zuvor beschrieben worden ist, ist eine Reaktionszeit des Sauerstoffsensors 19 im allgemeinen länger, wenn er sich von FETT zu MAGER ändert, als von MA- GER zu FETT, wie es durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet ist. Fig. 11(B) zeigt ein Signal, das durch ein Differenzieren des Sauerstoffsensorausgangssignals in Fig. 11(A) abgeleitet wird. Fig. 11(C) zeigt ein Signal nach einem Ausführen des PID-Steuerns des Sauerstoffsensorausgangssignals in Fig. 11(A) auf der Grundlage der vorhergehenden Gleichung (1). Demgemäß gibt die PID-Steuereinrichtung 59 das Signal aus, das durch eine durchgezogene Linie in Fig. 11(C) gekennzeichnet ist.
Wie es aus dem Signal in Fig. 16(C) zu sehen ist, wird die zuvor erwähnte Differenz der Reaktionszeit des Sauerstoffsensors 19 aufgrund seiner dynamischen Charakteristik im wesentlichen durch das Differentiationsverhalten beseitigt, d.h., die Reaktionszeiten von MAGER zu FETT und von FETT zu MAGER werden im wesentlichen zueinander gleich. Demgemäß beseitigt das von der PID-Steuereinrichtung 59 durchgeführte PID-Steuern wirkungsvoll das herkömmliche Problem, daß der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses aufgrund der dynamischen Charakteristik des Sauerstoffsensors 19 zu der Seite MAGER hin abweicht. Als Ergebnis wird der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses stabil an den Zielwert gesteuert, so daß der Abgasausstoß geeignet gesteuert wird.
Wie es zuvor beschrieben worden ist, stellt der Differentiationsfaktor den Näherungsausdruck dar, welcher zur Unterdrückung des Einflusses von Welligkeiten dient, die in der Sauerstoffsensorausgangsspannung enthalten sind.
Andererseits führt die PI-Steuereinrichtung 61 das Rückkopplungssteuern durch, das durch die folgende Übertragungsfunktion Gc(S) gekennzeichnet ist:
Gc(S)=Kp (1+/Kis) ---- (8)
wobei Kp eine Proportionalitätskonstante ist und Ki eine Integrationskonstante ist.
Die Gleichung (8) beinhaltet den Differentiationsfaktor (1 + Kd S)/(1 + k Kd S) nicht, welcher in der Gleichung (1) beinhaltet ist. In der Praxis leitet der Schritt 220 in Fig. 3 den von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF für den Zustand der unmittelbaren Beschleunigung auf der Grundlage der folgenden Gleichung (9) ab, welche zu der Gleichung (8) äquivalent ist.
FAF = a FAF0 - b FAF00 + c Δλ - d Δλ0 + e Δλ00 --- (9)
wobei FAF der von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängige Korrekturkoeffizient ist, der pro Berechnungszyklus von 20 ms abgeleitet wird, FAF0 FAF ist, das in dem letzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, FAF00 FAF ist, das in dem vorletzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, Δλ eine Abweichung ist, die pro Berechnungszyklus von 20 ms abgeleitet wird, Δλ0 die Abweichung Δλ ist, die in dem letzten Berechnungszyklus abgelei- tet worden ist, und Δλ00 die Abweichung Δλ ist, die in dem vorletzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist.
Die Koeffizienten a, b, c, d und e der jeweiligen Ausdrücke in der Gleichung (9) werden auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (10) bis (14) abgeleitet:
a = 1 --- (10), b = 0 --- (11), d = Kp --- (12) e = 0 --- (13)
wobei Δt ein Berechnungszyklus ist.
Der Schritt 180 in Fig. 3 leitet die Berechnungsparameter, d.h., die Koeffizienten a, b, c, d und e auf der Grundlage der Gleichungen (10) bis (14) ab.
Das PI-Steuern wird in der unmittelbaren Beschleunigung aufgrund des folgenden Grundes durchgeführt:
Bei dem vorhergehenden PID-Steuern wird das Sauerstoffsensorausgangssignal durch das Differentiationsverhalten korrigiert, um im wesentlichen den Einfluß der dynamischen Charakteristik des Sauerstoffsensors 19 zu beseitigen. Jedoch arbeitet das Differentiationsverhalten ebenso so, daß es die Nachlaufcharakteristik des Steuerns verschlechtert. Da der Übergangszustand, wie zum Beispiel der Zustand der unmittelbaren Beschleunigung, eine hohe Nachlaufsteuerbarkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses benötigt, wird das Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem solchen Zustand auf der Grundlage des PI-Steuerns durchgeführt, welches keinen Differentiationsfaktor beinhaltet. Als Ergebnis folgt der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses schnell dem Ziel- Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Die von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF, die von der PIDSteuereinrichtung 59 und der PI-Steuereinrichtung 61 ausgegeben werden, werden in eine erste Auswahlschaltung 63 eingespeist. Der ersten Auswahlschaltung 63 wird ebenso eine Druckänderung ΔPm von dem Einlaßvakuumsensor 13 zugeführt und sie entspricht dem Schritt 160 in Fig. 3. Die erste Auswahlschaltung 63 bestimmt auf der Grundlage der eingegebenen Druckänderung ΔPm, ob sich der Motor in dem stetigen Zustand oder der unmittelbaren Beschleunigung befindet. Wenn der stetige Zustand bestimmt wird, dann gibt die erste Auswahlschaltung 63 den Korrekturkoeffizienten FAF, der von der PID-Steuereinrichtung 59 eingespeist wird, zu einer zweiten Auswahlschaltung 67 aus, wenn andererseits die unmittelbare Beschleunigung bestimmt wird, dann gibt die erste Auswahlschaltung 63 den Korrekturkoeffizienten FAF, der von der PI-Steuereinrichtung 61 eingespeist wird, zu der zweiten Auswahlschaltung 67 aus.
Nun wird eine Erklärung einer Berechnung des von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF für den Leerlaufzustand des Motors gegeben.
Die Abweichung Δλ, die von der Abweichungsberechnungsschaltung 57 ausgegeben wird, wird in eine PI-Steuereinrichtung 65 eingespeist. Die PI-Steuereinrichtung 65 führt das Rückkopplungssteuern durch, das durch die folgende Übertragungsfunktion Gc(S) gekennzeichnet ist:
Gc(S)=Kp (1+1/KiS) --- (15)
wobei Kp eine Proportionalitätskonstante ist und Ki eine Integrationskonstante ist.
Wie die vorhergehende Übertragungsfunktion Gc(S) für den Zustand der unmittelbaren Beschleunigung beinhaltet die Gleichung (15) den Differentiationsfaktor (1 + Kd S)/(1 + k Kd S) nicht, welcher in der Gleichung (1) für den nichtleerlaufenden stetigen Zustand des Motors beinhaltet ist. In der Praxis berechnet der Schritt 220 in Fig. 3 den von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF auf der Grundlage der folgenden Gleichung (16), welche zu der Gleichung (15) äquivalent ist:
FAF = a FAF0 - b FAF00 + c Δλ - d Δλ0 + e Δλ00 --- (16)
wobei FAF der von dem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff- Verhältnis abhängige Korrekturkoeffizient ist, der pro Berechnungszyklus von 20 ms abgeleitet wird, FAF0 FAF ist, das in einem letzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, FAF00 FAF ist, das in einem vorletzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, Δλ eine Abweichung ist, die pro Berechnungszyklus von 20 ms abgeleitet wird, Δλ0 die Abweichung Δλ ist, die in dem letzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist, und Δλ00 die Abweichung Δλ ist, die in dem vorletzten Berechnungszyklus abgeleitet worden ist.
Die Koeffizienten a, b, c, d und e der jeweiligen Ausdrücke in der Gleichung (16) werden auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (17) bis (21) abgeleitet:
a = 1 --- (17), b = 0 --- (18), d = Kp --- (19) e = 0 --- (20)
wobei Δt ein Berechnungszyklus ist.
Die Proportionalitätskonstante Kp in der Gleichung (19) und die Integrationskonstante Ki in der Gleichung (21) werden auf Werte eingestellt, welche unterschiedlich zu der Proportionalitätskonstante Kp in der Gleichung (12) bzw. der Integrationskonstante Ki in der Gleichung (14) für den Zustand der unmittelbaren Beschleunigung sind.
Der Schritt 210 in Fig. 3 leitet die Berechnungsparameter, d.h., die Koeffizienten a, b, c, d und e auf der Grundlage der Gleichungen (17) bis (21) ab.
Der von dem Rückkopplungs-Luftlkraftstoff-Verhältnis abhängige Korrekturkoeffizient FAF, der von der PI-Steuereinrichtung 65 ausgegeben wird, wird in die zweite Auswahlschaltung 67 eingespeist. Der zweiten Auswahlschaltung 67 wird ebenso ein Signal von dem Leerlaufschalter 15b zugeführt, welches Leerlaufdaten des Motors anzeigt, und sie entspricht dem Schritt 130 in Fig. 3.
Die zweite Auswahlschaltung 67 bestimmt auf der Grundlage des eingegebenen Leerlaufdaten anzeigenden Signals, ob sich der Motor im Leerlauf befindet oder nicht. Wenn der nichtleerlaufende Zustand des Motors bestimmt wird, gibt die zweite Auswahlschaltung 67 den Korrekturkoeffizienten FAF zu dem Motor aus, der von der PID-Steuereinrichtung 59 oder der PI-Steuereinrichtung 61 eingespeist wird, wenn andererseits der Leerlauf des Motors bestimmt wird, gibt die zweite Auswahlschaltung 67 den Korrekturkoeffizienten FAF zu dem Motor aus, der von der PI-Steuereinrichtung 65 eingespeist wird. Der Motor 1 führt das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage des eingegebenen Korrekturkoeffizienten FAF auf eine bekannte Weise durch.
Wie es aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich ist, weist das erste bevorzugte Ausführungsbeispiel die folgenden Vorteile auf:
Wie es in Fig. 8 gezeigt ist, ändert sich, wenn sich das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1, das auf der Grundlage des Ausgangssignals von dem Sauerstoffsensor 19 abgeleitet worden ist, innerhalb des gegebenen Bereich eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet, das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern in Übereinstimmung mit Änderungen des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1, wenn sich andererseits das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 außerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses befindet, wird das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern konstantgehalten. Demgemäß wird nicht nur die hohe Nachlaufcharakteristik des Steuerns verwirklicht, sondern die unerwartete Ungleichmäßigkeit oder Verschiebung der Höhe des Sauerstoffsensorausgangssignals wird wirksam aus dem Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausgeschlossen. Als Ergebnis wird die höchst zuverlässige Steuerbarkeit sichergestellt, um den Abgasausstoß zu verbessern.
Da das PID-Steuern während des nichtleerlaufenden stetigen Zustands des Motors ausgeführt wird, wird desweiteren die dynamische Charakteristik des Sauerstoffsensors 19, wie sie in Fig. 11(A) gezeigt ist, wirkungsvoll kompensiert, um die Reaktionszeiten von MAGER zu FETT und von FETT zu MAGER im wesentlichen gleichzusetzen, wie es in Fig. 11(C) gezeigt ist. Somit wird im Gegensatz zum Stand der Technik die Abweichung oder Neigung des Mittelpunkts des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu der Seite MAGER hin verhindert, so daß der Abgasausstoß verbessert wird.
Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wird desweiteren die Änderung des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern für den Leerlaufzustand des Motors innerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Standard- Luftüberschußverhältnisses λ1 mit Ausnahme seiner Enden an der Seite MAGER und FETT kleiner eingestellt. Da das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Abweichung Δλ zwischen dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern und dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 durchgeführt wird, werden sowohl eine verbesserte Nachlaufsteuerbarkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als auch die hohe Motorstabilität während des Leerlaufs des Motors sichergestellt.
Da das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern verglichen mit dem tatsächlichen Luftüberschußverhältnis zu der Seite FETT oder MAGER geneigt oder verschoben eingestellt ist, wie es in Fig. 6(A) oder (B) gezeigt ist, wird desweiteren der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu der Seite MAGER bzw. FETT verschoben, um eine solche Neigung des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern zu kompensieren. Demgemäß wird durch ein Einstellen eines Betrags und einer Richtung der Neigung der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abhängig von der einzelnen Charakteristik des Motors fein auf das optimale Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, um den Abgasausstoß zu verbessern.
Desweiteren wird das PID-Steuern während des nichtleerlaufenden stetigen Zustands des Motors ausgeführt, um mehr Gewicht auf die Stabilität des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zu legen, andererseits wird das PI-Steuern, welches kein Differentiationsverhalten beinhaltet, während der unmittelbaren Beschleunigung ausgeführt, um mehr Gewicht auf die Nachlaufcharakteristik des Steuerns zu legen. Demgemäß wird die erwünschte Steuercharakteristik abhängig von dem Betriebszustand des Fahrzeugs vorgesehen.
Die linearen Charakteristiken der Korrekturlinearisierer 51 und 53, die durch die jeweiligen linearen Funktionen definiert sind, können durch geeignete gekrümmte Charakteristiken, die durch eine quadratische Funktion definiert sind, ersetzt werden. Desweiteren können die Charakteristiken der Korrekturlinearisierer 51 und 53 in der Form von Umrechnungstabellendaten oder Matrixdaten gegeben sein. Offensichtlich kann die Erfassung des Leerlaufzustands des Motors und des Zustands der unmittelbaren Beschleunigung, usw. ebenso durch eine andere bekannte Einrichtung, als jene, die in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel offenbart ist, durchgeführt werden.
Nun wird ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 13 bis 21 beschrieben. In diesen Figuren sind gleiche oder entsprechende Teile oder Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel bezeichnet, um eine Erklärung davon wegzulassen, um ein redundante Offenbarung zu vermeiden.
In dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die vorhergehende geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 6 und durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 gekennzeichnet ist, desweiteren durch ein Ausgangssignal von einem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 119 korrigiert. Insbesondere wird die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, daß das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern zu der Seite FETT oder MAGER hin geneigt oder verschoben ist, auf der Grundlage des Ausgangssignals des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 weiter zu der Seite FETT oder MAGER hin korrigiert.
Wie es schematisch in Fig. 13 gezeigt ist, ist der stromabwärtige Sauerstoffsensor 119 in dem Ausstoßsystem 7 stromabwärts eines Katalysators 118 vorgesehen, welcher stromabwärts des Sauerstoffsensors 19 (hier im weiteren Verlauf als "der stromaufwärtige Sauerstoffsensor 19" oder "der Sauerstoffsensor 19" bezeichnet) vorgesehen ist. Das Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 wird ebenfalls in die ECU 30 eingespeist.
Wie es in einem Blockschaltbild in Fig. 14 gezeigt ist, wird ein mittleres Luftüberschußverhältnis λ1x auf der Grundlage einer Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 unter Verwendung einer Abbildung in Fig. 16 oder in einem Block 120 abgeleitet, welche eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V2 und dem mittleren Luftüberschußverhältnis λ1x definiert, welche ein geschätztes Luftüberschußverhältnis darstellt, das in dem tatsächlichen Gasgemisch im Hinblick auf die Ausgangsspannung V2 enthalten ist. Dann wird ein Korrekturbetrag dλy unter Verwendung einer Abbildung in Fig. 17 oder in einem Block 122 abgeleitet, welcher eine Beziehung zwischen einer Abweichung Δλx, die durch ein Subtrahieren des mittleren Luftüberschußverhältnisses λ1x von einem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 abgeleitet wird, und dem Korrekturbetrag dλy definiert. Auf der Grundlage des abgeleiteten Korrekturbetrags dλy wird das vorhergehende geneigte Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern in dem Korrekturlinearisierer 51 innerhalb des vorhergehenden gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 weiter zu der Seite FETT oder MAGER hin korrigiert. Nachfolgend wird auf der Grundlage des weiter korrigierten Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern das Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses im wesentlichen auf die gleiche Weise wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel durchgeführt.
Das Ausgangssignal des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 ist im Hinblick auf die folgenden Gründe zuverlässiger als das des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors 19:
Stromabwärts des Katalysator, wo der stromabwärtige Sauerstoffsensor 119 vorgesehen ist, ist:
(1) Eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas im wesentlichen abgeglichen Demgemäß wird eine Änderung der Ausgangscharakteristik des Sauerstoffsensors aufgrund seiner einzelnen Charakteristik unterdrückt, um klein zu sein.
(2) Da eine Abgastemperatur verhältnismäßig niedrig ist, ein auf der Grundlage von Wärme stehender Einfluß an dem Sauerstoffsensor klein. Da desweiteren gefährliche Substanzen in dem Abgas in dem Katalysator gefangen werden, wird der Sauerstoffsensor weniger gefährlichen Substanzen ausgesetzt. Demgemäß werden zeitabhängige Änderungen der Ausgangscharakteristik des Sauerstoffsensors unterdrückt, um klein zu sein.
In dem vorhergehenden ersten Ausführungsbeispiel besteht eine Möglichkeit, daß das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 19 aufgrund von zum Beispiel ungleichmäßigen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen, die in dem Abgas verteilt sind, das aus einer Mehrzahl von Motorzylindern ausgegeben wird, oder aufgrund einer zeitabhängigen Verschlechterung des Sauerstoffsensors 19 unzuverlässig wird. Als Ergebnis weicht der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses von dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis so ab, daß der Abgasausstoß beeinträchtigt wird.
Demgemäß wird in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel das vorhergehende geneigte Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern innerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 abhängig von der zuverlässigeren Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 weiter zu der Seite FETT oder MAGER hin korrigiert. Dies führt zu einem zuverlässigeren Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welches es ermöglicht, daß der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses fein zu dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt wird, um den Abgasausstoß zu verbessern.
In dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 verwendet, um das mittlere Luftüberschußverhältnis λ1x abzuleiten, welches als Abbildungsdaten, die hinsichtlich der Ausgangsspannung V2 abgreifbar sind, im voraus gespeichert ist, aber nicht zum Bestimmen von FETT oder MAGER auf eine Ein-Aus-Weise verwendet. Da das vorhergehende geneigte Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern innerhalb des zuvor erwähnten gegebenen Luft/Kraftstoff-Bereichs auf der Grundlage der Abweichung Δλx zwischen dem mittleren Luftüberschußverhältnis λ1x und dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 zu der Seite FETT oder MAGER hin weiter korrigiert wird, wird der Mittelpunkt des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses abhängig von einem Grad von FETT oder MAGER des tatsächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 119 erfaßt wird, feiner zu dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt.
Fig. 15 zeigt eine erste Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine, die von der CPU 31a in der ECU 30 als eine Zeitgeberunterbrechung pro Zyklus ausgeführt wird, welcher länger als der der ersten Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Fig. 3 ist. In dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird dem Mikrocomputer 31 in Fig. 2 über den A/D-Wandler 41 ebenso das Ausgangssignal von dem stromabwärtigen Sauerstoffsensor 119 zugeführt.
In Fig. 15 wird in einem ersten Schritt 210 die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 über den A/D-Wandler 41 ausgelesen. Der stromabwärtige Sauerstoffsensor 119 ist von dem gleichen Typ wie der Sauerstoffsensor 19, d.h., von dem Leerlaufspannungstyp, und überwacht die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas.
Die Schritte 220 bis 270 entsprechen einem Block 124 in Fig. 14, in dem der Korrekturbetrag däy auf der Grundlage der ausgelesenen Ausgangsspannung V2 unter Verwendung der Abbildungen der Figuren 16 und 17 oder der Blöcke 120 und 122 abgeleitet wird, und die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wird auf der Grundlage des abgeleiteten Korrekturbetrags dλy weiter korrigiert.
Insbesondere in dem Schritt 220 wird das mittlere Luftüberschußverhältnis λ1x auf der Grundlage der ausgelesenen Ausgangsspannung V2 unter Verwendung der Abbildung in dem Block 120 abgeleitet. Nachfolgend wird in dem Schritt 240 die Abweichung Δλx durch ein Subtrahieren des mittleren Luftüberschußverhältnisses λ1x von dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 abgeleitet und in dem RAM 31c gespeichert. Da der stromabwärtige Sauerstoffsensor 119 von dem gleichen Typ wie der Sauerstoffsensor 19 ist, stellt die Abbildung in dem Block 120 im wesentlichen die gleiche Charakteristik wie die des vorhergehenden Linearisierers 50 in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel dar. Wenn das tatsächliche Luft/Kraftstoff-Verhältnis größer (FETT) als das Ziel- Luft/Kraftstoffverhältnis wird, um die Sauerstoffkonzentration in dem Abgas zu erhöhen, verringert sich die Ausgangsspannung V2 demgemäß so, daß die Abweichung Δλx negativ wird. Wenn andererseits das tatsächliche Luft/Kraftstoff- Verhältnis kleiner (FETT) als das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird, erhöht sich die Ausgangsspannung V2 so, daß die Abweichung Δλx positiv wird.
In dem nachfolgenden Schritt 250 wird der Korrekturbetrag dλy auf der Grundlage der abgeleiteten Abweichung Δλx unter Verwendung der Abbildung in dem Block 122 abgeleitet. Wie es in Fig. 17 in der Abbildung des Blocks 122 gezeigt ist, ist der Korrekturbetrag dλy innerhalb eines gegebenen Bereichs über einem Nullwert der Abweichung Δλx direkt pro- portional zu der Abweichung Δλx. Insbesondere weist der gegebene Bereich der Abweichung Δλx die gleiche gegebene Breite auf den positiven und negativen Seiten bezüglich des Nullwerts der Abweichung Δλx auf. Andererseits wird der Korrekturbetrag dλy außerhalb des gegebenen Bereichs der Abweichung Δλx unberücksichtigt von Änderungen der Abweichung Δλx konstantgehalten.
Nachfolgend korrigieren die Schritte 260 und 270 die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, wie sie durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 gekennzeichnet ist, auf der Grundlage des Korrekturbetrags dλy, der in dem Schritt 250 abgeleitet worden ist.
In Fig. 18 entspricht eine gestrichelte Linie der durchgezogenen Linie in Fig. 9, das heißt, der Charakteristik des Korrekturlinearsierers 51 vor dieser Korrekturroutine, andererseits stellt eine durchgezogene Linie die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 dar, die durch diese Korrekturroutine korrigiert wird. Ein Schnittpunkt zwischen einer gestrichelten Linie, die sich von einem Endpunkt A. der Seite FETT des gegebenen Bereichs eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ausdehnt, und einer gestrichelten Linie, die sich von einem Endpunkt B der Seite MAGER davon ausdehnt, ist als eine X-Y-Koordinatenposition (λ1, λ2) = (1.0, λ2B) definiert. Die Y-Koordinate λ2B wird hier im weiteren Verlauf als "der Basiswert vor der Korrektur" bezeichnet.
In dem Schritt 260 wird der Korrekturbetrag dλy zu dem Basiswert λ2B vor der Korrektur addiert, um eine korrigierte Y-Koordinate λ2m abzuleiten, welche in dem RAM 31c gespeichert wird. Die Y-Koordinate λ2m wird hier im weiteren Verlauf als "der korrigierte Basiswert" bezeichnet.
In dem Schritt 270 wird die X-Y-Koordinatenposition (1.0, λ2B) zu einer korrigierten X-Y-Koordinatenposition (1.0, λ2m) verschoben, wie es durch einen Pfeil in Fig. 18 gezeigt ist. Desweiteren wird in dem Schritt 270 die korrigierte X-Y-Koordinatenposition (1.0, λ2m) mit dem Punkt A bzw. dem Punkt B verbunden, um die korrigierte Linearisierungscharakteristik des Korrekturlinearisierers 51 zu erzielen. In der korrigierten Linearisierungscharakteristik ist die Linearisierungscharakteristik, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 18 gekennzeichnet ist, um den Korrekturbetrag dλy weiter zu der Seite MAGER hin geneigt. Offensichtlich hängt ein Betrag und eine Richtung der Korrektur der X-Y-Koordinatenposition (1.0, λ2B), d.h., die Linearisierungscharakteristik, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 18 gekennzeichnet ist, von dem Korrekturbetrag dλy ab, der in dem Schritt 250 abgeleitet wird.
Die korrigierte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wird in einem RAM gespeichert, der durch eine besondere Energiequelle versorgt wird, welche von der Fahrzeugbattene konstant geladen wird, und diese Korrekturroutine ist beendet. Nachfolgend wird auf der Grundlage der von dieser Korrekturroutine korrigierten Linearisierungscharakteristik das Luft/Kraftstoff-Rückkopplungssteuern durchgeführt, wie in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel und wie es in Fig. 14 gezeigt ist.
Eine weitere Erklärung der Korrekturroutine in Fig. 15 wird hier im weiteren Verlauf gegeben.
Wie es durch einen Pfeil in Fig. 16 gezeigt ist, verringert sich die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119, um das mittlere Luftüberschußverhältnis λ1x zu erhöhen, so daß die Abweichung Δλx ein negativer Wert wird, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases stromabwärts des Katalysators 118 höher (MAGER) als das Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 wird. Wie es durch einen Pfeil in Fig. 17 gezeigt ist, wird, da die Abweichung Δλx der negative Wert ist, der Korrekturbetrag dλy ebenso ein negativer Wert, so daß, wie es durch die durchgezogene Linie in Fig. 18 gezeigt ist, die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 zu der Seite MAGER weiter zu der Seite MAGER hin korrigiert wird. Demgemäß weicht das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern stark zu der Seite MAGER hin ab, so daß die Abweichung Δλ zwischen dem Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern und dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 verglichen mit dem, das abgeleitet worden ist, bevor die erste Korrekturroutine in Fig. 15 durchgeführt worden ist, ein größerer negativer Wert wird. Das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird auf der Grundlage des von dem Rückkopplungs- Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF durchgeführt, welcher unter Verwendung dieser Abweichung Δλ, die den größeren negativen Wert aufweist, abgeleitet wird. Als Ergebnis wird der Mittelpunkt des Steuems des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, welches zu der Seite MAGER abweicht, fein zu der Seite FETT hin eingestellt, um das tatsächliche Luftüberschußverhältnis zu dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 zu bringen, was in Fig. 10 zu sehen ist.
In der ersten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine, wie sie zuvor beschrieben worden ist, ist der Korrekturbetrag dλy innerhalb des gegebenen Bereichs der Abweichung Δλx direkt proportional zu der Abweichung Δλx. Da die Abweichung Δλx durch ein Subtrahieren des mittleren Luftüberschußverhältnisses λ1x, das auf der Grundlage der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 abgeleitet wird, von dem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 abgeleitet wird, stellt der korrigierte Basiswert λ2m, der durch ein Addieren des Korrekturbetrags dλy zu dem Basiswert λ2B vor der Korrektur abgeleitet wird, einen Grad einer Neigung oder Verschiebung der korrigierten Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 zu der Seite FETT oder MAGER hin dar. Wie es in einem Zeitablaufsdiagramm in Fig. 19 gezeigt ist, entsprechen Zeitbereichsänderungen des korrigierten Basiswerts λ2m Zeitbereichsänderungen der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119.
Wie es aus der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich ist, wird gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, das durch die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 abgeleitet wird, innerhalb des gegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 in Übereinstimmung mit der zuverlässigen Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 weiter zu der Seite FETT oder MAGER hin korrigiert. Demgemäß wird der Mittelpunkt des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses so weit wie möglich fein zu dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt, um den Abgasausstoß zu verbessern.
In dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 gekennzeichnet ist, durch die erste Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine in Fig. 15 weiter korrigiert. Anstattdessen kann die nicht geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, die durch die gestrichelte Linie in Fig. 9 gekennzeichnet ist, durch die erste Korrekturroutine in Fig. 15 korrigiert werden. In diesem Fall kann der Basiswert λ2B vor der Korrektur eine Y-Koordinate sein, die einer vorbestimmten X-Koordinate, wie zum Beispiel der X-Koordinate 1.0, entspricht.
Wenn die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 zu der Seite MAGER hin geneigt ist, wie es durch die untere gestrichelte Linie in Fig. 6(B) gekennzeichnet ist, kann desweiteren eine solche geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 auf der Grundlage des Korrekturbetrags dλy weiter zu der Seite FETT oder MAGER hin korrigiert werden, wie es durch einen Pfeil in Fig. 20 gekennzeichnet ist, in der die Charakteristik vor der Korrektur durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist und die Charakteristik nach der Korrektur durch eine durchgezogene Linie gezeigt ist.
Desweiteren können die zwei Abbildungen in den Figuren 16 und 17 durch eine Abbildung ersetzt werden, wie es in Fig. 21 gezeigt ist. In Fig. 21 ist eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 und dem Korrekturbetrag dλy definiert. Wenn die Abbildung in Fig. 21 verwendet wird, wird eine im voraus zu speichernde Datenmenge verringert und eine Verarbeitungsgeschwindigkeit wird schneller. In Fig. 21 stellt V0 einen Wert der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 dar, welcher einer Sauerstoffkonzentration des Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entspricht.
Nun wird ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Steuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 22 und 23 beschrieben.
In dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 unter Verwendung der Abbildungen in den Figuren 16 und 17 auf den Korrekturbetrag dλy zurückwirken. Andererseits wird in dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 mit einer Referenzspannung V0 verglichen, die dem Ziel- Luftüberschußverhältnis λ0 entspricht, um zu bestimmen, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezüglich des Ziel- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses FETT oder MAGER ist. Zu dem Zeitpunkt einer Umkehr zwischen FETT und MAGER wird der Basiswert λ2B vor der Korrektur auf eine sprungartige oder abgestufte Weise geändert und dann wird der Basiswert λ2B bis zu einem nächsten Auftreten einer Umkehr zwischen FETT und MAGER um einen kleinen Betrag, d.h., Bit um Bit, bis zu einem nächsten Auftreten einer Umkehr zwischen FETT und MA- GER geändert.
Insbesondere wird die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 zuerst mit der Ausgangsspannung V0 verglichen, die das Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 darstellt, um zu bestimmen, ob das Luft/Kraftstoffverhältnis FETT oder MAGER ist. Zu dem Zeitpunkt einer Umkehr von FETT zu MAGER wird ein gegebener Betrag dλR subtrahiert, wie es in der folgenden Gleichung (22) gezeigt ist:
λ2m = λ2B - dλR --- (22)
Nachfolgend wird ein Korrekturbetrag ΔλR pro gegebener Zeit bis zu einer Umkehr von MAGER zu FETT subtrahiert, wie es in der folgenden Gleichung (23) gezeigt ist:
λ2m = λ2B - dλR - ΔλR t --- (23)
Andererseits wird zu dem Zeitpunkt einer Umkehr von MA- GER zu FETT ein gegebener Betrag dλL addiert, wie es in der folgenden Gleichung (24) gezeigt ist:
λ2m = λ2B + dλL --- (24)
Nachfolgend wird ein Korrekturbetrag ΔλL pro gegebener Zeit bis zu einer Umkehr von FETT zu MAGER addiert, wie es in der folgenden Gleichung (25) gezeigt ist:
λ2m = λ2B + dλL + ΔλL t ---(25)
Das Korrekturverfahren, das durch die Gleichungen (22) bis (25) dargestellt ist, wird hier im weiteren Verlauf im Detail unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm in Fig. 22 beschrieben, welche eine zweite Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine zeigt.
Die zweite Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine dient zum Korrigieren der Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 9 dargestellt ist, und wird von der CPU 31a in der ECU 30 als eine Zeitgeberunterbrechung pro Zyklus von 1 s ausgeführt.
Durch Schritte 301 bis 105 wird es überprüft, ob ein Zustand zum Ausführen der zweiten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine gegeben ist. Insbesondere überprüft der erste Schritt, ob ein Zustand für das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gegeben ist. Der Schritt 301 entspricht dem Schritt 100 in Fig. 3. Wenn die Antwort in dem Schritt 301 NEIN ist, dann endet die Routine. Wenn die Antwort in dem Schritt 301 JA ist, d.h., der Zustand für das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses gegeben ist, dann geht die Routine zu dem Schritt 303, in dem eine Motorkühlmitteltemperatur mit einem gegebenen Wert, wie zum Beispiel 70ºC, verglichen wird. Wenn die Antwort in dem Schritt 303 NEIN ist, d.h., die Motorkühlmitteltemperatur nicht mehr als der gegebene Wert (THW ≤ 70ºC) beträgt, dann endet die Routine. Wenn die Antwort in dem Schritt 303 JA ist (THW > 70ºC), dann überprüft der Schritt 305, ob sich der Leerlaufschalter 15b in dem Zustand AUS befindet, d.h., ob das Drosselventil 9 nicht vollständig geschlossen ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 305 NEIN ist, d.h., sich der Leerlaufschalter in dem Zustand EIN befindet (LL = 1), dann endet die Routine. Wenn die Antwort in dem Schritt 301, 303 oder 305 NEIN ist, um die Routine zu beenden, wird die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 unverändert gehalten. Wenn die Antwort in dem Schritt 305 JA ist, d.h., sich der Leerlaufschalter in dem Zustand AUS befindet (LL = 0), dann wird die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 durch Schritte 307 bis 337 auf der Grundlage der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 korrigiert.
Genauer gesagt wird es durch die Schritte 307 bis 313 auf der Grundlage der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 bestimmt, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT oder MAGER ist. Nachfolgend wird durch die Schritte 315 bis 319 ein Korrekturbetrag ΔRS abgeleitet. Durch die Schritte 321 bis 333 wird ein Koordinatenwert λC des Luftüberschußverhältnisses λ2 für ein Steuern auf der Grundlage des abgeleiteten Korrekturbetrags ΔRS korrigiert. Der Koordinatenwert λC entspricht dem 1.0 betragenden Standard-Luftüberschußverhältnis λ1, d.h., dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, in der Charakteristikabbildung in Fig. 9. Nachfolgend wird in dem Schritt 335 oder 337 die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 auf der Grundlage des korrigierten Werts λC korrigiert.
Es wird zurück auf den Schritt 307 verwiesen. Die CPU 31a liest die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 über den A/D-Wandler 41 aus. Nachfolgend vergleicht der Schritt 309 die ausgelesene Ausgangsspannung V2 mit einer Referenzspannung V0, um zu bestimmen, ob das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT oder MAGER ist. Wenn V2 ≤ V0 (MAGER) ist, wird ein Merker F2 auf 0 zurückgesetzt, andererseits, wenn V2 > V0 ist, dann wird der Merker F2 auf 1 gesetzt. Nachfolgend geht die Routine zu dem Schritt 315, welcher bestimmt, ob der Merker F1 in dem Schritt 311 oder 313 invertiert worden ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 315 JA ist, d.h., der Merker F2 invertiert worden ist, dann leitet der Schritt 317 eine Motordrehzahl N auf der Grundlage eines Ausgangssignals von dem Motordrehzahlsensor 25 ab und leitet desweiteren durch eine Interpolation den Korrekturbetrag ΔRS auf der Grundlage der abgeleiteten Motordrehzahl N unter Verwendung einer im voraus gespeicherten eindimensionalen Abbildung ab. Die Motor drehzahl N stellt einen Motorparameter dar, der eine Übertragungsverzögerung des Abgases darstellt. Demgemäß verringert sich in der Charakteristik der im voraus gespeicherten eindimensionalen Abbildung der Korrekturbetrag ΔRS entsprechend einer Erhöhung der Motordrehzahl N. Insbesondere wenn sich die Motordrehzahl N erhöht, um die Abgasübertragungsverzögerung bei dem Motorantrieb einer hohen Last zu verringern, wird der Korrekturbetrag ΔRS auf einen kleinen Wert eingestellt. Andererseits, wenn sich die Motordrehzahl N verringert, um die Abgasübertragungsverzögerung bei dem Motorantrieb einer niedrigen Last zu erhöhen, wird der Korrekturbetrag ΔRS auf einen großen Wert eingestellt.
Wenn die Antwort in dem Schritt 315 NEIN ist, d.h., keine Umkehr des Merkers F2 in dem Schritt 311 oder 313 aufgetreten ist, dann geht die Routine zu dem Schritt 319, in dem der Korrekturbetrag ΔRS auf einen festen Betrag ΔRSj eingestellt wird, welcher viel kleiner als der Korrekturbetrag ΔRS in dem Schritt 317 ist.
Nachfolgend geht die Routine zu dem Schritt 321, welcher überprüft, ob der Merker F2 0 ist, d.h., ob das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis MAGER ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 321 JA ist, wird ein neuer Wert von λC durch ein Subtrahieren des Korrekturwerts ΔRS, der in dem Schritt 317 oder 319 abgeleitet worden ist, von einem momentanen Wert von λC abgeleitet, welcher in dem letzten Zyklus dieser Routine abgeleitet worden ist. In dem nachfolgenden Schritt 327 wird der neue Wert λC mit einem voreingestellten Minimalwert verglichen. Wenn die Antwort in dem Schritt 327 JA ist, d.h., der neue Wert λC niedriger als der voreingestellte Minimalwert ist, wird der neue Wert λC in dem Schritt 329 auf den voreingestellten Minimaiwert eingestellt. Nachfolgend geht die Routine zu dem Schritt 335. Andererseits, wenn die Antwort in dem Schritt 327 NEIN ist, d.h., der neue Wert λC nicht niedriger als der voreingestellte Minirnalwert ist, geht die Routine zu dem Schritt 335. In dem Schritt 335 wird die Charakteristikabbildung des Korrekturlinearisierers 51 auf der Grundlage des neuen Werts λC, der in dem Schritt 323 oder 329 abgeleitet worden ist, aktualisiert. Insbesondere wird, wie in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel, die X-Y-Koordinatenposition (λ1, λ2) = (1.0, λC) durch das neue λC aktualisiert, und dann wird eine neue X-Y-Koordinatenposition (1.0, neues λC) durch jeweilige Linien mit dem Endpunkt A der Seite FETT bzw. dem Endpunkt B der Seite MAGER verbunden.
Es wird zurück auf den Schritt 321 verwiesen. Wenn die Antwort in dem Schritt 321 NEIN ist, d.h., das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT ist, dann geht die Routine zu dem Schritt 325, in dem ein neues λC durch ein Addieren des Korrekturwerts ΔRS zu dem Wert λC abgeleitet wird, welcher in dem letzten Zyklus dieser Routine abgeleitet worden ist. Nachfolgend wird in dem Schritt 331 das neue λC mit einem voreingestellten Maximalwert verglichen. Wenn die Antwort in dem Schritt 331 JA ist, d.h., das neue λC größer als der voreingestellte Maximalwert ist, wird das neue λC in dem Schritt 333 auf den voreingestellten Maximalwert eingestellt. Danach geht die Routine zu dem Schritt 337. Andererseits, wenn die Antwort in dem Schritt 331 NEIN ist, d.h., das neue λC nicht größer als der voreingestellte Maximalwert ist, geht die Routine zu dem Schritt 337. In dem Schritt 337 wird die Charakteristikabbildung des Korrekturlinearisierers 51 auf die gleiche Weise wie in dem Schritt 335 aktualisiert.
Der voreingestellte Minimalwert in dem Schritt 327 wird so bestimmt, daß er die Nachlaufcharakteristik des Steuerns in dem Motorübergangszustand nicht beeinträchtigt. Andererseits wird der voreingestellte Maximalwert so bestimmt, daß er die Antriebstätigkeit aufgrund von Änderungen des Luftlkraftstoff-Verhältnisses nicht verschlechtert.
Nachdem die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 in dem Schritt 335 oder 337 aktualisiert worden ist, ist die zweite Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine beendet und das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses wird auf der Grundlage der aktualisierten Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wie in den vorhergehenden ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispielen durchgeführt.
Wie es in Fig. 23 gezeigt ist, entsprechen Zeitbereichsänderungen des Werts λC, der durch die zweite Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine in Fig. 22 korrigiert wird, im wesentlichen Zeitbereichsänderungen der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119. Demgemäß ermöglicht es das dritte bevorzugte Ausführungsbeispiel, daß der Mittelpunkt des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoffverhältnisses wie in dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis folgt.
Desweiteren wird in dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel die Ansprechcharakteristik des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 auf einer praktischen Grundlage verbessert, da der Korrekturbetrag ΔRS auf der Grundlage der überwachten Motordrehzahl N abgeleitet wird, welche die Abgasübertragungsverzögerung anzeigt. Die Motordrehzahl N kann durch einen anderen eine Motorlast anzeigenden Parameter, wie zum Beispiel eine überwachte Einlaßluftmenge oder einen überwachten Einlaßvakuumdruck, zum Ableiten des Korrekturbetrags ΔRS ersetzt werden. Desweiteren kann die im voraus gespeicherte eindimensionale Abbildung, die in dem Schritt 317 verwendet wird, durch eine zweidimensionale Abbildung ersetzt werden, welche den Korrekturbetrag ΔRS bezüglich der Motordrehzahl und der Einlaßluftmenge oder dem Einlaßvakuumdruck definiert.
Fig. 24 zeigt eine dritte Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine, welche eine Abänderung des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist.
In der zweiten Linearisierungscharakteristikkorrek- turroutine in Fig. 22 wird der Wert XC auf die sprunghafte Weise bei der Umkehr zwischen FETT und MAGER geändert und wird danach bis zu einem nächsten Auftreten der Umkehr zwischen FETT und MAGER pro festen kleinen Betrag geändert. Andererseits wird in der dritten Korrekturroutine in Fig. 24 ein Korrekturbetrag ΔRSi auf der Grundlage eines Motorparameters, wie zum Beispiel der Motordrehzahl N, welcher die Abgasübertragungsverzögerung anzeigt, abgeleitet und der Wert λC wird durch ein Subtrahieren des Korrekturbetrags ΔRSi davon pro Ausführungszyklus der Korrekturroutine, wenn das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis MAGER ist, und durch ein Addieren des Korrekturbetrags ΔRSi dazu pro Ausführungszyklus der Korrekturroutine korrigiert, wenn das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT ist.
Schritte 401 bis 497 entsprechen den Schritten 301 bis 307 in Fig. 22. In einem nachfolgenden Schritt 409 wird der Korrekturbetrag ΔRSi durch eine Interpolation auf der Grundlage der Motordrehzahl N unter Verwendung einer im voraus gespeicherten eindimensionalen Abbildung abgeleitet, welche eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl N und dem Korrekturbetrag ΔRSi definiert. In der Abbildung in dem Schritt 409 wird der Korrekturbetrag ΔRSi eingestellt, um sich entsprechend einer Erhöhung der Motordrehzahl N, wie in der Abbildung in dem Schritt 317 in Fig. 22, zu verringern. Der Schritt 411 entspricht dem Schritt 309 in Fig. 22 und bestimmt, ob das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT oder MAGER ist. Wenn MAGER in dem Schritt 411 bestimmt wird, wird die Charakteristikabbildung des Korrekturlinearisierers 51 durch Schritte 413, 417, 419 und 425 korrigiert, welche den Schritten 323, 327, 329 bzw. 335 in Fig. 22 entsprechen. Andererseits, wenn FETT in dem Schritt 411 bestimmt wird, wird die Charakteristikabbildung des Korrekturlinearisierers 51 durch Schritte 415, 421, 423 und 427 korrigiert, welche den Schritten 325, 331, 333 bzw. 337 in Fig. 22 entsprechen.
Wie es in Fig. 23 gezeigt ist, entsprechen Zeitbereichsänderungen des Werts λC, der durch die dritte Korrekturroutine in Fig. 24 korrigiert wird, wie in dem Fall der zweiten Korrekturroutine in Fig. 22, Zeitbereichsänderungen der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119. Demgemäß wird in dieser Abänderung des dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Mittelpunkt des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses fein eingestellt, um dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem einfacheren Verfahren zu folgen. Da der Korrekturbetrag ΔRSi auf der Grundlage der überwachten Motordrehzahl N abgeleitet wird, ist die Ansprechcharakteristik des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 auf einer praktischen Grundlage in der dritten Korrekturroutine in Fig. 24 ebenso verbessert.
Desweiteren kann, wie in der zweiten Korrekturroutine in Fig. 22, die eindimensionale Abbildung in dem Schritt 409 durch eine zweidimensionale Abbildung ersetzt werden, welche den Korrekturbetrag ΔRSi bezüglich der Motordrehzahl und dem Einlaßvakuumdruck oder der Einlaßluftrnenge definiert.
Desweiteren können in dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel und den ersten bis dritten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutinen die Sauerstoffsensoren 19 und 119 durch irgendeinen Sensor, wie zum Beispiel einen CO-Sensor und einen Magergemischsensor, ersetzt werden, solange er eine Konzentration einer besonderen Komponente erfaßt, die in dem Abgas enthalten ist, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Abgases zu überwachen.
Obgleich die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels in den ersten bis dritten Korrekturroutinen in den Figuren 15, 22 und 24 weiter korrigiert wird, wird desweiteren eine solche weiter korrigierte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 im voraus auf der Grundlage der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 vorbereitet und im voraus in dem vorhergehenden Sicherungs-RAM gespeichert. Insbesondere wenn die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 letztlich eingestellt wird, wird der Motor in einem nichtleerlaufenden Zustand betrieben, um die Charakteristik des Korrekturlinearisierers, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(A) oder (B) gekennzeichnet ist, innerhalb des gegebenen Bereichs des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 auf der Grundlage der erfaßten Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 zu der Seite FETT oder MAGER hin zu korrigieren und zu neigen. Diese geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wird im voraus in dem vorhergehenden Sicherungs-RAM gespeichert. Diese Neigungskorrektur der Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wird einfach unter Verwendung einer der vorhergehenden ersten bis dritten Korrekturroutinen durchgeführt.
Wenn zum Beispiel die erste Korrekturroutine in Fig. 15 verwendet wird, wird das Luftüberschußverhältnis λ2 für ein Steuern, das einem Wert 1.0 des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1 in der nicht geneigten Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 entspricht, wie sie durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(A) gekennzeichnet ist, als der Basiswert λ2B vor der Korrektur eingestellt. Nachfolgend wird der Basiswert λ2m nach der Korrektur durch ein Addieren des Korrekturbetrags dλy, der auf der Grundlage der Ausgangsspannung V2 abgeleitet worden ist, zu dem Basiswert λ2B abgeleitet. Danach werden die Linien von der neuen X-Y-Koordinatenposition (1.0, λ2m) zu den Endpunkten A bzw. B der Seite FETT bzw. MAGER gezogen, um die nicht geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 zu der Seite FETT oder MAGER hin zu neigen oder zu verschieben, wie es durch eine der gestrichelten Linien in Fig. 6(A) gezeigt ist.
Es wird desweiteren eine Erklärung eines Neigens der nicht geneigten Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 unter Bezugnahme auf Fig. 6(B) unter Verwendung der ersten Korrekturroutine in Fig. 15 gegeben.
In der nicht geneigten Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51, die durch die durchgezogene Linie in Fig. 6(B) gekennzeichnet ist, wird einer der Punkte A und B festgehalten und der andere der Punkte A und B wird entlang der X-Achse, d.h., der Achse für das Standard-Luftüberschußverhältnis λ1, verschoben. Wenn zum Beispiel die Charakteristik zu der Seite MAGER hin geneigt wird, wird der Punkt A festgehalten, und lediglich eine X-Koordinate des Punktes B wird um einen Betrag, der dem Korrekturbetrag dλy entspricht, zu der Y-Achse hin verschoben, um einen Punkt B1 zu erhalten. Die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wird durch ein Verbinden des Punktes B1 mit dem Punkt B bzw. mit dem Punkt A erzielt. Wenn die Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 zu der Seite FETT hin geneigt wird, wird der Punkt B festgehalten und lediglich eine X-Koordinate des Punktes A wird um einen Betrag, der dern Korrekturbetrag dλy entspricht, von der Y- Achse weg verschoben, um einen Punkt A1 zu erhalten. Die geneigte Charakteristik des Korrekturlinearisierers 51 wird durch ein Verbinden des Punktes A1 mit dem Punkt A bzw. mit dem Punkt B erzielt. Offensichtlich kann die Verschiebung ebenso in einer Richtung von B1-zu-B oder in einer Richtung von A1-zu-A durchgeführt werden.
Wenn die zweite oder dritte Korrekturroutine in Fig. 22 oder 24 verwendet wird, wird desweiteren noch ein negativer Wert des Korrekturbetrags ΔRS oder ΔRSi anstelle des Korrekturbetrags dλy verwendet, wenn das überwachte Luft/Kraftstoffverhältnis MAGER ist, und ein positiver Wert des Korrekturbetrags ΔRS oder ΔRSi wird anstelle des Korrekturbetrags dλy verwendet, wenn das überwachte Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT ist. Das nachfolgende Verfahren ist das gleiche wie in dem vorhergehenden Fall, in dern die erste Korrekturroutine verwendet wird.
Obgleich der Wert λC eine Y-Koordinate darstellt, die einer X-Koordinate 1.0 des Standard-Luftüberschußverhältnisses λ1, d.h., dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, entspricht, kann desweiteren in den ersten bis dritten Korrekturroutinen der Wert λC eine Y-Koordinate darstellen, die einer anderen X-Koordinate als 1.0, d.h., einem anderen Standard-Luftüberschußverhältnis λ1, entspricht, das dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Anders ausgedrückt kann der Wert λC dem Standard-Luftüberschußverhältnis λ1 entsprechen, welches einem anderen Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 als dem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht.
Nun wird ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Systems zum Steuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 25 bis 32 beschrieben.
In dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine Ausgangsspannung VOX des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors 119 mit einer Referenzspannung VR verglichen, um zu bestimmen, ob ein überwachtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT oder MAGER ist. Auf der Grundlage dieser Bestimmung wird ein von einem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängiger Korrekturkoeffizient FAF unter Verwendung gegebener Steuerkonstanten, wie zum Beispiel Verzögerungszeiten, Sprungbeträgen und Integrationskonstanten, berechnet. Das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältisses wird auf der Grundlage dieses berechneten FAF durchgeführt, wobei vorausgewählte Steuerkonstanten unter Verwendung eines Korrekturbetrags ΔRSy korrigiert werden, welcher abhängig von einem Betrag der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 abgeleitet wird.
Fig. 25 zeigt eine zweite Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses zum Berechnen des von einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF auf der Grundlage der gegebenen Steuerkonstanten, d.h., Verzögerungszeiten TDR, TDL, Sprungbeträgen RSR, RSL, Integrationskonstanten KIR, KIL, unter Verwendung einer Bestimmung FETT/MAGER auf der Grundlage der Ausgangsspannung VOX des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors 19. Diese Rückkopplungsroutine wird durch die CPU 31a in der ECU 30 als eine Zeitgeberunterbrechung pro Zyklus von 4 ms ausgeführt.
Insbesondere wird es in einem ersten Schritt 501 bestimmt, ob ein vorbestimmter Zustand zum Ausführen des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gegeben ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 501 JA ist, d.h., der Zustand für das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gegeben ist, geht die Routine zu einem Schritt 505, in dem eine Ausgangsspannung VOX des stromaufwärtigen Sauerstoffsensors 19 ausgelesen wird. Nachfolgend wird in einem Schritt 507 die ausgelesene Ausgangsspannung VOX mit einer Referenzspannung VR verglichen, um zu bestimmen, ob ein überwachtes tatsächliches Luft/Kraftstoff-Verhältnis bezüglich eines Ziel- Luft/Kraftstoff-Verhältnisses FETT oder MAGER ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 507 JA ist, d.h., MAGER bestimmt wird, dann geht die Routine durch Schritte 509 bis 519. Durch die Schritte 509 bis 519 wird ein Verzögerungszähler CDLY um eins heruntergezählt (Schritt 513) und wenn ein Wert des Verzögerungszählers CDLY weniger als ein voreinge stellter Minimalwert TDL wird, wird ein Merker F1 auf Null gesetzt, was darstellt, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis MAGER ist. Andererseits, wenn die Antwort in dem Schritt 507 NEIN ist, d.h., FETT bestimmt wird, dann geht die Routine durch Schritte 521 bis 531. Durch die Schritte 521 bis 531 wird der Verzögerungszähler CDLY um eins heraufgezählt (Schritt 525) und wenn der Wert des Verzögerungszählers CDLY grißer als ein voreingestellter Maximalwert TDR wird, wird der Merker F1 auf 1 gesetzt, was darstellt, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT ist. Demgemäß wird durch die Schritte 509 bis 531 eine Erfassung einer Umkehr von FETT zu MAGER um eine Verzögerungszeit verzögert, die durch den voreingestellten Minimalwert TDL bestimmt wird, und eine Erfassung einer Umkehr von MAGER zu FETT wird um eine Verzögerungszeit verzögert, die durch den voreingestellten Maximalwert TDR bestimmt wird, wenn sie mit ihrer Erfassung in dem Schritt 507 verglichen wird. Als Ergebnis wird sowohl die Bestimmung FETT/MAGER als auch die Erfassung der Umkehr zwischen FETT und MAGER auf der Grundlage des Zustands des Merkers F1 zuverlässiger. Außerdem wird durch ein Einstellen der voreingestellten Maximal- und Minimalwerte TDR und TDL der Mittelpunkt des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses fein zu der Seite FETT oder der Seite MAGER hin eingestellt.
Nachfolgend wird es in einem Schritt 533 überprüft, ob der Merker F1 zwischen FETT und MAGER invertiert worden ist. Wenn der Schritt 533 die Umkehr des Merkers F1 bestimmt, bestimmt ein Schritt 535, ob der Merker F1 auf Null gesetzt ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 535 JA ist, d.h., MAGER bestimmt wird, dann wird der Fett-Sprungbetrag RSR zu dem von einem Rückkopplungs-Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen Korrekturkoeffizienten FAF auf eine sprunghafte Weise in einem Schritt 539 addiert. Andererseits, wenn in dem Schritt 535 FETT bestimmt wird, wird ein Mager- Sprungbetrag RSL von dem Koeffizienten FAF auf eine sprunghafte Weise in einem Schritt 542 subtrahiert. Wenn keine Umkehr zwischen FETT und MAGER in dem Schritt 533 bestimmt wird, überprüft ein Schritt 537, ob der Merker F1 auf Null gesetzt ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 537 JA ist, d.h., MAGER bestimmt wird, dann wird eine Fett-Integrationskonstante KIR zu dem Koeffizienten FAF in einem Schritt 543 addiert. Andererseits, wenn FETT in dem Schritt 537 bestimmt wird, dann wird eine Mager-Integrationskonstante KIL von dem Koeffizienten FAF in einem Schritt 545 subtrahiert.
Durch Schritte 547 bis 553 wird der Koeffizient FAF zu einem Wert zwischen einem Maximalwert von 1.2 und einem Minimalwert von 0.8 gesteuert. Es wird zurück auf den Schritt 501 verwiesen. Wenn die Antwort in dem Schritt 501 NEIN ist, d.h., der Zustand für das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nicht gegeben ist, dann geht die Routine zu einem Schritt 503, in dem der Koeffizient FAF auf 1.0 eingestellt wird, und ist beendet.
Fig. 26 zeigt eine Steuerkonstantenkorrekturroutine zum Korrigieren der Fett- und Mager-Sprungbeträge RSR und RSL auf der Grundlage der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119. Diese Korrekturroutine wird als eine Zeitgeberunterbrechung pro Zyklus, der länger als die zweite Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Fig. 25 ist, zum Beispiel pro 150 ms, ausgeführt.
Schritte 601 bis 607 entsprechen jeweiligen Schritten 301 bis 307 in der zweiten Linearisierungscharakteristikkorrekturroutine in Fig. 22. In einem nachfolgenden Schritt 609 wird ein tatsächliches Luftüberschußverhältnis λx auf der Grundlage der ausgelesenen Ausgangsspannung V2 unter Verwendung einer im voraus gespeicherten Abbildung abgeleitet. In einem Schritt 611 wird eine Abweichung Δλ2 durch ein Subtrahieren des abgeleiteten tatsächlichen Luftüberschußverhältnisses λx von einem Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 abgeleitet und in dem RAM 31c gespeichert. Nachfolgend wird in einem Schritt 613 ein Korrekturbetrag ΔRSy auf der Grundlage der gespeicherten Abweichung Δλ2 unter Verwendung einer im voraus gespeicherten Abbildung abgeleitet, welche eine Beziehung zwischen der Abweichung Δλ2 und dem Korrekturbetrag ΔRSy definiert. Wie es in Fig. 27 gezeigt ist, ist in dieser im voraus gespeicherten Abbildung der Korrekturbetrag ΔRSy innerhalb eines gegebenen Bereichs über der den Wert Null betragenden Abweichung Δλ2 umgekehrt proportional zu der Abweichung Δλ2. Insbesondere weist dieser gegebene Bereich bezüglich der Null betragenden Abweichung Δλ2 einen Bereich der gleichen Breite auf jeder Seite auf. Andererseits wird der Korrekturbetrag ΔRSy außerhalb des zuvor erwähnten gegebenen Bereichs konstantgehalten.
Demgemäß verringert sich zum Beispiel, wenn eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgas stromabwärts des Katalysators 118 höher (FETT) als das Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 wird, die Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119, um das Luftüberschußverhältnis λx zu erhöhen, so daß die Abweichung Δλ2 ein negativer Wert wird. Als Ergebnis wird der Korrekturbetrag ΔRSy ein positiver Wert, wie es in Fig. 27 zu sehen ist. Andererseits, wenn die Sauerstoffkonzentration des Abgases stromabwärts des Katalysators 119 niedriger (MAGER) als das Ziel-Luftüberschußverhältnis λ0 wird, dann wird der Korrekturbetrag ΔRSy ein negativer Wert.
Nachfolgend bestimmt ein Schritt 615, ob der Korrekturbetrag ΔRSy größer als Null ist. Wenn die Antwort in dem Schritt 615 JA (MAGER) ist, geht die Routine zu einem Schritt 617, in dem der Fett-Sprungbetrag RSR durch ein Addieren des Korrekturbetrags ΔRSy dazu korrigiert wird. Durch Schritte 619 bis 625 wird der korrigierte Fett- Sprungbetrag RSR zu einem Wert zwischen voreingestellten Maximal- und Minirnalwerten gesteuert. Andererseits, wenn die Antwort in dem Schritt 615 NEIN (FETT) ist, dann geht die Routine zu einem Schritt 627, in dem der Mager-Sprungbetrag RSL durch ein Subtrahieren des Korrekturbetrags ΔRSy davon korrigiert wird. Durch Schritte 629 bis 635 wird der korrigierte Mager-Sprungbetrag RSL zu einem Wert zwischen voreingestellten Maximal- und Minimalwerten gesteuert. Wenn der Schritt 625 oder 635 ausgeführt wird, ist diese Unter- brechungsroutine beendet.
Auf der Grundlage des korrigierten Sprungbetrags RSR oder RSL wird die zweite Routine zum Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in Fig. 25 durchgeführt.
Da der Korrekturbetrag ΔRSy abhängig von einem Betrag der Ausgangsspannung V2 des stromabwärtigen Sauerstoffsensors 119 veränderbar ist, werden nicht nur ein Zeitpunkt einer Umkehr zwischen FETT und MAGER, die durch die Ausgangsspannung V2 bestimmt wird, sondern ebenso ein Grad von FETT oder MAGER bezüglich der Referenzspannung, d.h., die Abweichung Δλ2, auf die Zeitbereichscharakteristik des Korrekturbetrags ΔRSy zurückwirken, wie es in Fig. 28 gezeigt ist.
Wie es in Fig. 29 gezeigt ist, wird demgemäß die Abweichung Δλ2, d.h., die Abweichung des tatsächlichen Luftüberschußverhältnisses bezüglich dem Ziel-Luftüberschußverhältnis, ebenso auf die Zeitbereichscharakteristiken der Sprungbeträge RSR und RSL zurückwirken, da die Sprungbeträge RSR und RSL durch den Korrekturbetrag ΔRSy korrigiert werden, so daß die Abweichung Δλ2 desweiteren auf den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF zurückwirkt, welcher auf der Grundlage des Sprungbetrags RSR oder RSL abgeleitet wird. Als Ergebnis wird zum Beispiel auch dann, wenn die Art des Kraftstoffs durch ein Nachtanken bedeutsam geändert wird, um den Mittelpunkt des Rückkopplungssteuerns des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses stark abweichen zu lassen, die Abweichung Δλ2, welche einer solchen plötzlichen Abweichung des Steuermittelpunkts entspricht, auf den Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF zurückwirken. Demgemäß ermöglicht es das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses, das auf der Grundlage eines solchen Korrekturkoeffizienten FAF steht, daß der Mittelpunkt des Steuems des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unmittelbar dem Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis nachläuft. Es ist anzumerken, daß Referenzwerte für die Sprungbeträge RSR und RSL in Fig. 29 Werte der Sprungbeträge RSR bzw. RSL vor der Korrektur durch den Korrekturbetrag ΔRSy darstellen.
Anstatt der Sprungbeträge RSR und RSL können die Integrationskonstanten KIR und KIL oder die Verzögerungszeiten TDR und TDL auf der Grundlage des Korrekturbetrags ΔRSy auf die gleiche Weise für die Korrektur der Sprungbeträge RSR und RSL korrigiert werden. Wie es in den Figuren 30 und 31 gezeigt ist, wird in diesem Fall ebenso die Abweichung der Ausgangsspannung V2 bezüglich der Referenzspannung, d.h., die Abweichung ΔR2, auf die Zeitbereichscharakteristiken der Integrationskonstanten KIR, KIL und der Verzögerungs zeiten TDR, TDL zurückwirken. Als Ergebnis wird schließlich die Abweichung ΔR2 wie in dem Fall der Korrektur der Sprungbeträge RSR und RSL auf den Korrekturkoeffizienten FAF zurückwirken.
Wenn die Sprungbeträge RSR, RSL auf der Grundlage des Korrekturbetrags ΔRSy korrigiert werden, wird die hohe Nachlaufsteuerbarkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses sichergestellt. Wenn die Integrationskonstanten KIR, KIL auf der Grundlage des Korrekturbetrags ΔRSy korrigiert werden, ergibt sich das einfache Verfahren. Wenn die Verzögerungszeiten TDR, TDL auf der Grundlage des Korrekturbetrags ΔRSy korrigiert werden, werden die feinen Einstellungen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses sichergestellt. Desweiteren können mehr als entweder die korrigierten Sprungbeträge, die korrigierten Integrationskonstanten oder die korrigierten Verzögerungszeiten zum Berechnen des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten FAF verwendet werden. Desweiteren kann noch einer der Sprungbeträge RSR und RSL festgehalten werden und lediglich der andere davon kann korrigiert werden. Ähnlich kann eine der Integrationskonstanten KIR und KIL oder eine der Verzögerungszeiten TDR und TDL festgehalten werden und lediglich die andere davon kann korrigiert werden.
Die zwei Abbildungen, die in den Schritten 609 bzw. 613 verwendet werden, können durch eine Abbildung ersetzt werden, wie es in Fig. 32 gezeigt ist, welche direkt eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung V2 und dem Korrekturbetrag ΔRSy definiert. Dies verringert eine Menge der zu speichernden Daten und erhöht die Verarbeitungsgeschwindigkeit.
Desweiteren können wie in den vorhergehenden bevorzugten Ausführungsbeispielen, die Sauerstoffsensoren 19 und 119 durch den CO-Sensor und den Magergemischsensor ersetzt werden.

Claims

1. System zum Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für einen Verbrennungsmotor, mit:

einem ersten Sensor (19), der eine vorausgewählte Komponente, die in einem Abgas enthalten ist, überwacht, um ein ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal zu erzeugen;

einer ersten Speichereinrichtung (31b), die eine Standardbeziehung zwischen dem Signal des ersten Sensors und einem ein Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Wert im voraus speichert;

einer ersten Ableitungseinrichtung (50), die auf das Signal des ersten Sensors reagiert, um den das Standard- Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Wert in Übereinstimmung mit der im voraus gespeicherten Standardbeziehung abzuleiten;

einer zweiten Speichereinrichtung (31b), die eine erste abgeänderte Beziehung zwischen dem das Standard- Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Wert und einem ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert im voraus speichert, wobei die erste abgeänderte Beziehung den das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert innerhalb eines gegebenen Bereichs bezüglich des das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts, der ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoff-Verhältnis darstellt, so definiert, daß er sich entsprechend einer Änderung des das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts ändert, während der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigende Wert außerhalb des gegebenen Bereichs so definiert ist, daß er konstantgehalten wird;

einer zweiten Ableitungseinrichtung (51, 53), die auf den das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Wert, der von der ersten Ableitungseinrichtung (50) abgeleitet wird, reagiert, um den das Luft/Kraftstoff-Verhält- nis für ein Steuern anzeigenden Wert in Übereinstimmung mit der ersten abgeänderten Beziehung abzuleiten; und

einer Steuereinrichtung (55, 57, 59, 61, 65), die ein Rückkopplungssteuern eines Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines in einen Motorzylinder einzubringendes Gasgernischs durchführt, wobei die Steuereinrichtung (59, 61, 65) das Rückkopplungssteuern auf der Grundlage des das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Werts, der von der zweiten Ableitungseinrichtung (51, 53) abgeleitet wird, durchführt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (55, 57, 59, 61, 65) eine dritte Ableitungseinrichtung (55, 57) beinhaltet, die eine Abweichung zwischen dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert, der von der zweiten Ableitungseinrichtung (51, 53) abgeleitet wird, und einem ein Ziel- Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Wert ableitet.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (19) ein Sauerstoffsensor ist, welcher eine plötzliche Änderung in seinem Ausgangssignal bezüglich des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses darstellt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gegebene Bereich im wesentlichen die gleiche Breite auf jeder der Seiten FETT und MAGER bezüglich des das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts, der das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis darstellt, beinhaltet.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (59) ein PID-Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Abweichung, die von der dritten Ableitungseinrichtung (55, 57) abgeleitet wird, durchführt.

6. System nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Beinhalten einer dritten Speichereinrichtung (31c), die eine zweite abgeänderte Beziehung zwischen dem das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Wert und einem ein anderes Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert im voraus speichert, wobei die zweite abgeänderte Beziehung den das andere Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert innerhalb des gegebenen Bereichs mit Ausnahme von voreingestellten Bereichen in der Nähe der Seitenenden FETT und MAGER des gegebenen Bereichs so definiert, daß er einen Änderungsbetrag aufweist, der kleiner als der des das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Werts ist, während sie den das andere Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert innerhalb der voreingestellten Bereiche so definiert, daß er einen Änderungsbetrag aufweist, der größer als der des das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Werts ist, wobei die zweite abgeänderte Beziehung desweiteren den das andere Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert außerhalb des gegebenen Bereichs so definiert, daß er konstantgehalten wird,

wobei das System desweiteren eine Leerlauferfassungseinrichtung (15b), die einen Leerlaufzustand des Motors erfaßt, und eine Beziehungsauswahleinrichtung (67) beinhaltet, die die erste abgeänderte Beziehung auswählt, wenn ein nichtleerlaufender Zustand des Motors von der Leerlauferfassungseinrichtung (15b) erfaßt wird, während sie die zweite abgeänderte Beziehung auswählt, wenn ein leerlaufender Zustand des Motors von der Leerlauferfassungseinrichtung (15b) erfaßt wird.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste abgeänderte Beziehung den das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert so definiert, daß er zu einer Seite FETT oder MAGER bezüglich des das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts hin geneigt ist.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (59, 61, 65) eine PI-Steuereinrichtung (61), die ein PI-Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Abweichung durchführt, und eine PID-Steuereinrichtung (59) beinhaltet, die ein PID-Steuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses auf der Grundlage der Abweichung durchführt, und bei dem die Steuereinrichtung (59, 61, 65) das PI-Steuern durchführt, wenn sich der Motor in einer unmittelbaren Beschleunigung befindet, während die Steuereinrichtung (59, 61, 65) das PID-Steuern durchführt, wenn sich der Motor in einer nicht unmittelbaren Beschleunigung befindet.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (19) stromaufwärts von einem Katalysator (118) vorgesehen ist und ein zweiter Sensor (119) desweiteren stromabwärts von dem Katalysator (118) vorgesehen ist, wobei der zweite Sensor (119) eine vorausgewählte Komponente überwacht, die in dem Abgas stromabwärts des Katalysators (118) enthalten ist, um ein ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal zu erzeugen, und bei dem das System desweiteren eine Beziehungskorrektureinrichtung (124) beinhaltet, die die erste abgeänderte Beziehung korrigiert, um den das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Wert bezüglich des das Standard-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts auf der Grundlage eines Werts des Signals des zweiten Sensors zu einer Seite FETT oder MAGER hin zu neigen, wobei diese Neigung des das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Werts innerhalb des gegebenen Bereichs definiert ist.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Größe und eine Richtung der Neigung auf der Grundlage des Werts des Signals des zweiten Sensors bestimmt werden.

11. System nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Korrekturbetrag auf der Grundlage des Signals des zweiten Sensors und des das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts abgeleitet wird, wobei der Korrekturbetrag sein Vorzeichen ändert, wenn sich das Signal des zweiten Sensors zwischen einem Wert FETT und einem Wert MAGER bezüglich des das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts ändert, und bei dem die Größe der Neigung von einem Absolutwert des Korrekturbetrags bestimmt wird und die Richtung von einem Vorzeichen des Korrekturbetrags bestimmt wird.

12. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Richtung der Neigung durch ein Vergleichen des Signals des zweiten Sensors mit einem Referenzwert bestimmt wird, um zu bestimmen, ob das Luft/Kraftstoff-Verhältnis FETT oder MAGER ist, und eine Größe der Neigung von einem Korrekturbetrag bestimmt wird, welcher auf der Grundlage eines vorausgewählten Motorbetriebsparameters, der eine Übertragungsverzögerung des Abgases anzeigt, abgeleitet wird.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der vorausgewählte Motorbetriebsparameter eine überwachte Motordrehzahl ist.

14. System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturbetrag während einer Periode zwischen Umkehrungen des Signals des zweiten Sensors zwischen Werten FETT und MAGER bezüglich des das Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigenden Werts an einem kleinen Betrag festgehalten wird.

15. System nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Sensor (19, 119) Sauerstofffsensoren sind, von denen jeder eine plötzliche Änderung seines Ausgangssignals bezüglich des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses darstellt.

16. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der erste Sensor (119) stromabwärts von einem Katalysator vorgesehen ist und eine vorausgewählte Komponente überwacht, die in einem Abgas stromabwärts des Katalysators enthalten ist, um ein ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal zu erzeugen, bei dem das System beinhaltet:

einen zweiten Sensor (19), der stromaufwärts von dem Katalysator vorgesehen ist und eine vorausgewählte Komponente überwacht, die in dem Abgas stromaufwärts des Katalysators enthalten ist, um ein ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal zu erzeugen; und

eine Erfassungseinrichtung, die das Signal des zweiten Sensors mit einem Referenzwert vergleicht, um zu bestimmen, ob ein Luftlkraftstoff-Verhältnis eines in einen Motorzylinder einzubringenden Gasgernischs FETT oder MAGER bezüglich eines Ziel-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist,

bei dem die Steuereinrichtung das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gasgernischs auf der Grundlage einer Rückkopplungssteuerkonstante und der Bestimmung von FETT oder MAGER durch die Erfassungseinrichtung durchführt, und bei dem die Steuereinrichtung eine Korrektureinrichtung beinhaltet, die die Rückkopplungssteuerkonstante auf der Grundlage des das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Werts, der von der zweiten Ableitungseinrichtung abgeleitet wird, durchführt.

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkonstante durch voreingestellte Maximal- und Minimalwerte begrenzt wird.

18. System nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Sensor Sauerstoffsensoren sind, von denen jeder eine plötzliche Änderung in seinem Ausgangssignal bezüglich des stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses darstellt.

19. System nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturbetrag sein Vorzeichen zwischen einem ersten Vorzeichen und einem dem ersten Vorzeichen entgegengesetzten zweiten Vorzeichen ändert, wenn sich das Signal des zweiten Sensors zwischen einem Wert FETT und einem Wert MAGER bezüglich des das Ziel-Luft/Kraftstoff- Verhältnis anzeigenden Werts ändert und bei dem die Rückkopplungssteuerkonstante eine erste oder zweite Rückkopplungssteuerkonstante ist und bei dem die erste Rückkopplungssteuerkonstante um einen Korrekturbetrag korrigiert wird, wenn der Korrekturbetrag das erste Vorzeichen aufweist, und von der Steuereinrichtung für ein Rückkopplungssteuern verwendet wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis fetter zu machen, während die zweite Rückkopplungssteuerkonstante um den Korrekturbetrag korrigiert wird, wenn der Korrekturbetrag das zweite Vorzeichen aufweist, und von der Steuereinrichtung für das Rückkgpplungssteuern verwendet wird, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis magerer zu machen.

20. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Sensor (119) stromabwärts von einem Katalysator vorgesehen ist und eine vorausgewählte Komponente überwacht, die in dem Abgas stromabwärts von dem Katalysator enthalten ist, um ein ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal zu erzeugen, bei dem das System beinhaltet:

einen zweiten Sensor (19), der stromaufwärts des Katalysators vorgesehen ist und eine vorausgewählte Komponente überwacht, die in dem Abgas stromaufwärts von dem Katalysator enthalten ist, um ein ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis anzeigendes Signal zu erzeugen; und

eine Speichereinrichtung, die eine Rückkopplungssteuerkons tante speichert,

bei dem die Steuereinrichtung eine Korrektureinrichtung beinhaltet, die die Rückkopplungssteuerkonstante auf der Grundlage des das Luft/Kraftstoff-Verhältnis für ein Steuern anzeigenden Werts, der von der zweiten Ableitungseinrichtung abgeleitet wird, korrigiert, und bei dem die Steuereinrichtung das Rückkopplungssteuern des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des Gasgemischs auf der Grundlage der korrigierten Rückkopplungssteuerkonstante und des Signals des zweiten Sensors durchführt.