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Diese Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für
Verbrennungsmotoren und insbesondere auf ein Steuersystem,
welches die Zufuhr von Kraftstoff steuert, welcher in ein
Einlaßrohr eingespritzt wird, dergestalt, daß eine
Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des Einlaßrohres haftet,
kompensiert wird.
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Bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren der Art, bei welchen
Kraftstoff in ein Einlaßrohr eingespritzt wird, besteht das
Problem, daß eine Menge des eingespritzten Kraftstoffs an
der Innenfläche des Einlaßrohres haftet, so daß eine
erforderliche Kraftstoffmenge nicht in die Verbrennungskammer
gezogen werden kann, was zur Folge hat, daß es schwierig ist,
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zugeführten
Gemisches akkurat zu steuern. Um dieses Problem zu lösen
wurde ein Kraftstoffzufuhr-Steuerverfahren vorgeschlagen,
bei welchem eine Kraftstoffmenge geschätzt wird, die an der
Innenfläche des Einlaßventils haftet sowie eine Menge, die
in die Verbrennungskammer durch Verdunstung des an dem
Einlaßrohr haftenden Kraftstoffs in die Verbrennungskammer
gezogen wird, und eine Kraftstoff-Einspritzmenge in
Abhängigkeit der geschätzten Kraftstoffmengen festgestellt wird
(Japanische vorläufige Patentveröffentlichung (Kokai) Nr.
61-126337).
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Um dieses Kraftstoffzufuhr-Steuerverfahren zu verbessern,
wurde von dem Erfinder der vorliegenden Erfindung ein
Kraftstoffzufuhrmenge-Korrekturverfahren vorgeschlagen, bei
welchem eine Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des
Einlaßrohres haftet, mittels Koeffizienten Ae und Be berechnet
wird, welche durch Korrigieren eines
Direktzufuhrverhältnis
ses (das Verhältnis einer in das Einlaßrohr eingespritzten
und einer direkt in die Verbrennungskammer gezogenen
Kraftstoffmenge im Vergleich zur Gesamtmenge des in das
Einlaßrohr eingespritzten Kraftstoffs) und eines
Abtrage-Verhältnisses (Verhältnis der von der Innenfläche des Einlaßrohrs
abgetragenen Kraftstoffmenge, welche in die
Verbrennungskammern gezogen wird, zu der Menge an Kraftstoff, die an der
Innenfläche haftet) in Abhängigkeit der Motordrehzahl usw.
erhalten werden, wobei die zwei Verhältnisse auf der Basis
der Temperatur des Motorkühlmittels und Drucks in dem
Einlaßrohr festgestellt werden, und die Kraftstoffmenge, die
zur Verbrennungskammer geliefert werden soll, durch
Verwendung der Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche haftet, und
der Koeffizienten Ae, Be korrigiert wird (Japanische
Patentanmeldung Nr. 3-283694 und entsprechende US Serial Nr.
07/945,489, eingereicht am 16.09.1992) (Stand der Technik
A).
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Weiterhin ist es bei Vebrennungsmotoren, die
Abgas-Rückführungssysteme aufweisen, herkömmlicherweise bekannt, die
Kraftstoffzufuhrmenge während des Betriebs des
Abgas-Rückführungssystems zu korrigieren. Normalerweise hat ein Abgas-
Rückführungssystem ein Rückführungs-Steuerventil, welches
quer über einem Abgas-Rückführungsdurchgang angeordnet ist.
Das Steuerventil hat eine Reaktionszeitverzögerung in bezug
auf die Betätigung durch ein Steuersignal. Angesichts dieser
Reaktionszeitverzögerung wurde ein Steuersystem dieser Art
vorgeschlagen, welches die Zeitgebung des Startens oder
Beendens der Korrektur der Kraftstoffzufuhrmenge um eine
Zeitperiode verzögert, die von den Betriebsbedingungen des
Motors, von der Zeit für einen Wechsel des
Rückführungs-Steuerventils von einer geschlossenen Position zu einer
geöffneten Position oder umgekehrt abhängt (Japanische vorläufige
Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 1-203641) (Stand der
Technik B).
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Es ist auch ein Verbrennungsmotor bekannt, welcher eine
Ven
til-Zeitgebungsvorrichtung aufweist, welche die
Ventilbetriebseigenschaften der Einlaß- und Auslaßventile des Motors
ändert, d. h. die Öffnungs/Schließ-Zeitgebung
(Ventilzeitgebung) und den Hub während des Betriebs des Motors (z. B.
Japanische Patentveröffentlichung (Kokoku) Nr. 2-50285) (Stand
der Technik C).
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Der Stand der Technik B zieht jedoch nicht den Einfluß von
an der Innenfläche des Einlaßrohrs haftendem Kraftstoff auf
die Korrektur der Kraftstoffzufuhrmenge in Betracht,
wohingegen der Stand der Technik A nicht den Einfluß der Abgase
berücksichtigt, welche nach Feststellung der
Kraftstoffeinspritzmenge an das Einlaßrohr zurückgeführt werden. Deshalb
kann eine reine Kombination der zwei Verfahren das Luft/-
Kraftstoff-Verhältnis eines an die Verbrennungskammer
zugeführten Gemisches nicht auf einen gewünschten Wert akkurat
steuern. Insbesondere korrigiert das Steuersystem des Stands
der Technik B die Kraftstoffzufuhrmenge nur auf der Basis,
ob die Abgasrückführung ausgeführt wird oder nicht,
berücksichtigt jedoch nicht eine Rückführungsverzögerung der
Abgase, wenn das Rückführungs-Steuerventil von einer
geschlossenen Position in eine geöffnete Position oder umgekehrt
geändert wird, d. h. wenn die dynamischen Eigenschaften des
Rückführungs-Steuerventils und die dynamischen Eigenschaften der
zurückgeführten Abgase sich ändern, und somit ist eine
Korrektur der Kraftstoffzufuhrmenge auf eine von dem Motor
tatsächlich benötigte Menge nicht möglich. Deshalb ist es
selbst durch eine einfache Kombination des Kraftstoffmenge-
Korrekturverfahrens in Abhängigkeit der haftenden
Kraftstoffmenge und des Kraftstoffmenge-Korrekturverfahrens in
Abhängigkeit des Betriebs des Rückführungs-Steuerventils
unmöglich, die an den Motor zugeführte Kraftstoffmenge akkurat
zu steuern, um ein gewünschtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu
erzielen.
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Auf der anderen Seite variiert bei einem Verbrennungsmotor,
welcher die Betriebseigenschaften (Betriebsmodus) von
Ein
laßventilen usw. steuern kann, wie beim Stand der Technik C,
die tatsächlich von dem Motor benötigte
Kraftstoffzuführmenge in Abhängigkeit der Ventil-Zeitgebung usw. Deshalb muß,
um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis akkurat auf einen
gewünschten Wert zu steuern, durch Korrigieren der
Kraftstoffzufuhrmenge in Abhängigkeit von sowohl der haftenden
Kraftstoffmenge als auch der Abgas-Rückführungsmenge, die
Kraftstoff-Korrekturmenge unter Berücksichtigung der
Betriebsmoden der Einlaßventile und/oder der Auslaßventile, wie deren
Ventilzeitgebung festgestellt werden.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Steuersystem
für einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, welcher ein
Abgas-Rückführungssystem und eine Vorrichtung zum Ändern der
Betriebseigenschaften der Einlaßventile und/oder
Auslaßventile des Motors aufweist, welcher das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines an die Verbrennungskammern zugeführten
Gemisches durch Berücksichtigung des Einflusses der
Abgasrückführung und der Betriebseigenschaften der Einlaßventile und/
oder Auslaßventile richtig steuern kann, um hierdurch die
Abgasemissionseigenschaften und Fahrbarkeit des Motors zu
verbessern.
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Erfindungsgemäß ist ein Steuersystem für einen
Verbrennungsmotor mit einem Einlaßdurchgang mit einer Innenfläche,
mindestens einem Einlaßventil, mindestens einem Auslaßventil,
einem Auslaßdurchgang, mindestens einer Verbrennungskammer,
einer Abgas-Rückführungseinrichtung mit einem
Abgas-Rückführungsdurchgang, welcher den Auslaßdurchgang und den
Einlaßdurchgang verbindet, und einem
Abgas-Rückführungs-Steuerventil zum Steuern der Rückführung von Abgasen von dem
Abgasdurchgang zu dem Einlaßdurchgang durch den
Abgas-Rückführungsdurchgang, und eine Ventil-Betriebseinrichtung zum
Betreiben des Einlaßventils und des Auslaßventils vorgesehen,
wobei die Ventil-Betriebseinrichtung einen Betriebsmodus des
Einlaßventils und/oder Auslaßventils ändern kann, wobei das
Steuersystem eine Betriebsbedingungs-Detektiereinrichtung
zum Detektieren der Betriebsbedingungen des Motors, eine
Kraftstoffzufuhrmenge-Berechnungseinrichtung zum Berechnen
einer Kraftstoffzufuhrmenge, die dem Motor zugeführt werden
soll, auf der Basis der von der
Betriebsbedingungs-Detektiereinrichtung detektierten Betriebsbedingungen des Motors,
eine Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung zum Schätzen
einer an der Innenfläche des Einlaßdurchgangs haftenden
Kraftstoffmenge, eine Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung
zum Schätzen einer Kraftstoffmenge, die von dem an der
Innenfläche des Einlaßdurchgangs haftenden Kraftstoffs
abgetragen wurde und in die Verbrennungskammer gezogen wird,
eine Kraftstoffzufuhrmenge-Korrektureinrichtung zum
Korrigieren der von der Kraftstoffzufuhrmenge-Berechnungseinrichtung
berechneten Kraftstoffzufuhrmenge auf der Basis der von der
Kraftstoff-Haftmenge-Schätzeinrichtung geschätzten haftenden
Kraftstoffmenge und der abgetragenen Kraftstoffmenge,
geschätzt von der Kraftstoff-Abtragmenge-Schätzeinrichtung,
eine Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen der von der
Kraftstoffzufuhrmenge-Korrektureinrichtung korrigierten
Kraftstoffzufuhrmenge in den Einlaßdurchgang und eine
Rückführungs-Gasmenge-Steuereinrichtung zum Steuern einer Menge
der von dem Abgasdurchgang zu dem Einlaßdurchgang
zurückzuführenden Abgase durch Steuern des
Abgas-Rückführungs-Steuerventils auf der Basis der Betriebsbedingungen des Motors,
die von der Betriebsbedingung-Detektiereinrichtung
detektiert wurden, beinhaltet.
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Das erfindungsgemäße Steuersystem ist durch eine
Verbesserung gekennzeichnet, welche beinhaltet:
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eine Rückführungsgasmenge-Berechnungseinrichtung zum
Berechnen der Menge der zurückzuführenden Abgase;
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eine Ventilbetriebsmodus-Detektiereinrichtung zum
Detektieren des Betriebsmodus des Einlaßventils und/oder
Auslaßventils, welcher durch die Ventil-Betriebseinrichtung
geändert wurde; und
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eine Kraftstoff-Schätzmenge-Korrektureinrichtung zum
Korrigieren der Kraftstoffhaftmenge und der abgetragenen
Kraft
stoffmenge auf der Basis der Menge an Abgasen, welche durch
die Rückführungsgasmenge-Berechnungseinrichtung berechnet
wurde, und des Betriebsmodus des Einlaßventils und/oder
Auslaßventils, welcher von der
Ventilbetriebs-Detektiereinrichtung detektiert wurde.
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Vorzugsweise berechnet die
Rückführungsgasmenge-Berechnungseinrichtung die Menge der zurückzuführenden Abgase auf Basis
von dynamischen Eigenschaften des
Abgas-Rückführungs-Steuerventils und der Abgase, die zurückgeführt werden, und der
Drehzahl und des Belastungszustands des Motors.
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Ebenfalls vorzugsweise ist der Betriebsmodus des
Einlaßventils und/oder Auslaßventils eine Öffnungs/Schließzeitlage
und/oder der Hub des Einlaßventils und/oder Auslaßventils.
Die dynamischen Eigenschaften des
Abgasrückführungs-Steuerventils beinhalten eine Reaktionszeitverzögerung des Ventils
bei dessen Öffnungs/Schließvorgangs.
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Die dynamischen Charakteristiken der zurückgeführten Abgase
beinhalten eine Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt, zu
welchem die zurückgeführten Abgase das
Abgas-Rückführungs-Steuerventil passieren, und dem Zeitpunkt, zu dem die Gase die
Verbrennungskammer erreichen, und eine Abgasmenge, die in
einem Durchgang, einschließlich des
Abgas-Rückführungsdurchgangs und des Einlaßdurchgangs bei einer Zone zwischen dem
Abgas-Rückführungs-Steuerventil und der Verbrennungskammer
verbleiben.
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Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und
Vorteile der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der folgenden
detaillierten beispielhaften Beschreibung in Verbindung mit
den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm der gesamten Anordnung eines
Verbrennungsmotors und eines Steuersystems für diesen gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen einer
Basis-Kraftstoffmenge TIM und einer Basis-Zündzeitgebung
θMAP in Reaktion auf ein Öffnen/Schließen des
Abgas-Rückführungsventils;
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Fig. 3 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen der
Basis-Kraftstoffmenge TIM, welche von dem Programm der Fig.
2 ausgeführt wird;
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Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen eines
Netto-EGR-Koeffizienten KEGRN, welches von dem Programm der
Fig. 3 ausgeführt wird;
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Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen der
Basis-Zündzeitgebung eMAP, welche von dem Programm der Fig.
2 ausgeführt wird;
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Fig. 6 ein Kennfeld zum Feststellen einer Totzeit τ bei der
Abgasrückführung;
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Fig. 7a und 7b Tabellen zum Feststellen eines
EGR-Direktzufuhrverhältnisses EA und eines EGR-Abtrag-Verhältnisses
EB;
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Fig. 8a und 8b Flußdiagramme eines Programms zum
Berechnen der Kraftstoffeinspritzperiode Tout;
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Fig. 9a und 9b Tabellen zum Feststellen der
Korrekturkoeffizienten Ka, KB für das Direktzufuhrverhältnis und das
Abtrag-Verhältnis bei Ventilzeitgebungen bei niedriger bzw.
hoher Geschwindigkeit;
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Fig. 10 Tabellen zum Feststellen zweiter
Korrekturkoeffizienten KEA und KEB zum Korrigieren des
Direktzufuhrverhältnisses und des Abtrag-Verhältnisses; und
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Fig. 11 ein Flußdiagramm eines Programms zum Berechnen einer
Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des Einlaßrohres
haftet (TWP(N)).
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Die Erfindung wird nun in bezug auf Fig. 1 bis Fig. 11
beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die gesamte Anordnung eines Verbrennungsmotors,
welcher mit einem Abgas-Rückführungssystem und einem
Steuersystem für dieses versehen ist.
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In der Figur kennzeichnet das Bezugszeichen 1 einen
Verbrennungsmotor, welcher ein Vier-Zylindermotor ist und ein Paar
Einlaßventile und ein Paar Auslaßventile für jeden Zylinder
aufweist, welche nicht gezeigt sind.
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Ein Einlaßrohr 2 ist mit dem Zylinderblock des Motors 1
verbunden, über welchem ein Drosselgehäuse 3 angeordnet ist,
welches, ein Drosselventil 3' aufnimmt. Ein
Drosselventilöffnungs-(θTH) Sensor 4 ist mit dem Drosselventil 3' verbunden,
um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches die erfaßte
Drosselventilöffnung anzeigt, und dieses an eine
elektronische Steuereinheit (im folgenden "die ECU" genannt) zu
liefern.
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Kraftstoff-Einspritzventile 6, von welchen nur eines gezeigt
ist, sind in das Innere des Einlaßrohres 2 an Stellen
eingeführt, die zwischen dem Zylinderblock des Motors 1 und dem
Drosselventil 3' liegen und unmittelbar stromaufwärts
(oberhalb) von entsprechenden nicht gezeigten Einlaßventilen. Die
Kraftstoff-Einspritzventile 6 sind mit einer nicht gezeigten
Kraftstoffpumpe verbunden und elektrisch mit der ECU 5
verbunden, so daß ihre Ventilöffnungsperioden von deren
Signalen gesteuert werden.
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Auf der anderen Seite ist ein Einlaßrohr-Absolutdruck (PBA)
Sensor 8 in Verbindung mit dem Inneren des Einlaßrohres 2
über eine Leitung 7 an einer Stelle direkt unterhalb
(stromabwärts) des Drosselventils 3' vorgesehen, um ein
elektrisches Signal, welches den gemessenen Absolutdruck PBA in dem
Einlaßrohr 2 anzeigt, der ECU 5 zuzuführen.
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Ein Einlaßluft-Temperatur-(TA)-Sensor 9 ist in einen
Wandabschnitt des Einlaßrohres 2 stromabwärts der Leitung 7
eingeführt, um ein elektrisches Signal, welches die gemessene
Einlaßlufttemperatur TA anzeigt, der ECU 5 zuzuführen.
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Ein Motor-Kühlmitteltemperatur (TW) Sensor 10, welcher aus
einem Thermistor oder dergleichen gebildet ist, ist in dem
Zylinderblock des Motors 1 angebracht, um ein elektrisches
Signal, welches die gemessene Motorkühlmitteltemperatur TW
anzeigt, der ECU 5 zuzuführen. Ein Zylinder-Diskriminier-
(CYL)-Sensor 11 und ein TDC-Sensor (Sensor für oberen
Totpunkt) 12 sind einer nicht gezeigten Nockenwelle oder
Kurbelwelle des Motors 1 zugewandt angeordnet. Der Zylinder-
Diskriminier-(CYL)-Sensor 11 erzeugt einen Impuls bei einem
vorbestimmten Kurbelwinkel eines bestimmten Zylinders des
Motors und der TDC-Sensor 12 erzeugt einen Impuls als einen
TDC-Signalimpuls bei jedem von vorbestimmten Kurbelwinkeln,
jedes mal, wenn die Kurbelwelle sich um 180 Grad dreht,
wobei beide Impulse der ECU 5 zugeführt werden.
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Ausgangssignal-Impulse von dem CYL-Sensor 11 und dem TDC-
Sensor 12 werden zum Steuern der Zeitgebung des Ausführens
der Kraftstoff-Einspritz-Zeitgebung, Zündzeitgebung usw. und
zum Detektieren der Motordrehzahl NE verwendet.
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Ein Sauerstoff-Konzentrationssensor (im folgenden als "der
O&sub2;-Sensor" bezeichnet) 15 ist in einem Auslaßrohr 14 des
Motors 1 angeordnet, um die Konzentration von in den Abgasen
von dem Motor 1 enthaltenen Sauerstoff zu messen und ein
elektrisches Signal, welches die erfaßte
Sauerstoffkonzentration anzeigt, der ECU 5 zuzuführen.
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Die ECU 5 weist eine Eingangsschaltung 5a mit den Funktionen
des Formens der Wellenformen von Eingangssignalen von
verschiedenen Sensoren, Verschieben der Spannungspegel der
Sensorausgangssignale auf einen vorbestimmten Pegel,
Konvertieren von analogen Signalen von Analog-Ausgangssensoren in
digitale Signale usw., eine zentrale Verarbeitungseinheit
(im folgenden als "die CPU" bezeichnet) 5b, eine
Speichereinrichtung 5c mit einem ROM-Speicher, welcher verschiedene
Betriebsprogramme speichert, die in der CPU 5b ausgeführt
werden, verschiedene Kennfelder und Tabellen usw. und einen
RAM-Speicher zum Speichern von Berechnungsergebnissen von
diesem usw. und eine Ausgangsschaltung 5d auf, welche
Antriebssignale (Treibersignale) an die
Kraftstoff/Einspritzventile 6 ausgibt usw., auf.
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Der Motor 1 weist eine Ventilzeitgebungs-Wechselvorrichtung
19, welche die Ventilzeitgebung der Einlaßventile und der
Auslaßventile zwischen einer
Hochgeschwindigkeits-Ventilzeitgebung, geeignet für Motorbetrieb in einem hohen
Drehzahlbereich (im folgenden als "Hoch-Geschwindigkeits-V/T"
bezeichnet), und eine Niedriggeschwindigkeits-Zeitgebung,
geeignet für einen Motorbetrieb in einem
Niedriggeschwindigkeits-Drehzahlbereich (im folgenden als
"Niedriggeschwindigkeits-V/T" bezeichnet) auf. Der Begriff "Ventilzeitgebung",
welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, stellt
nicht nur die Öffnungs/Schließ-Zeitgebung der Ventile,
sondern auch deren Hub dar.
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Eine Zündkerze 16 jedes Zylinders des Motors ist elektrisch
mit der ECU 5 verbunden, so daß ihre Zündzeitgebung AIG von
einem Signal von dieser gesteuert wird.
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Die Ventilzeitgebungs-Wechselvorrichtung 19 beinhaltet ein
nicht gezeigtes elektromagnetisches Ventil zum Steuern eines
Wechsels zwischen der Hochgeschwindigkeits-V/T und der
Niedriggeschwindigkeits-V/T, welches auch elektrisch mit der ECU
5 verbunden ist, so daß seine Öffungs/Schließfunktion von
einem Signal von dieser gesteuert wird. Das
elektromagnetische Ventil ändert den Öldruck in der Ventilzeitgebungs-
Wechselvorrichtung 19 zwischen einem hohen und einem
niedrigen Pegel in Abhängigkeit davon, ob die Ventilzeitgebung
zwischen der Hochgeschwindigkeits-V/T und der
Niedriggeschwindigkeits-V/T umgeschaltet wird. Der Öldruck in der
Ventilzeitgebungs-Wechselvorrichtung 19 wird von einem
Öldruck (Poil) Sensor 32 detektiert, welcher ein elektrisches
Signal, welches den erfaßten Öldruck anzeigt, der ECU 5
zuführt.
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In Fig. 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 20 ein
Abgas-Rückführungssystem. Ein Abgas-Rückführungsdurchgang 21 ist an
einem Ende 21a mit dem Auslaßrohr 14 an einer Stelle
stromaufwärts eines Drei-Wege-Katalysators 17 verbunden und das
andere Ende 21b ist mit dem Einlaßrohr 2 an einer Stelle
stromabwärts des Drosselventils 3' verbunden. Ein Abgas-
Rückführungsventil (Abgasrückführungs-Steuerventil) 22,
welches eine rückzuführende Abgasmenge steuert, und eine
Massekammer 21C sind quer über dem Abgas-Rückführungsdurchgang 21
angeordnet. Das Abgas-Rückführungsventil 22 ist ein
elektromagnetisches Ventil mit einem Solenoid 22a, welches
elektrisch mit der ECU 5 dergestalt verbunden ist, daß dessen
Ventilöffnung sich linear im Verhältnis zu der Stromstärke
eines Steuersignals von der ECU 5 ändert. Ein Hubsensor 23
ist mit einem Ventilelement des Abgas-Rückführungsventils 22
verbunden, um der ECU 5 ein Signal zuzuführen, welches die
gemessene Ventilöffnung anzeigt.
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Die ECU 5 funktioniert so, daß sie die Betriebsbedingungen
des Motors auf der Basis der Motor-Betriebsparametersignale
aus den obengenannten verschiedenen Sensoren usw.
feststellt, und liefert ein Steuersignal an das Solenoid 22a des
Abgasrückführungsventils 22, derart, daß der Unterschied
zwischen einem Ventilöffnungs-Befehlswert LCMD für das
Abgas-Rückführungsventil 22, welcher in Reaktion auf den
Einlaßdurchgang-Absolutdruck PBA und die Motordrehzahl NE
ge
setzt ist, und einem tatsächlichen Ventilöffnungswert des
Ventils 22, welcher von dem Hubsensor 23 detektiert wird,
Null wird.
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Die CPU 5b der ECU 5 funktioniert in Reaktion auf
Motorbetriebs-Parametersignale von verschiedenen Sensoren von Fig.
1 usw., um die Betriebsbedingungen, unter welchen der Motor
1 arbeitet, wie beispielsweise Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Rückkopplungs-Steuerbereich (Regelbetrieb) und
Steuerbereiche mit offenem Regelkreis (Steuerbetrieb), festzustellen,
und berechnet auf der Basis der festgestellten
Betriebsbedingungen eine Kraftstoffeinspritzperiode Tout, über welche
hinweg die Kraftstoffeinspritzventile 6 betrieben werden
sollen, und die Zündzeitgebung θIG der Zündkerzen 16.
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Weiterhin steuert die CPU 5b die Ventilöffnung des
Abgasrückführungsventils 22 des obengenannten
Abgas-Rückführungssystems 20 und die Ventilöffnung des elektromagnetischen
Ventils der Ventilzeitgebungs-Wechselvorrichtung 19 in
Reaktion auf die Betriebsbedingungen des Motors.
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Die CPU 5b arbeitet aufgrund der Ergebnisse der
obengenannten Berechnungen so, daß sie Signale zum Treiben der
Kraftstoffeinspritzventile 6, der Zündkerzen 16, des
elektromagnetischen Ventils der Ventilzeitgebungsvorrichtung 19 und
des Abgas-Rückführungsventils 22 durch die Ausgangsschaltung
5d liefert.
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Fig. 2 zeigt ein Programm zum Ausführen von Berechnungen der
Basis-Kraftstoffmenge TIM und der Basis-Zündzeitgebung θMAP
in Reaktion auf ein Öffnen und Schließen des
Abgasrückführungsventils 22 (im folgenden als "das EGR-Ventil"
bezeichnet).
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Die Basis-Kraftstoffmenge TIM und die
Basis-Kraftstoffzündzeitgebung θMAP werden in Reaktion auf die Motordrehzahl NE
und den Einlaßrohr-Absolutdruckwert PBA berechnet. Weiterhin
erfolgt die Berechnung durch Verwendung von
unterschiedlichen Kennfeldern, die in Abhängigkeit davon ausgewählt
werden, ob das EGR-Ventil geöffnet oder geschlossen ist.
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Das Programm wird nach Erzeugung jedes TDC-Signalimpulses
und synchron zu diesem ausgeführt. In der folgenden
Beschreibung wird der Zustand, in welchem das EGR-Ventil 22
geöffnet ist, als "EGR on" (EGR AN) bezeichnet, wohingegen
der Zustand, in welchem das EGR-Ventil geschlossen ist, als
"EGR off" (EGR AUS) bezeichnet wird.
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Bei einem Schritt S101 in Fig. 2a wird festgestellt, ob ein
Wert eines EGR-Kennzeichens in der vorliegenden Schleife
FEGR(n), welches Kennzeichen auf einen Wert von 1 bei EGR on
gesetzt ist, den Wert 1 annimmt oder nicht. Unabhängig von
der Antwort, wird bei Schritten S102, S111 festgestellt, ob
ein Wert FEGR(n-1) des EGR-Kennzeichens in der letzten
Schleife 1 annimmt oder nicht.
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Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S101 negativ
(NEIN) ist und gleichzeitig die Antwort auf die Frage des
Schrittes S102 bestätigend (JA) ist, d. h., wenn FEGR(n) = 0
und FEGR(n - 1) = 1, wird ein Aus-Zähler CEoff, welcher zählt,
wie oft das vorliegende Programm ausgeführt wird, (die
Anzahl an erzeugten TDC-Signalimpulsen), nachdem das
EGR-Ventil von einem An-Zustand zu einem Aus-Zustand wechselt, auf
einen vorbestimmten Wert Noff (z. B. 12) bei einem Schritt
5103 gesetzt und dann geht das Programm zu einem Schritt
5104 weiter.
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Wenn beide Antworten auf die Fragen der Schritte S101 und
S102 negativ (NEIN) sind, d. h., wenn FEGR(n) = FEGR(n - 1) -
0, springt das Programm zu dem Schritt S104, wo festgestellt
wird, ob der Zählwert des Aus-Zählers CEoff gleich 0 ist
oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes
S104 negativ (NEIN) ist, d. h., wenn CEoff > 0, wird der
Zählwert des Aus-Zählers CEoff bei einem Schritt S107 um 1
verringert, und dann wird ein Modenstatus SEcal bei einem
Schritt S108 auf einen Wert von 2 gesetzt. Der Modenstatus
SEcal wird bei dem nächsten Schritt S109 verwendet, um den
Status des EGR-Ventils zu unterscheiden, d. h. ein An-Status,
ein Aus-Status, ein Übergangsstatus, wo das EGR-Ventil von
dem An-Status zu dem Aus-Status geändert wurde oder ein
Übergangsstatus, wo das EGR-Ventil von dem Aus-Status zu dem
An-Status geändert wurde.
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Der Wert 2 bedeutet, daß das EGR-Ventil in dem
Übergangsstatus ist, wo das EGR-Ventil von dem An-Status zu dem
Aus-Status wechselt.
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Bei den folgenden Schritten S109, S110 wird die
Basis-Kraftstoffmenge TIM durch Programme in Fig. 3 und Fig. 4, welche
im folgenden beschrieben werden, und die
Basis-Zündzeitgebung OMAP durch ein Programm in Fig. 5 berechnet, welches im
folgenden beschrieben wird, worauf das Programm beendet
wird.
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Wenn in Fig. 2b die Antwort auf die Frage des Schrittes S104
bestätigend (JA) ist, d. h., wenn CEoff = 0, was bedeutet,
daß eine vorbestimmte Anzahl (Noff) an TDC-Signalimpulsen
nachdem das EGR-Ventil in den Aus-Zustand wechselte, erzeugt
wurde, wird deshalb angenommen, daß das EGR-Ventil in dem
Aus-Zustand stabil ist. Dann wird der Modenstatus SEcal bei
Schritt S105 auf einen Wert von 3 gesetzt. Der Wert 3
bedeutet, daß das EGR-Ventil in dem Aus-Zustand ist. Dann werden
der TIM-Wert und der OMAP-Wert, welche angewandt werden
sollen, wenn das EGR-Ventil in dem Aus-Zustand ist, d. h., die
normalen TIM und MAP-Werte, bei einem Schritt S106
berechnet, worauf das Programm beendet wird.
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Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S101
bestätigend (JA) ist und gleichzeitig die Antwort auf die Frage des
Schrittes S111 negativ (NEIN) ist, d. h., wenn FEGR(n) = 1
und FEGR(n-1) = 0, wird festgestellt, daß das EGR-Ventil in
dem Übergangszustand ist, wo es von dem Aus-Zustand in den
An-Zustand wechselt, und dann wird ein An-Zähler CEon,
welcher zählt, wie oft das Programm nach dem Übergang von dem
EGR-Aus-Zustand zu dem EGR-An-Zustand ausgeführt wurde, auf
einen vorbestimmten Wert Non (z. B. 10) bei einem Schritt
S112 gesetzt, worauf das Programm zu einem Schritt S113
weitergeht.
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Wenn beide Antworten auf die Fragen der Schritte 5101 und
S111 bestätigend (Ja) sind, d. h., wenn FEGR(n) = FEGR(n - 1) =
1, geht das Programm direkt zu dem Schritt S113, wo
festgestellt wird, ob der An-Zähler CEon 0 annimmt oder nicht.
Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S113 negativ
(NEIN) ist, d. h., wenn CEon > 0, wird der Zählwert des An-
Zählers CEon bei einem Schritt S118 um 1 dekrementiert und
der Modenstatus SEcal wird bei einem Schritt Schritt S119
auf 0 gesetzt. Der Wert 0 bedeutet, daß das EGR-Ventil in
dem Übergangszustand ist, wo es von dem Aus-Zustand in den
An-Zustand geändert wurde.
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Bei den folgenden Schritten S120, S121 werden ähnliche
Programme zu den Programmen von Fig. 3 bis Fig. 5 wie bei den
obengenannten Schritten S109 und S110 ausgeführt, wonach das
Programm beendet wird.
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Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S113
bestätigend (JA) ist, d. h., wenn CEon = 0, was bedeutet, daß die
vorbestimmte Anzahl (Non) von TDC-Signalimpulsen erzeugt
wurde nach dem Übergang in den EGR-An-Zustand, wird
festgestellt, daß der An-Zustand stabil wurde und deshalb wird der
Modusstatus SEcal bei einem Schritt S115 auf einen Wert von
1 gesetzt. Der Wert 1 bedeutet, daß das EGR-Ventil in dem
An-Zustand ist.
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Bei den folgenden Schritten S116, S117 werden ähnliche
Programme zu den Programmen von Fig. 3 bis Fig. 5 wie bei
Schritten S109, S110 ausgeführt, worauf das Programm beendet
wird.
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Fig. 3 zeigt das Programm zum Berechnen der
Basis-Kraftstoffmenge TIM bei dem obengenannten Schritt S109 in Fig.
2b. Die bei Schritten S116 und S120 in Fig. 2a ausgeführten
Programme sind im wesentlichen identisch mit dem
vorliegenden Programm und deshalb wird eine Beschreibung dieser
weggelassen.
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Bei Schritten S131 bis S133 werden die Basis-Kraftstoffmenge
TIM, ein ECR-Koeffizient KEGR und eine Totzeit τ auf der
Basis der Motordrehzahl NE und des
Einlaßdurchgang-Absolutdrucks PBA berechnet. Diese Parameter TIM, KEGR und τ werden
durch Lesen von Kennfeldern berechnet, welche gemäß dem NE-
Wert und dem PBA-Wert gesetzt sind und eine Interpolation
wird ausgeführt, falls erforderlich. Jedes dieser Kennfelder
besteht aus zwei Arten von Kennfeldern, eines für die
Hochgeschwindigkeits-V/T und das andere für die
Niedriggeschwindigkeits-V/T, welche in Abhängigkeit der gewählten
Ventilzeitgebung der Einlaßventile gewählt werden.
-
Der EGR-Koeffizient KEGR ist vorgesehen, um den TIM-Wert in
abnehmender Richtung im Hinblick auf die Tatsache zu
korrigieren, daß ein inaktives Gas in das Einlaßrohr 2 während
EGR-An zurückgeführt wird, so daß die Einlaßluftmenge
wesentlich abnimmt. (1 - KEGR), auf welchen im folgenden bezug
genommen wird, entspricht dem Rückführungsverhältnis EGRR/R.
Die Totzeit τ entspricht einer Zeitperiode zwischen der
Zeit, wenn das Rückführungsgas das EGR-Ventil 22 passiert
und der Zeit, zu der das Gas die Verbrennungskammer
erreicht. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Totzeit
τ ausgedrückt oder gezählt in Form der Anzahl der erzeugten
TDC-Impulse. Die Totzeit τ wird auf höhere Werte gesetzt
wenn der PBA-Wert oder der NE-Wert länger oder höher ist,
wie z. B. in Fig. 6 gezeigt.
-
Bei den folgenden Schritten S134, S135 wird ein Netto-EGR-
Koeffizient KEGRN von dem Programm der Fig. 4 berechnet, und
der TIM-Wert wird durch den berechneten KEGRN-Wert durch
Verwendung der folgenden Gleichung (1) bei Schritt S135
berechnet, worauf das Programm beendet wird:
-
TIM = TIM x KEGRN ... (1)
-
Bei Schritten S141 bis S143 in Fig. 4 wird festgestellt,
welchen Wert von 0, 1 oder 2 der Modusstatus SEcal annimmt.
Wenn die Antwort bei allen Schritten S141 bis S143 negativ
(NEIN) ist, d. h., wenn der SEcal-Wert weder den Wert 0, 1
noch 2 annimmt, bedeutet dies, daß SEcal = 3, was anzeigt,
daß das EGR-Ventil in dem Aus-Zustand ist. Deshalb muß die
Menge des EGR-Rückführungsgases nicht berechnet werden und
demgemäß wird das Programm sofort beendet.
-
Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S141
bestätigend (Ja) ist, d. h., wenn SEcal = 0, bedeutet dies, daß das
EGR-Ventil gerade vom Aus-Zustand in den An-Zustand geändert
wurde, und deshalb werden ein EGR-Direktzufuhrverhältnis EAN
und ein EGR-Abtragverhältnis EBN, welches beim Übergang von
EGR aus zu EGR an angewandt wird, bei Schritten S144 bis
S146 berechnet. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes
S142 bestätigend (JA) ist, d. h., wenn SEcal = 1, was
bedeutet, daß das EGR-Ventil geöffnet ist, werden ein
EGR-Direktzufuhrverhältnis EA und ein EGR-Abtragverhältnis EB, welches
bei EGR An angewandt werden soll, bei Schritten S147, S148
berechnet. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S143
bestätigend (JA) ist, d. h. wenn SEcal = 2, was bedeutet, daß
das EGR-Ventil gerade vom Aus-Zustand in den An-Zustand
gewechselt hat, werden ein EGR-Direktzufuhrverhältnis EAF und
ein EGR-Abtragverhältnis EBF, welches beim Übergang von EGR-
An zu EGR-Aus angewandt wird, bei Schritten S149 bis S151
berechnet und dann geht das Programm zu einem Schritt S152
weiter.
-
Das EGR-Direktzufuhrverhältnis EA ist als ein Verhältnis
einer Menge von Rückführungsgas, welches direkt oder
unmittelbar in die Verbrennungskammer in einem Zyklus gezogen wird,
zu der Gesamtmenge des Gases, welches das EGR-Ventil 22 in
demselben Zyklus passiert hat, definiert, und das
EGR-Abtrag-Verhältnis EB ist definiert als ein Verhältnis einer
Menge an Rückführungsgas, welches in einem Abschnitt des
Rückführungsdurchgangs 21, auf welchen im folgenden bezug
genommen wird, in dem letzten oder unmittelbar
vorhergehenden Zyklus verbleibt und in dem vorliegenden Zyklus in die
Verbrennungskammer gezogen wird, zu der Gesamtmenge an
Rückführungsgas, welches in dem Abschnitt des
Rückführungsdurchgangs 21 einschließlich des Einlaßrohrs 2 von dem EGR-Ventil
22 zur Verbrennungskammer (hauptsächlich in der Massekammer
21c) in dem letzten Zyklus oder unmittelbar vorhergehenden
Zyklus verblieb. Das EGR-Direktzufuhrverhältnis EA und das
EGR-Abtragverhältnis EB werden jeweils aus einem EA-Kennfeld
und einem EB-Kennfeld, wie in Fig. 7a und 7b gezeigt,
welche gemäß der Motordrehzahl NE und dem
Einlaßrohr-Absolutdruck PBA gesetzt sind in Reaktion auf einen
Motordrehzahlwert NE(τ) und einen Wert des Einlaßrohr-Absolutdrucks
PBA(τ) gelesen, welche in einer der vorliegenden Schleife
vorausgehenden Schleife durch eine Anzahl an
TDC-Signalimpulsen entsprechend der Totzeit τ (im folgenden als "TDC"
bezeichnet) bei Schritten S147, S148 detektiert wurden. Das
heißt "τ" stellt die Totzeit dar, die bei Schritt S133 in
Fig. 3 berechnet wurde. Das EA-Kennfeld und das EB-Kennfeld
bestehen jeweils aus zwei Kennfeldern, eines für die
Hochgeschwindigkeits-V/T und das andere für die
Niedriggeschwindigkeits-V/T, welche in Abhängigkeit von der gewählten
Ventilzeitgebung der Einlaßventile gewählt werden. Der Wert von
τUTDC wird in Reaktion auf den Wert von τ von den
detektierten Werten gelesen, die jeweils z. B. den letzten
TDC-Impulsen entsprechen, die in der Speichereinrichtung 5C
gespeichert sind.
-
Die EGR-Direktzufuhrverhältnisse EAN und EAF beim Übergang
von EGR-Aus zu EGR-An werden jeweils aus einem EAN-Kennfeld
und einem EAF-Kennfeld gelesen (deren Formate ähnlich zu den
in Fig. 7a, 7b gezeigten sind), die gemäß dynamischen
Eigenschaften des Rückführungsgases in entsprechenden
Übergangszuständen in Reaktion auf die NE(t) und PBA(τ) -Werte bei
Schritten S144, S149 gesetzt sind. Die
EGR-Abtrag-Verhältnisse EBN, EBF bei dem Übergang von EGR-Aus zu an und bei
dem Übergang von EGR-An zu Aus werden ähnlich berechnet bei
Schritten S145, S150. Die Kennfeldwerte des EAN-Kennfelds,
des EAF-Kennfelds, des EBN-Kennfelds und des EBF-Kennfelds
werden auf Werte gesetzt, welche die
Reaktionszeitverzögerung des EGR-Ventils 22 kompensieren (eine Zeitspanne
zwischen der Zeit, zu der die ECU 5 ein Steuersignal ausgibt
und der Zeit, zu der das EGR-Ventil zu einer Ventilöffnung
entsprechend dem Befehlswert geöffnet ist).
-
Dann wird bei einem Schritt S152 eine erforderliche
Rückführungsgasmenge (eine ersichtliche Menge an Rückführungsgas,
welches das EGR-Ventil 22 passiert hat) gt durch die
folgende Gleichung (2) berechnet:
-
gt = TIM(τ) · (1 - KEGR(τ)) ... (2)
-
wobei (τ) anzeigt, daß der betreffende Wert ein zuvor
berechneter TTDC-Wert ist.
-
Bei dem nächsten Schritt S153 wird eine tatsächliche
Rückführungs-Gasmenge gin, welche tatsächlich in die
Verbrennungskammer gezogen werden soll, durch Verwendung der
folgenden Gleichung (3) berechnet:
-
gin = EA · gt + EB · gc ...(3)
-
wobei gc eine Menge an Rückführungsgas darstellt, welche
nach Passieren des EGRgr-Ventils in der Massekammer 21C usw.
verbleibt, und bei einem Schritt S155 berechnet wird, auf
welchen im folgenden bezug genommen wird in der Ausführung
des vorliegenden Programms in der letzten Schleife.
-
Bei dem folgenden Schritt S154 wird der
Netto-EGR-Koeffizient KEGRN durch Verwendung der folgenden Gleichung (4)
berechnet:
-
KEGRN = 1 - gin/TIM ...(4)
-
Bei Schritt S155 wird die verbleibende Gasmenge gc durch
Verwendung der folgenden Gleichung (5) berechnet, worauf das
Programm beendet wird:
-
gc = (1 - EA) x gt + (1 - EB) x gc ... (5)
-
wobei gc auf der rechten Seite ein Wert ist, welcher in der
letzten Schleife berechnet wurde.
-
Gemäß dem oben beschriebenen Programm der Fig. 4 werden das
EGR-Direktzufuhrverhältnis EA und das EGR-Abtragverhältnis
EB auf Werte gesetzt, welche die Totzeit bei der Bewegung
des Rückführungsgases (der Zeitspanne zwischen dem
Zeitpunkt, zu dem das Rückführungsgas das EGR-Ventil passiert
und dem Zeitpunkt, zu dem das Gas die Verbrennungskammer
erreicht) und die Reaktionszeitverzögerung bei der Öffnungs/-
Schließfunktion des EGR-Ventils reflektieren, so daß die
tatsächliche Gasmenge gin, welche in die Verbrennungskammer
gezogen wird, erhalten durch Anwenden der EA- und EB-Werte
auf die Gleichung (13), genau die Rückführungsgasmenge
darstellt, welche in die Verbrennungskammer gezogen wird, was
die dynamischen Eigenschaften des Rückführungsgases, d. h.
den Einfluß der Totzeit und der Gasmenge, die in der
Massekammer verbleibt usw. und die dynamischen Eigenschaften des
EGR-Ventils reflektiert. Somit kann die genaue
Basis-Kraftstoffmenge TIM, welche den Einfluß der EGR-Gasrückführung
reflektiert, durch Multiplizieren der Basis-Kraftstoffmenge
TIM durch den Netto-EGR-Koeffizienten KEGRN durch Verwendung
der Gleichung (4) (Schritt S135 in Fig. 3) erhalten werden.
Deshalb kann das Luft/Kraftstoffverhältnis des der
Verbrennungskammer zuzuführenden Gemisches genau auf einen
gewünschten Wert gesteuert werden. Weiterhin bestehen
erfindungsgemäß das TIM-Kennfeld und das EA-Kennfeld und das EB-
Kennfeld jeweils aus zwei Arten von Kennfeldern für die
Hochgeschwindigkeits-V/T und für die
Niedriggeschwindigkeits-V/T, welche in Abhängigkeit von der ausgewählten
Ventilzeitgebung der Einlaßventile gewählt werden. Als Folge
kann ein weiterer akkurater Wert der
Basis-Kraftstoff-Einspritzmenge TIM erhalten werden, welche den Einfluß der
Betriebseigenschaften der Einlaßventile reflektiert,
zusätzlich zu dem Einfluß des Rückführungsgases. Der Grund,
weshalb zwei Arten von Kennfelder für die
Hochgeschwindigkeits-V/T und die Niedriggeschwindigkeits-V/T für jedes der
TIM-Kennfelder und die EA- und EB-Kennfelder bereitgestellt
werden, besteht darin, daß Variationen der
Strömungsgeschwindigkeit des Einlaßfluids durch die Einlaßventile und
die resultierenden Variationen des Drucks in dem Einlaßohr,
welche Teil von Faktoren bilden, welche die Rückführungs-
Gas-Transportparameter bestimmen, auch durch die Öffnungs/-
Schließzeitgebung und Hub der Einlaßventile beeinflußt
werden. Deshalb zeigen sowohl das EGR-Direktzufuhrverhältnis EA
als auch das EGR-Abtragverhältnis EB beide unterschiedliche
Werte je nachdem, ob die Hochgeschwindigkeits-V/T gewählt
wird oder die Niedriggeschwindigkeits-V/T gewählt wird.
Demgemäß sind das EA-Kennfeld und das EB-Kennfeld unter
Berücksichtigung des obengenannten Einflusses der Ventilzeitgebung
gesetzt.
-
Fig. 5 zeigt das Programm zum Berechnen der
Grundzündzeiteinstellung θMAP.
-
Bei einem Schritt S161 wird die Basis-Zündzeiteinstellung
eMAPO für EGR-Aus von einem θMAP-Kennfeld für EGR-Aus
gelesen, welche gemäß der Motordrehzahl NE und dem Einlaßrohr-
Absolutdruck PBA in Reaktion auf die gemessenen NE- und PBA-
Werte gesetzt ist, und bei einem Schritt S162 wird der
Basis-Zündzeitpunkt θMAPT für EGR-An von einem θMAP-Kennfeld
für EGR-An, welcher wie das θMAP-Kennfeld für EGR-Aus
gesetzt ist in Reaktion auf die gemessenen NE- und PBA-Werte
gelesen. Auch das θMAP-Kennfeld für EGR-An und das θMAP-
Kennfeld für EGR-Aus bestehen jeweils aus zwei Kennfeldern,
eines für die Hochgeschwindigkeits-V/T und das andere für
die Niedriggeschwindigkeits-V/T, welche in Abhängigkeit von
der Ventilzeitgebung der gewählten Einlaßventile gewählt
werden.
-
Bei dem nächsten Schritt S163 wird der Basis-Zündzeitpunkt
θMAP durch Verwendung der folgenden Gleichung (6) berechnet:
-
θMAP = (θMAPT - θMAPO) · (1 - KEGRN)
-
/ (1 - KEGR) + θMAPO ...(6)
-
Gemäß der Gleichung (6) bei EGR-Aus trifft KEGRN = 1 zu (da
gin = 0 in der vorherigen Gleichung (4) zutrifft), und da
θMAP = θMAPO, wogegen, wenn EGR-An, wenn KEGR = KEGRN
zutrifft, θMAP = θMAPT, und wenn KEGR # KEGRN zutrifft, wird
BMAP durch lineares Interpolieren des BMAPT-Werts und des
θMAPO-Wertes erhalten. Auf diese Weise wird, wenn EGR-An die
Basis-Zündzeitgebung θMAP durch Verwendung des
Netto-EGR-Koeffizienten KEGRN festgestellt, welcher auf einen Wert
berechnet wurde, welcher die dynamischen Eigenschaften des
EGR-Ventils und die des Rückführungsgases reflektieren und
deshalb kann die Zündzeitgebung akkurat auf einen
gewünschten Wert gesteuert werden.
-
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der
Ventilöffnungsbefehlswert LCMD für das EGR-Ventil 22 auf einen Wert
basierend auf dem EGR-Koeffizienten KEGR gesetzt.
-
Fig. 8a und 8b zeigen ein Programm zur Berechnung der
Kraftstoffeinspritzmenge (Kraftstoffeinspritzperiode) Tout.
Dieses Programm wird nach Erzeugen jedes TDC-Signalimpulses
und synchron zu diesem ausgeführt.
-
Bei einem Schritt S171 wird festgestellt, ob die
Hochgeschwindigkeits-V/T gewählt wurde oder nicht. Wenn die
Antwort auf diese Frage negativ (NEIN) ist, d. h., wenn die
Niedriggeschwindigkeits-V/T gewählt wurde, werden das
Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B für die
Niedriggeschwindigkeits-V/T bei einem Schritt S172
berechnet.
-
Das Direktzufuhrverhältnis A ist als ein Verhältnis einer
Kraftstoffmenge, die in das Einlaßrohr 2 eingespritzt wird,
und direkt oder unmittelbar in eine Verbrennungskammer
gezogen wird zu der Gesamt-Kraftstoffmenge, die in einem Zyklus
eingespritzt wird, definiert, wobei das
Direktzufuhrverhältnis eine Kraftstoffmenge beinhaltet, die von der Innenfläche
des Einlaßrohres 2 durch Verdunstung usw. abgetragen wird,
und in demselben Zyklus in die Verbrennungskammer gezogen
wird. Das Abtrag-Verhältnis B ist als ein Verhältnis einer
von der Innenfläche des Einlaßrohres abgetragenen und in dem
vorliegenden Zyklus in die Verbrennungskammer gezogenen
Kraftstoffmenge zu der Gesamtkraftstoffmenge, welche an der
Innenfläche des Einlaßrohres 2 in dem letzten oder
unmittelbar vorhergehenden Zyklus haftete, definiert. Das
Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B werden jeweils
von einem A-Kennfeld und einem B-Kennfeld gelesen, welche
gemäß der Kühlmitteltemperatur TW und dem
Einlaßrohr-Absolutdruck PBA in Reaktion auf die detektierten TW- und PBA-
Werte gesetzt sind. Das Direktzufuhrverhältnis A und das
Abtragverhältnis B können durch Interpolation, falls
erforderlich, berechnet werden.
-
Bei dem nächsten Schritt S173 werden erste
Korrekturkoeffizienten KA und KB zum Korrigieren des
Direktzufuhrverhältnisses A und Abtragverhältnisses B für die
Niedriggeschwindigkeits-V/T durch Verwendung einer KA-Tabelle und einer KB-
Tabelle für die Niedriggeschwindigkeits-V/T, wie in Fig. 9a
gezeigt, berechnet, wobei die ersten Korrekturkoeffizienten
KA und KB gemäß der Motordrehzahl NE gesetzt sind. Die
ersten Korrekturkoeffizienten KA und KB werden mit steigender
Motordrehzahl NE auf höhere Werte gesetzt.
-
Der Grund, weshalb die Korrekturkoeffizienten KA und KB
dergestalt steigen, wenn die Motordrehzahl NE steigt, besteht
darin, daß das Direktzufuhrverhältnis A und das
Abtragverhältnis B offenbar mit zunehmender
Einlaßluft-Fließgeschwindigkeit in dem Einlaßrohr aufgrund eines Anstiegs der
Motordrehzahl NE steigen.
-
Danach wird bei einem Schritt S174 festgestellt, ob das EGR-
Kennzeichen FEGR den Wert 1 annimmt. Wenn die Antwort
bestätigend (JA) ist, d. h., wenn das EGR-Ventil geöffnet ist,
werden zweite Korrekturkoeffizienten KEA und KEB zum
Korrigieren des Direktzufuhrverhältnisses A und des
Abtragverhältnisses B in Reaktion auf den Netto-EGR-Koeffizienten
KEGRN berechnet, welcher bei Schritt S154 in Fig. 4 bei
einem Schritt S175 berechnet wurde und dann geht das Programm
zu einem Schritt S181 weiter. Die zweiten
Korrekturkoeffizienten KEA und KEB werden z. B. gemäß dem (1-KEGRN) Wert
gesetzt, was in Fig. 10 gezeigt ist.
-
In Fig. 10 zeigt die Abszisse den (1-KEGRN)-Wert an, welcher
gleich gin/TIM gemäß der obengenannten Gleichung (2) ist und
entspricht dem Netto-Rückführungsverhältnis EGRR/RN
(berechnet auf einen Wert, welcher die dynamischen Eigenschaften
des EGR-Ventils 22 und die des Rückführungsgases
reflektiert).
-
Der Grund, weshalb die KEA- und KEB-Werte, wie in Fig. 10
gezeigt, auf kleinere Werte gesetzt werden, wenn das Netto-
Rückführungsverhältnis EGRR/RN größer wird, besteht darin,
daß der Wärmefluß (Menge des Wärmetransfers pro
Einheitsfläche) in dem Einlaßrohr niedriger wird, wenn die
Rückführungsgasmenge steigt, wodurch eine Verdunstung des
Kraft
stoffs in dem Einlaßrohr schwieriger wird.
-
Auch das KEA-Kennfeld und das KEB-Kennfeld bestehen jeweils
aus zwei Kennfeldern, eines für die Hochgeschwindigkeits-V/T
und das andere für die Niedriggeschwindigkeits-V/T, die in
Abhängigkeit der gewählten Ventilzeiteinstellung der
Einlaßventile gewählt werden. Bei Schritt S175 werden die KEA- und
KEB-Kennfelder für die Niedriggeschwindigkeits-V/T gewählt.
-
Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S174 negativ
(NEIN) ist, d. h., wenn FEGR = 0, was bedeutet, daß das EGR-
Ventil geschlossen ist, werden die zweiten
Korrekturkoeffizienten KEA, KEB beide bei einem Schritt S176 auf einen Wert
von 1,0 gesetzt und dann geht das Programm zu Schritt S181
weiter.
-
Wenn die Antwort auf Schritt S171 bestätigend (JA) ist,
werden die Korrekturkoeffizienten KA, KB für die
Hochgeschwindigkeits-V/T auf eine ähnliche Weise zu den oben
beschriebenen Schritten S172, S173 bei Schritten S177 und S178
berechnet, und dann geht das Programm zu einem Schritt S179
weiter. Bei Schritt S177 werden Werte des
Direktzufuhrverhältnisses A und des Abtragverhältnisses B von den A- und
B-Kennfeldern für die Hochgeschwindigkeits-V/T gelesen und
dann werden bei Schritt S178 die Korrekturkoeffizienten KA,
KB für die Hochgeschwindigkeits-V/T durch Verwendung von KA-
und KB-Tabellen für die in Fig. 9b gezeigte
Hochgeschwindigkeits-V/T berechnet.
-
Der Grund dafür, daß zwei Arten von Kennfelder für die
Hochgeschwindigkeits-V/T und die Niedriggeschwindigkeits-V/T
nicht nur für die A- und B-Kennfelder sondern auch für die
KA- und KB-Tabellen vorgesehen sind, besteht darin, daß
Variationen der Flußgeschwindigkeit des Einlaßfluids durch die
Einlaßventile und die resultierenden Variationen des Druckes
innerhalb des Einlaßrohres, welche Teil der Faktoren bilden,
welche die Kraftstofftransportparameter feststellen, auch
durch die Öffnungs/Schließzeitgebung und Hub der
Einlaßventile beeinflußt werden. Deshalb zeigen sowohl das
Direktzufuhrverhältnis A als auch das Abtragverhältnis B
unterschiedliche Werte je nachdem, ob die
Hochgeschwindigkeits-V/T gewählt wird oder die Niedriggeschwindigkeits-V/T
gewählt ist. Demgemäß werden das A-Kennfeld und das
B-Kennfeld und das KA-Kennfeld und das KB-Kennfeld unter
Berücksichtigung des obengenannten Einflusses der Ventilzeitgebung
gesetzt.
-
Bei Schritt S179 (wie in Fig. 8a gezeigt ist), wird
festgestellt, ob das EGR-Kennzeichen FEGR den Wert 1 annimmt oder
nicht 25. Wenn die Antwort auf die Frage bestätigend (Ja)
ist, d. h., wenn das EGR-Ventil geöffnet ist, werden die
zweiten Korrekturkoeffizienten KEA, KEB für das
Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhälnis B bei einem Schritt
S180 in Reaktion auf den EGR-Koeffizienten KEGRN berechnet,
welcher bei Schritt S154 in Fig. 4 ähnlich zu Schritt S175
berechnet wird, worauf das Programm zu Schritt S181
weitergeht. Die zweiten Korrekturkoeffizienten KEA, KEB werden
gemäß dem Wert (1 - KEGRN) ähnlich zu Fig. 10 gesetzt. Bei
Schritt S180 werden die KEA, KEB-Kennfelder für die
Hochgeschwindigkeits-V/T gewählt.
-
Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes S179 negativ
(Nein) ist, d. h., wenn FEGR = 0, was bedeutet, daß das EGR-
Ventil 22 geschlossen ist, werden die zweiten
Korrekturkoeffizienten KEA, KEB beide bei einem Schritt S176 auf 1,0
gesetzt und das Programm geht dann zu Schritt S181 weiter.
-
Bei Schritt S181 werden die korrigierten Werte Ae und Be des
Direktzufuhrverhältnisses A und des Abtragverhältnisses B
durch Verwendung der folgenden Gleichungen (7) und (8)
berechnet. Weiterhin werden Werte (1 - Ae) und (1 - Be) bei
einem Schritt S182 berechnet, worauf das Programm zu einem
Schritt S183 weitergeht:
-
Ae = A · KA · KEA ... (7)
-
Be = B · KB · KEB ... (8)
-
Die dergestalt berechneten Werte Ae, (1 - Ae) und (1 - Be)
werden in dem RAM-Speicher der ECU 5 zur Verwendung bei der
Ausführung des in Fig. 11 gezeigten Programms gespeichert,
was im folgenden beschrieben wird.
-
Fig. 11 zeigt das Programm zum Berechnen der Einlaßrohr-
Kraftstoffhaftmenge TWP(N).
-
Bei einem Schritt S21 wird festgestellt, ob die vorliegende
Ausführungsschleife dieses Programms in eine Zeitspanne nach
dem Start der Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge Tout
und vor Beendigung der Kraftstoffeinspritzung fällt (im
folgenden als Einspritzsteuerperiode bezeichnet). Wenn die
Antwort bestätigend (Ja) ist, wird ein erstes Kennzeichen
FCTWP(N) auf einen Wert von 0 bei einem Schritt S32 gesetzt,
worauf das Programm beendet wird. Wenn die Antwort bei
Schritt S21 negativ (Nein) ist, d. h., wenn die vorliegende
Schleife nicht in der Einspritzsteuerperiode liegt, wird bei
einem Schritt S22 festgestellt, ob das erste Kennzeichen
FCTWP(N) gleich 1 ist oder nicht. Wenn die Antwort
bestätigend (Ja) ist, d. h., wenn FCTWP(N) = 1, springt das Programm
zu einem Schritt S31, wohingegen, wenn die Antwort negativ
(Nein) ist, d. h. wenn FCTWP(N) = 0, wird bei einem Schritt
S23 festgestellt, ob die Kraftstoffzufuhr des Motors
unterbrochen ist oder nicht (Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr).
-
Wenn die Kraftstoffzufuhr des Motors nicht unterbrochen ist,
wird die Einlaßrohr-Kraftstoff-Haftmenge TWP(N) bei einem
Schritt S24 durch Verwendung der folgenden Gleichung (9)
berechnet, dann wird ein zweites Kennzeichen FTWPR(N) auf
einen Wert von 0 gesetzt und das erste Kennzeichen FCTWP(N)
wird bei Schritten S30 und S31 auf einen Wert von 1 gesetzt,
worauf das Programm beendet wird:
-
TWP(N) = (1 - Be) · TWP(N) (n - 1) +
(1 - Ae) · (Tout(N) - TV) .... (9)
-
wobei TWP(N) (n - 1) einen Wert von TWP(N), welcher bei dem
letzten mal erhalten wurde und Tout(N) einen aktualisierten
oder neuen Wert der Kraftstoffeinspritzmenge Tout darstellt,
welcher durch das Programm der Fig. 8 berechnet wurde. Der
erste Term auf der rechten Seite entspricht einer
Kraftstoffmenge, die an der Innenfläche des Einlaßrohres 2
verbleibt, ohne in die Verbrennungskammer gezogen zu werden,
von dem Kraftstoff, welcher zuvor an der Innenfläche des
Einlaßrohres 2 haftete, und der zweite Term auf der rechten
Seite entspricht einer Kraftstoffmenge, welche erneut an der
Innenfläche des Einlaßrohres 2 des neu eingespritzten
Kraftstoffs haftet.
-
Wenn die Antwort bei Schritt S23 bestätigend (Ja) ist, d. h.,
wenn die Kraftstoffzufuhr des Motors unterbrochen ist, wird
bei einem Schritt S25 festgestellt, ob das zweite
Kennzeichen FTWPR(N) auf einen Wert von 1 gesetzt wurde oder nicht.
Wenn die Antwort bestätigend (Ja) ist, d. h., wenn FTWPR(N) =
1, springt das Programm zu dem Schritt S31. Wenn die Antwort
negativ (Nein) ist, d. h., wenn FTWPR(N) = 0, wird die
haftende Kraftstoffmenge TWP(N) durch Verwendung der folgenden
Gleichung (10) bei einem Schritt S26 berechnet und dann geht
das Programm zu einem Schritt S27 weiter:
-
TWP(N) = (1 - Be) · TWP(N) (n - 1) ... (10)
-
Die Gleichung (10) ist identisch mit Gleichung (9), außer,
daß der zweite Term auf der rechten Seite fehlt. Der Grund
hierfür besteht darin, daß es aufgrund einer
Kraftstoffunterbrechung keinen neuen Kraftstoff gibt, welcher an der
Innenfläche des Einlaßrohres haftet.
-
Bei Schritt S27 wird festgestellt, ob der berechnete
TWP(N)-Wert größer ist als ein sehr kleiner vorbestimmter
Wert TWPLG. Wenn die Antwort bestätigend (Ja) ist, d. h.,
wenn TWP(N) > TWPLG, geht das Programm zu dem nächsten
Schritt S30. Wenn die Antwort negativ (Nein) ist, d. h., wenn
TWP(N) < TWPLG, wird der TWP(N)-Wert bei einem Schritt S28 auf
einen Wert von 0 gesetzt und dann wird das zweite
Kennzeichen FTWPR(N) bei einem Schritt S29 auf einen Wert von 1
gesetzt, worauf das Programm zu Schritt S31 weitergeht.
-
Gemäß dem oben beschriebenen Programm der Fig. 11 kann die
Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge TWP(N) akkurat berechnet
werden. Darüberhinaus kann eine angemessene Kraftstoffmenge der
Verbrennungskammer jedes Zylinders zugeführt werden, was die
Kraftstoffmenge reflektiert, welche an der Innenfläche des
Einlaßrohres 2 haftet sowie die Kraftstoffmenge, die von der
haftenden Menge abgetragen wird.
-
Die Kraftstoffeinspritzmenge Tout wird auf der Basis der
dergestalt berechneten Ae- und Be-Werte bei Schritten S183
bis S189 in Fig. 8b berechnet.
-
Bei einem Schritt S183 (wie in Fig. 8b gezeigt) wird
festgestellt, ob der Motor gerade gestartet wird oder nicht. Wenn
die Antwort bestätigend (Ja) ist, wird die
Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis einer Grundkraftstoffmenge Ti zur
Verwendung beim Starten des Motors berechnet, und dann wird
das Programm beendet. Wenn die Antwort auf die Frage des
Schrittes S183 negativ (Nein) ist, d. h., wenn der Motor
nicht gestartet wird, wird eine erforderliche
Kraftstoffmenge TCYL(N) für jeden Zylinder, welche keinen additiven
Korrekturterm Ttotal beinhaltet, auf den später bezug genommen
wird, durch Verwendung der folgenden Gleichung (11) bei
einem Schritt S185 berechnet:
-
Tcyl(N) = TiM · Ktotal(N) ... (11)
-
wobei (N) eine Nummer darstellt, welche dem Zylinder
zugeordnet ist, für welchen die erforderliche Kraftstoffmenge
Tcyl berechnet wird. TiM stellt eine Basis-Kraftstoffmenge
dar, welche angewandt wird, wenn der Motor unter normalen
Betriebsbedingungen ist (d. h. Betriebsbedingungen, die sich
von den Startbedingungen unterscheiden) und wird in Reaktion
auf die Drehzahl NE und den Einlaßrohr-Absolutdruck PBA
berechnet. Ktotal(N) stellt das Produkt aller
Korrekturkoeffizienten (z. B. ein kühlmitteltemperatur-abhängiger
Korrekturkoeffizient KTW und ein Magerungs-Korrekturkoeffizient KLS),
welche auf der Basis der Motorbetriebs-Parametersignale von
verschiedenen Sensoren ausschließlich eines Luft/Kraftstoff-
Verhältnis-Korrekturkoeffizienten KO2, welcher auf der Basis
eines Ausgangssignals von dem O&sub2;-Sensor 15 berechnet wird,
berechnet werden.
-
Außerdem wird die Basis-Kraftstoffmenge TiM bei Schritt S185
in Fig. 5b an den normalen Betrieb des Motors angewandt
(nicht beim Starten des Motors) und auf der Basis der
Motordrehzahl NE und des Einlaßrohr-Absolutdrucks PBA sowie in
Reaktion auf die Abgas-Rückführungsmenge und die
Ventilzeitgebung der Einlaßventile auf eine Weise berechnet, welche
die dynamischen Eigenschaften des EGR-Ventils und die des
Rückführunsgases (Schritte S109, S116 und S120 in Fig. 2 und
Schritt S135 in Fig. 3) reflektiert.
-
Weiterhin wird die Einlaßrohr-Kraftstoffhaftmenge TWP in
Schritt S186 durch das Programm der Fig. 11 berechnet.
-
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben
beschrieben, werden die zweiten Korrekturkoeffizienten KEA, KEB in
Reaktion auf die Netto-Rückführungsrate EGRR/RN (= 1 -
KEGRN) berechnet, welche unter Berücksichtigung der
dynamischen Eigenschaften des EGR-Ventils und denen des
Rückführungsgases berechnet werden und dann werden das
Direktzufuhrverhältnis A und das Abtragverhältnis B durch die
berechneten zweiten Korrekturkoeffizienten KEA, KEB
korrigiert. Als Folge kann eine akkurate Korrektur des
Direktzufuhrverhältnisses und des Abtragverhältnisses auf eine Weise
erzielt werden, welche die Reaktionszeitverzögerung des EGR-
Ventils und den Einfluß des Rückführungsgases reflektiert,
welches zwischen dem EGR-Ventil und der Verbrennungskammer
verbleibt, wodurch es möglich wird, eine akkurate
Kraftstoffzufuhrmenge zu berechnen, welche den Einfluß des
Rückführungsgases kompensiert und somit das
Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines den Verbrennungskammern der Zylinder
zugeführten Gemisches auf einen gewünschten Wert akkurat steuert.
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Außerdem werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die
Kennfelder, die für die Korrektur verwendet werden, in
Abhängigkeit der gewählten Ventilzeitgebung der Einlaßventile
gesetzt und das Direktzufuhrverhältnis A und das
Abtragverhältnis B werden durch Verwendung dieser Kennfelder
korrigiert. Deshalb ist es möglich, die Kraftstoffmenge, die an
der Innenfläche des Einlaßrohres haftet, unabhängig von der
gewählten Ventilzeitgebung zu schätzen, um hierdurch
weiterhin das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen gewünschten
Wert zu steuern.
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Die zweiten Korrektur-Koeffizienten KEA, KEB können auf der
Basis der Rückführungsrate EGRR/R (= 1 - KEGR : KEGR ist der
EGR-Koeffizient, berechnet bei Schritt S132 in Fig. 3) oder
des Ventilöffnungs-(Hub)-Befehlswerts LCMD des EGR-Ventils
22 oder der tatsächlichen Ventilöffnung (Hub) LACT, gemessen
von dem Hubsensor 23 anstelle der Netto-Rückführungsrate
EGRR/RN berechnet werden. Darüberhinaus können die zweiten
Korrekturkoeffizienten KEA, KEB auf der Basis einer Flußrate
von Abgasen berechnet werden, welche in dem
Abgasrückführungsdurchgang 21 fließen, was von einem in dem Durchgang 21
vorgesehenen Flußmesser gemessen wird. Kurz gesagt, können
die Korrekturkoeffizienten von einem beliebigen detektierten
Parameter oder einem beliebigen geschätzten Parameter,
welcher die Rückführungsgasmenge anzeigt, berechnet werden.
Sogar durch diese alternativen Verfahren kann die berechnete
Kraftstoffeinspritzmenge den Einfluß der
Rückführungsgasmenge reflektieren, wodurch eine akkurate
Luft/Kraftstoff-Ver
hältnis-Steuerung möglich wird, welche den Einfluß des
Rückführungsgases kompensiert. Jedoch kann bei dem oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel die Berechnung der
Korrekturkoeffizienten KEA, KEB auch die dynamischen Eigenschaften
des EGR-Ventils und die des Rückführungsgases reflektieren,
welche eine akkurate Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung
selbst dann sicherstellen können, wenn das EGR-Ventil in
einem Übergangszustand ist, wo es von einer geöffneten
Position in eine geschlossene Position oder umgekehrt übergeht.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben
beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, es können verschiedene
Modifikationen desselben im Rahmen der beiliegenden
Ansprüche erfolgen. Die Kraftstoffkorrektur erfolgt z. B. auf der
Basis der Ventileinstellung der Einlaßventile, kann jedoch
auch aufgrund der Ventileinstellung der Auslaßventile sowie
der Ventilzeitgebung der Einlaßventile erfolgen.