DE69620670T2

DE69620670T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE69620670T2
Application number: DE69620670T
Authority: DE
Inventors: Kousei Maebashi; Noritaka Matsuo; Michihisa Nakamura
Original assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Co Ltd
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2016-05-14
Also published as: DE69620670D1; US5715794A; EP0742359A2; EP0742359A3; EP0742359B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage zumindest eines erfaßten Brennkammerdruckes, wobei zumindest ein Brennkammerdruck an einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende eines Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes eines Kolbens erfaßt wird, und/oder bei Kurbelwinkeln nahe bei oder an dem oberen Totpunkt des Kolbens und bei Kurbelwinkeln nach dem Totpunkt und vor dem Beginn des folgenden Auslaßhubes des Kolbens, das die Brennkammerdruckdaten zum Steuern des Motorbetriebes verwendet, und eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer Zylindereinheit, die einen gleitend hin- und hergehenden Kolben, verbunden mit einer Kurbelwelle, einem Motordrehzahlerfasser, einem Kubelwinkelerfasser und einem Brennkammerdruckerfasser, aufnimmt.
Solch ein Verfahren oder eine Brennkraftmaschine ist aus der EP- A- 0 370 594 bekannt.
Die Verbrennung neigt in den Fällen beeinträchtigt zu werden, in denen mageres Verbrennen oder EGR (Abgasrückführung) in Motoren für die Zwecke, bezogen auf das Verbessern der Kraftstoffökonomie oder auf die Abgasemissionen, verwendet wird. Dabei kann die instabile Verbrennung große Schwankungen in der Ausgangsleistung verursachen, die die Fahrfähigkeit negativ beeinflußt. Eine Technologie ist im Stand der Technik bekannt, bei der das Luft-/Kraftstoffverhältnis oder der Betrag von EGR auf der Grundlage des Berechnens des Drehmomentes der Motorwelle, oder der entsprechenden PMI (angezeigter, mittlerer wirksamer Druck) steuert. Eine Drehmomentschwankungs- Steuervorrichtung, eingeschlossen in diese Technologie nach dem Stand der Technik, wird in der Japanischen Patentanmeldungsmitteilung Hei 4- 214947 (1992) gezeigt. Die in dieser Anmeldung gezeigte Steuervorrichtung erfaßt den Verbrennungsdruck an einem bestimmten Erfassungszeitpunkt für jeden der Zylinder und berechnet dann das Wellendrehmoment auf der Grundlage nach den erfaßten Werten. In diesem Fall wird ein Erfassungssignal von dem Kubelwinkelerfasser verwendet, um den Verbrennungsdruck an fünf Kurbelwinkeln zu erfassen: BTDC 155 Grad CA (155 Grad vor dem oberen Totpunkt- Kurbelwinkel), (2) ATDC 5 Grad CA (5 Grad nach dem oberen Totpunkt- Kurbelwinkel), (3) ATDC 20 Grad CA, (4) ATDC 35 Grad CA, und (5) ATDC 50 Grad CA, und das Wellendrehmoment wurde auf der Grundlage dieser erfaßten Werte berechnet. In diesem Falle absorbierte das (1) BTDC 155 Grad CA (CA = Kurbelwinkel) Verbrennungsdrucksignal einige der Schwankungen und wurde als der Basiswert verwendet, so daß dies im wesentlichen die Grundlage für die Berechnung des Wellendrehmomentes für jeden Zylinder an jedem der vier Kurbelwinkel (2) bis (5) ist.

Probleme, die durch diese Erfindung gelöst werden sollen

Da jedoch die Verbrennung für jeden Takt vor dem oberen Totpunkt (BTDC) beginnt, wirkt der Verbrennungsdruck auf den Kolben wie eine Last. Deswegen, wenn das Wellendrehmoment berechnet wird, im wesentlichen nur aus dem Verbrennungsdruck ATDC (nach dem Totpunkt), wie in der oben angeführten Anmeldung, dann werden die berechneten Werte deutlich höher, als das tatsächlich erzeugte Drehmoment. Außerdem, selbst wenn wir annehmen, daß die Druckveränderung innerhalb der Brennkammer vor dem oberen Totpunkt und nach dem Totpunkt konstant bleibt, würde sich der Verbrennungszustand in Funkenzündungsmotoren entsprechend des Zündzeitpunktes, der Menge von Kraftstoff und dem Luft-/Kraftstoff- Verhältnisses ändern. In Dieselmotoren, die durch Verdichtung gezündet werden, wird der Verbrennungszustand durch den Zündzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, die Menge des eingespritzten Kraftstoffes, den Kraftstoffeinspritzdruck und das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis beeinflußt. Deswegen, wenn einzig der Verbrennungsdruck nach dem oberen Totpunkt beim Berechnen des Wellendrehmomentes verwendet wird, ist es nicht möglich jede Veränderung in der Arbeitslast vor dem oberen Totpunkt zu berechnen, die durch eine Vielzahl von Verbrennungszuständen verursacht wird, und demzufolge ist es unmöglich, das Wellendrehmoment genau zu berechnen. Z. B., wenn gerade das EGR ausgeführt wird, wenn gerade ein sehr mageres Luft-/Kraftstoff- Verhältnis für die Verbrennung verwendet wird, sind Abweichungen in der Veränderung zwischen den Verbrennungstakten geneigt aufzutreten; dies macht die Arbeitslast vor dem oberen Totpunkt ebenso gut für Schwankung anfällig. Demzufolge, wenn der Motor auf der Grundlage dieses Wellendrehmomentes gesteuert wird, ist es schwierig, eine genaue Steuerung des Zündzeitpunktes oder des Luft-/Kraftstoff- Verhältnisses zu implementieren.
Insbesondere, wenn gerade das EGR ausgeführt wird, kann das Verbrennungsverfahren des Magerverbrennungs- Typs große Veränderungen in der Ausgangsleistung über jeden Verbrennungstakt verursachen.
Wenn das Luft-/Kraftstoff Verhältnis und die Menge von EGR (Abgasrückführung) gesteuert werden, um die Ausgangsleistung auf der Grundlage des angezeigten mittleren Druckes zu maximieren, gibt es Fälle, bei denen die Verbrennung zu schnell stattfindet und die NO&sub2;-Emissionen in der Abgasanlage erhöhen, oder führt, wenn ein stabiler Verbrennungszustand nicht erhalten werden kann, zu schwankenden Umdrehungen pro Minute, etc., dieses Verfahren ist vom Standpunkt, eine Verbrennung zu erhalten, die geringere Abgasemissionen und stabilere Verbrennung hat, nicht immer geeignet.
Außerdem gibt es mit dem vorerwähnten Stand der Technik Probleme das Verbrennungsverhältnis ausreichend zu steuern.
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren des Steuern des Betriebes einer Brennkraftmaschine, wie oben angezeigt, zu schaffen, sowie eine verbesserte Brennkraftmaschine, wie oben angezeigt, die den Gebrauch der Parameter, berechnet auf der Grundlage der erfaßten Motorbetriebszustände, erleichtert, die so nahe wie möglich den tatsächlichen Parametern zum Steuern des Betriebes der Brennkraftmaschine sind.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe für ein Verfahren, wie oben angezeigt, gelöst, indem das tatsächliche Verbrennungsverhältnis auf der Grundlage des Brennkammerdruckes berechnet wird und daß dieser Wert als ein Steuerparameter verwendet wird ein vorbestimmtes Ziel- Verbrennungsverhältnis durch Verwendung einer Rückkopplungssteuerung zu erreichen.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einer Zylindereinheit gelöst, die einen gleitbar hin- und hergehbaren Kolben aufnimmt, verbunden mit einer Kurbelwelle, einem Motordrehzahlerfasser, einem Kurbelwinkelerfasser und einem Brennkammer- Drucksensor, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens von Anspruch 1, wobei eine Steuereinrichtung, die auf der Grundlage von zugeführten Signalen der verschiedenen Erfasser in der Lage ist zum Berechnen der Steuerschritte für den Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzung durch Berechnung der Verbrennungsrate und/oder des angezeigten, durchschnittlich effektiven Druckes (PMI) auf der Grundlage eines Brennkammerdruckes, erfaßt an einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes eines Kolbens, und/oder an einem Kurbelwinkel nahe zu oder an einer oberen Totpunktposition des Kolbens, und an Kurbelwinkeln nach der Totpunktposition und vor dem Beginn des anschließenden Auslaßhubes des Kolbens und um die Brennkammerdruckdaten zum Steuern des Motorbetriebes zu verwenden, wobei die Steuervorrichtung außerdem in der Lage ist die tatsächliche Verbrennungsrate auf der Grundlage der Brennkammerdrücke zu berechnen und daß dieser Wert als ein Steuerparameter verwendet wird, eine vorbestimmte Ziel- Verbrennungsrate durch Verwenden der Rückkopplungssteuerung zu beobachten.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung können die Brennkammerdruckdaten verwendet werden die Motorausgangsleistung im Zeitraum des angezeigten durchschnittlich effektiven Druckes zu berechnen und/oder um die Verbrennungsrate an dem oberen Totpunktposition eines bestimmten Kurbelwinkels, nahe an der oberen Totpunktposition, zu berechnen.
Nach der Erfindung kann der angezeigte durchschnittlich effektive Druck durch die Verwendung der folgenden Näherungsgleichung berechnet werden:
während die Verbrennungsrate auch durch die folgende Näherungsgleichung berechnet werden kann:
oder durch die Verwendung der Gleichung:
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden die Brennkammerdrücke an zumindest sechs unterschiedlichen Kurbelwinkeln erfaßt, wobei der erste der Kurbelwinkel sein kann, wenn der Kolben an seiner unteren Totpunktposition ist, der zweite kann ein Kurbelwinkel nach der Zündung, aber vor der oberen Totpunktposition des Kolbens sein und der dritte bis sechste kann ein Kurbelwinkel an der oberen Totpunktposition innerhalb des Arbeitshubes des Kolbens sein.
Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in weiteren abhängigen Ansprüchen niedergelegt.
Um den PMI zu berechnen ist es notwendig, den Brennkammerdruck an einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes zu erfassen, außerdem in der Nähe des oberen Totpunktes des Verdichtungshubes und vor dem oberen Totpunkt, und zwischen dem Verdichtungshub und dem Ausdehnungshub in dem Bereich des oberen Totpunktes, aber nach dem oberen Totpunkt. In diesem Fall, was durch den Kurbelwinkel bestimmt wird, daß liegt zwischen dem Ende des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes, ist der Kurbelwinkel bei dem der Druck innerhalb der Brennkammer, sich dem atmosphärischen Druck nähernd, sein niedrigstes Niveau erreicht, z. B. bei oder nahe dem unteren Totpunkt. D. h., in Viertaktmotoren, nach dem Zünden, veranlaßt der Auslaßhub, der vom unteren Totpunkt beginnt, das Verbrennungsgas innerhalb der Brennkammer, um bis zu dem Bereich des oberen Totpunktes, bei dem der Druck in der Brennkammer nahe des atmosphärischen Druckes abgesenkt wurde, ausgestoßen zu werden. In dem Einlaßhub, unmittelbar nach dem oberen Totpunkt, wird der Druck bei nah- atmosphärischen Niveaus aufrechterhalten, wenn die Frischluft gerade eingeführt wurde. Unmittelbar nach dem unteren Totpunkt beginnt sich der Druck in dem Verdichtungshub allmählich zu erhöhen. Somit braucht der Druck innerhalb der Brennkammer, um erfaßt zu werden, an einem Punkt, der innerhalb eines Bereiches ist, bei dem der Druck innerhalb der Brennkammer an seinem niedrigsten Niveau ist, nahezu atmosphärischen Druck. Andererseits, in Zweitaktmotoren, nach dem Zünden, geht der Kolben abwärts und der Druck nimmt ab, und dann, wenn die Auslaßöffnung geöffnet ist, senkt sich der Druck innerhalb der Brennkammer weiter ab. Wenn die Spülöffnung geöffnet wird, wird frische Luft aus der Kurbelkammer eingeleitet und der Druck ist nahe dem atmosphärischen Druck. Mit der Auslaßöffnung, die an dem unteren Totpunkt offen bleibt, geht der Kolben nach oben und die Spülöffnung wird geschlossen, gefolgt durch Schließen der Auslaßöffnung. Die Verdichtung beginnt und im Ergebnis beginnt sich allmählich der Druck zu erhöhen. D. h., was gemeint ist, durch "zwischen dem Ende des Auslaßhubes und ciem Beginn des Verdichtungshubes" ist jenes Intervall, nachdem die Auslaßöffnung geöffnet worden ist und das Auslassen begonnen wurde, von, wenn die Spülöffnung geöffnet wird und nachdem die Einlaßluft begonnen hat, zu der Zeit, wenn die Verdichtung mit dem Schließen der Auslaßöffnung beginnt.
Nach der Verdichtung findet die Funkenzündung statt, unmittelbar bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht. Außerdem wird der Druck in der Brennkammer an dem oberen Totpunkt oder danach wieder erfaßt, vorzugsweise an einer Mehrzahl von Punkten.
Somit wird der Druck an einer Mehrzahl von Punkten n (z. B. sechs Punkte) während jedes Verbrennungstaktes bei einem Kurbelwinkel zwischen dem Beenden des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes erfaßt, bei einem Kurbelwinkel, der nahe, aber vor dem oberen Totpunkt ist. Der PMI kann berechnet werden durch die folgenden erste oder Näherungsgleichung:
PMI = C + C1·(P1 - P0) + C2·(P2 - P0) + ... + Cn· (Pn - P0)
Wie aus der obigen Gleichung gesehen werden kann, wird der PMI durch Multiplizieren einer vorbestimmten Konstante C als C1 bis Cn durch die Druckdaten P1 bis Pn berechnet. Hier ist P0 der Punkt, an dem der Brennkammerdruck an dem atmosphärischen Druckniveau ist (der nahe dem BDC- Kurbelwinkel ist, wie nachstehend beschrieben wird). Um den Ausgangssignalversatz für den Mittendrift etc. zu korrigieren, wird er von den verschiedenen Druckwerten P1 bis Pn subtrahiert. P1 ist der Druck in der Brennkammer bei dem Kurbelwinkel, der nahe dem oberen Totpunkt, aber vor dem oberen Totpunkt ist. P2 bis Pn sind Brennkammerdrücke bei den Kurbelwinkeln, die nahe dem oberen Totpunkt sind, aber nach dem oberen Totpunkt. Somit ist es möglich, durch Verwenden einer einfachen Näherungsgleichung erster Ordnung in einer kurzen Zeitdauer einen Wert genau zu berechnen, der angenähert der tatsächliche Wert ist. Demgemäß kann dann dieser PMI verwendet werden den Zündzeitpunkt für den Motor oder das Luft/Kraftstoff Verhältnis zu berechnen, um das Motorverhalten zu verbessern und Schwankungen der Ausgangsleistung zu verhindern, durch genaues dem Betriebszustand Folgen, wenn EGR gerade unter Magerbrenn- Verbrennung ausgeführt wird. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit in Bezug zu mehreren Ausführungsbeispielen derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen:
Fig. 1 ein strukturelles Schaubild der vorliegenden Erfindung ist, angewandt auf einen Viertaktmotor;
Fig. 2 ein Diagramm des Brennkammerdruckes in dem Motor von Fig. 1 ist;
Fig. 3 ein Hauptroutine- Fließdiagramm für die Steuerung des Motors dieser Erfindung ist;
Fig. 4 ein Subroutine- Fließdiagramm für die Steuerung des Motors dieser Erfindung ist;
Fig. 5 ein strukturelles Schaubild der vorliegenden Erfindung ist, angewandt auf einen Zweitaktmotor;
Fig. 6 ein Diagramm des Brennkammerdruckes in dem Motor von Fig. 5 ist;
Fig. 7 ein weiteres Diagramm des Brennkammerdruckes ist, das ein Berechnungsbeispiel veranschaulicht und Fig. 7b zeigt einen Teil von Fig. 7a, das ein Interpolationsintervall veranschaulicht; und
Fig. 8 zeigt ein zu Fig. 7a ähnliches Diagramm für ein weiteres Berechnungsbeispiel.
Fig. 1 ist strukturelles Schaubild eines Mehrzylinder- Viertaktmotores mit Zündkerzenzündung, auf den die vorliegende Erfindung angepaßt worden ist. Der Motor ist zusammengesetzt aus einem Kurbelgehäuse 2, das eine Zylindereinheit 3 und einen auf ihr montierten Zylinderkopf hat. Die Kolben 7 innerhalb der Zylindereinheit 3 sind bewegbar mittels der Pleuelstangen 8 installiert, die sie mit der Kurbelwelle 9 verbinden. Ein Zahnkranz 10 mit einer bestimmten Anzahl von Zähnen ist mit der Kurbelwelle 9 verbunden. Der Zahnkranz ist weiter mit einem Kurbelwinkelsensor 11 ausgerüstet, der sich doppelt, als ein Motorumdrehungsensor (RPM), der die Drehposition des Zahnkranzes für den Kurbelwinkel erfaßt und der die Umdrehung RPM des Motors mißt. Die Brennkammern 13 sind zwischen dem Zylinderkopf 4 und dem Kolben 7 gebildet. Der Brennkammerdrucksensoren 5, die den Brennkammerdruck innerhalb der Brennkammern 13 erfassen, sind auf dem Zylinderkopf montiert. Ein Kühlmantel ist an dem Zylinderkopf 4 und dem Zylinderkörper 3 in angemessenen Positionen gebildet. Die Brennkammern 13 haben Öffnungen, die zu einem Auslaßkanal 15 und einem Lufteinlaßkanal 16 verbunden sind, und die Auslaßventile 17 und die Einlaßventile 18 sind jeweils darin montiert. Eine katalytische Abgasnachbehandlungsanlage 23, die einen Drei- Element- Katalysator, etc., zum Reinigen der Abgasemissionen enthält, ist in dem Abgaskanal 15 installiert, und ein Schalldämpfer24 ist am Ende montiert. In dem Abgaskanal 15 sind auch ein Sauerstoffkonzentrationssensor (O&sub2; - Sensor) 25 und ein Abgastemperatursensor 120 installiert, und diese sind mit der Steuereinheit 12 verbunden.
Temperatursensoren 26, die an dem Zylinderkopf 4 montiert sind, sehen eine Temperaturinformation bezüglich der Brennkammern 13 zu der Steuereinheit 12 vor. Ein katalytischer Temperatursensor 150 ist auch an der katalytischen Abgasnachbehandlungsanlage 23 montiert, und ist auch mit der Steuereinheit 12 verbunden. Die Steuereinheit 12 empfängt auch eine Information am Beginn der Motorantiebssteuerung von dem Motorschlüsselschalter 43.
Andererseits ist der Lufteinlaßkanal 16 durch einen Lufteinlaßverteiler 28 zu den verschiedenen Zylindern verbunden. Es gibt einen in dem Lufteinlaßverteiler montierten Lufteinlaß- Drucksensor 32, der die Information nach dem Druck in dem Lufteinlaßrohr zu der Steuereinheit sendet. Es gibt auch ein EGR- Rohr 153, das dieses Lufteinlaßverteilerrohr 28 mit dem Abgaskanal 15 verbindet. Ein EGR- Einstellventil 151, das mit der Steuereinheit 12 verbunden ist, ist in diesem EGR- Rohr montiert. Der Lufteinlaßverteiler 28 ist zu dem Luftreiniger 35 mittels eines Lufteinlaßkanales 33 verbunden. Ein Lufteinlaß- Temperatursensor 36 ist in diesem Luftreiniger 35 montiert und er sendet die Information nach der Lufteinlaßtemperatur zu der Steuereinheit 12. Ein Lufteinlaßregler 30, der ein Drosselventil 29 enthält, ist auch in dem Lufteinlaßrohr 33 montiert. Ein Drosselöffnungssensor 31 ist an dem Drosselventil montiert, und dieser Drosselöffnungssensor 31 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. Es gibt einen Drosselventil- Bypasskanal 37 in diesem Lufteinlaßreglerbereich 30 des Lufteinlaßrohres 33 platziert, und ein Bypasskanal- Öffnungseinstellventil 38 ist mit der Steuereinheit 12 verbunden. Es gibt in dem Lufteinlaßkanal 33 einen Ansaugluftströmungssensor 34 vom Wärmewellen- Typ, der die Lufteinlaßinformation zu der Steuereinheit 12 sendet.
Einspritzventile 105 sind in dem Lufteinlaßkanal 16 stromauf der Lufteinlaßventile für jede der Zylinder- Lufteinlaßöffnungen montiert. Der Einspritzer 105 sind mit der Steuereinheit 12 verbunden, die ihm Signale nach der optimalen Menge von eingespritztem Kraftstoff auf der Grundlage des Betriebszustandes dies Motors sendet. Der Kraftstoff wird zu jedem Einspritzer 105 durch mit jedem Zylinder verbundene Kraftstoffleitungen 101a gesendet. Die Kraftstoffleitungen 101a verzweigen von der Kraftstoffverteilungsleitung 104 weg, d. h., werden mit Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 100 durch eine Kraftstoffpumpe 103 durch einen in der Kraftstoffleitung 101a installierten Kraftstofffilter 102 zugeführt. Kraftstoff, der nicht durch die Einspritzer 105 eingespritzt wird, wird zu dem Kraftstofftank 100 mittels der Kraftstoffrückführleitung 107 zurückgeführt. Ein Regler 106 ist in der Kraftstoffrückführleitung 107 montiert, der einen konstanten Kraftstoffeinspritzdruck aufrechterhält.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das den Brennkammerdruck für einen Verbrennungstakt des vorhergehenden Viertaktmotors zeigt. Der Kurbelwinkel erscheint auf der horizontalen Achse, während der Brennkammerdruck auf der vertikalen Achse gezeigt wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Druck in der Brennkammer P0 bis PS an sechs Punkten erfaßt, in dem Diagramm bei den Kurbelwinkeln a0 bis a5 angezeigt. Diese Druckwerte sind die Basis zum Berechnen des PMI (angezeigter, mittlerer effektiver Druck) und des Verbrennungsverhältnisses. a0 ist die untere Totpunktposition (BDC), bei der der Einlaß den Übergang zur Verdichtung vollzieht, an dem Punkt ist der Druck ungefähr derselbe, wie der atmosphärische Druck. a 1 ist in Bezug zu S nach der Funkenzündung, aber an einem Kurbelwinkel vor dem oberen Totpunkt (TDC). Die vier Punkte a2 bis a5 sind Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt, die innerhalb des Arbeitshubes sind. Der PMI und die Verbrennungsraten werden, wie nachstehend beschrieben, auf der Grundlage dieser Druckdaten an diesen verschiedenen Punkten berechnet.
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm des Hauptprogrammes, verwendet um die verschiedenen Betriebszustände des Motors, einschließlich der Berechnung des Drehmomentes und der Verbrennungsrate zu steuern. Die Schritte werden nachstehend beschrieben.
Schritt S1: Eine Bestimmung wird vorgenommen, ob der Hauptschalter während des Motorbetriebes, um den Motor auszuschalten, ausgeschaltet worden ist, ob oder ob nicht. Falls die Antwort JA ist, hält die Zündvorrichtung unmittelbar die Zündung und die Kraftstoffeinspritzung an. Falls die Antwort Nein ist, geht die Routine weiter zu Schritt S2.
Schritt S2: Die in der Figur gezeigte Information, die von den verschiedenen Sensoren gesammelt wird, wird als Daten in den Speicher eingespeichert. Die vom Fahrer gewünschte Motorbelastung wird auf der Grundlage nach der Beschleunigerposition und der Drosselöffnung bestimmt. Sobald die Drosselöffnung und die Motorumdrehung pro Minute bestimmt worden sind, wenn der Betrieb auf einem konstanten Niveau ist, wird dann die Menge der Einlaßluft bestimmt und demzufolge kann die Menge von Einlaßluft, die direkt erfaßt wird, als die Motorbelastung repräsentierend betrachtet werden. Außerdem, da der Einlaßluft- Negativdruck, nachdem die Motorumdrehung pro Minute bestimmt worden ist, eine konstante Beziehung mit der Drosselöffnung hat, kann der negative Lufteinlaßdruck, der erfaßt wird, auch als die Motorbelastung repräsentierend betrachtet werden.
Schritt S3: Die Einspritzzeitpunktdaten, das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis oder die Kraftstoffeinspritzmengendaten, die Kraftstoffeinspritzzünddaten, die EGR- Einstellventil- Öffnungsdaten sind in dem Speicher, wie sie zu den zwei Variablen der Motorbelastung entsprechen, die die Beschleunigerposition oder die Drosselöffnung (oder sogar die Menge vom Lufteinlaß oder der Einlaßluft- Negativdruck, der als sogenannte Motorbelastungsinformation betrachtet wird) sind, dreidimensional abgebildet, Die Motorbelastungsinformation und die Drosselöffnungsinformation werden verwendet, um den Zünd- zeitpunkt und die Menge der Kraftstoffeinspritzung direkt abzubilden, und die Werte, auf denen sie jeweils berechnet werden sollen werden daraus berechnet. Wenn die Luft-/Kraftstoff- Verhältnisdaten als eine dreidimensionale Abbildung erhalten sind, ist es möglich, die Menge der Kraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der erfaßten Menge vom Lufteinlaß und den Luft-/ Kraftstoff Verhältnisdaten.
Die Zielverbrennungsrate wird auch im Speicher als eine Variable der sogenannten Motorbelastung und Motorumdrehung pro Minute dreidimensional abgebildet. In Zweitaktmotoren (Fig. 5 und 6), die nachstehend beschrieben werden, erfolgt das dreidimensionale Abbilden zum Speichern für das Abgaskanalventil, auch auf der Grundlage der zwei Variablen der Motorbelastung und der Motorumdrehung pro Minute. D. h. die Berechnungen werden aus dem Diagramm auf der Grundlage der Motorbelastungsinformation und der Motorumdrehung pro Minute vorgenommen. Die auslaßzeitpunkt- (verdichtungsverhältnis-) abhängige Ventilöffnung ist auch zweidimensional im Speicher mit der Motorumdrehung pro Minute als Variable abgebildet; d. h., die Berechnungen werden aus der Abbildung auf der Grundlage der Motorumdrehung pro Minute- Information vorgenommen.
Schritt S4: Falls die Einlaßluft bei einer hohen Temperatur ist, ist ihre Dichte geringer und die Menge des Lufteinlasses ist wesentlich vermindert. Dies würde eine Senkung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses in der Brennkammer verursachen. Deswegen muß eine Korrektur zum Vermindern der Menge der Kraftstoffeinspritzung berechnet werden. Oder, da die Verbrennung tendiert verzögert zu werden, ist es auch möglich, eine Korrektur zu berechnen, die leicht dem Zündzeitpunkt vorgerückt ist.
Die Schwankungskorrektur für den angezeigten mittleren Druck wird auch wie nachstehend beschrieben ausgeführt. Die Schwankungswert- Unterprogramm (Fig. 4) ist derart, daß, wenn der Betrag der Schwankung einen bestimmten Betrag von dem ARMI- Wert übersteigt, Korrekturen berechnet werden, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung zu erhöhen, oder um den Betrag vom EGR zu vermindern. Dies ist deswegen, je mehr die Kraftstoffeinspritzung erhöht wird, oder je mehr der EGR vermindert wird, desto geringer sind die Ausgangsleistungsschwankungen. Weil jedoch das Erhöhen der Kraftstoffeinspritzung oder das Vermindern des EGR die Kraftstoffökonomie veranlaßt zu leiden, kann die Rückkoppplungssteuerung, die die absoluten Werte für den angezeigten, mittleren effektiven Druck vorteilhaft verwendet, vorteilhaft ausgeführt werden. Diese Korrektur für den absoluten Wert des angezeigten, mittleren effektiven Druckes kann wie folgt ausgeführt werden.
Der angezeigte, mittlere effektive Druck wird aus der Brennkammerdruckinformation berechnet und im Speicher gespeichert. Zusätzlich wird ein Vergleich mit dem angezeigten, mittleren effektiven Druck vorgenommen, der in der Hauptroutine für den vorhergehenden Takt festgehalten wurde. Falls er sich erhöht hat, dann werden die verschiedenen korrigierten Werte für den Zündzeitpunkt, die Menge der Kraftstoffeinspritzung und der Betrag vom EGR für die vorherigen Werte im Speicher ersetzt, die jeder auf der Grundlage der Korrektur leicht erhöht oder vermindert sind.
Andererseits, falls sich der angezeigte, mittlere effektive Druck über jenen des vorherigen Taktes, wie während der Hauptroutine aufgezeichnet, vermindert hat, dann werden die erforderlichen leichten Erhöhungen oder Verminderungen, die jenen obigen gegenüberliegend sind, ausgeführt und die neuen Werte werden im Speicher platziert.
Außerdem, falls es keine Veränderungen gibt, dann wird es den Werten für den Zündzeitpunkt, die Menge der Kraftstoffeinspritzung und für die EGR- Einstellventilöffnung gestattet nicht- korrigiert im Speicher zu verbleiben.
Die vorhergehende Erhöhungs- oder Verminderungsinformation im Speicher muß während der Motor gestartet wird zugeführt werden, und der angezeigte, mittlere effektive Druck im Speicher wird beim Motorstarten auf Null festgelegt.
Als nächstes wird die Verbrennungsrate erläutert. Bis zu dem Punkt, bei dem der Kurbelwinkel den TDC erreicht, ist die Verbrennungsrate stabil, z. B. bei 25 bis 30%. D. h., die aus den Brennkammerdruckdaten berechnete Verbrennungsrate wird mit der Ziel- Verbrennungsrate, berechnet in dem vorhergehenden Schritt S3, verglichen und auf der Grundlage dieses Unterschiedes werden Korrekturen zu den Steuerungseinstellungen für solche Parameter wie der Zündzeitpunkt, die Menge der Kraftstoffeinspritzung, der Kraftstoffeinspritzzeitpunkt, die Öffnung des EGR Einstellventiles, der Zeitpunkt des Auslaßzeitpunktventiles in Zweitaktmotoren, das variable Druckventil oder das Abgaskanalventil vorgenommen.
Je geringer die Verbrennungsrate, verglichen mit der Ziel- Verbrennungsrate ist, desto größer ist die Vorverstellung im Zündzeitpunkt, die Vorverstellung im Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und das Erhöhen im Kraftstoffeinspritzzeitpunkt. Die Steuerung würde dann ausgeführt werden, um den Auslaßzeitpunkt vorzuverstellen und die Öffnung des Abgaskanalventiles zu vermindern. Das Vorverstellen des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung wird in erster Linie in Dieselmotoren implementiert.
Andererseits, je größer die Verbrennungsrate, verglichen mit der Ziel- Verbrennungsrate, desto mehr werden jene jeweiligen Steuerungskorrekturen in der entgegengesetzten Richtung von der oben beschriebenen ausgeführt.
Wenn die Wandtemperatur an der Innenseite des Abgasrohres gering ist, ist die Temperatur des Abgases erniedrigt. In dem Fall, bei dem der Abgasrohrimpuls in Zweitaktmotoren verwendet wird, verlangsamt die niedrigere Temperatur der Wand die Fortpflanzung der Druckwelle, und dies macht es unmöglich, den Abgasrohrimpuls zu verwenden, um die Motorausgangsleistung zu verbessern. Jedoch kann, je geringer die Temperatur, verglichen mit der erforderlichen Temperatur, eine Korrektur durch Verzögern des Zündzeitpunktes, oder durch Korrektur des Luft-/Kraftstoff- Verhältnis aufwärts für jene Fälle vorgenommen werden, wenn das Verhältnis unter einem bestimmten Niveau ist (unterhalb 17 oder 18). Dies macht es möglich, die Abgastemperatur zu erhöhen. Wenn die Temperatur höher als die erforderliche Temperatur ist, je höher die Temperatur, desto mehr wird die Zündung vorverschoben oder desto mehr wird das Luft-/ Kraftstoff- Verhältnis vermindert, um die Korrektur auszuführen. Die Korrekturmenge der Kraftstoffeinspritzung kann aus dem korrigierten Luft-/ Kraftstoff- Verhältnis berechnet werden, oder der Einstellwert für die Hilfs- Luftkanalöffnung kann berechnet werden.
In Zweitaktmotoren, je niedriger diese Temperatur, verglichen mit der erforderlichen Temperatur ist, desto mehr stellt man den Auslaßzeitpunkt mittels des Auslaßzeitpunktventiles vor, um die Korrektur auszuführen. Je höher diese Temperatur, verglichen mit der erforderlichen Temperatur, desto mehr verzögert man den Auslaßzeitpunkt, um die Korrektur auszuführen. Solches Handeln etabliert einen Zeitpunkt, der mit jenen der Abgasimpuls- Wellenreflexion übereinstimmt, und zusätzlich hilft es auch die Temperatur auf die gewünschte Temperatur einzustellen.
Als nächste wird die Sauerstoffkonzentrationsinformation verwendet, um das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis in der Brennkammer zu berechnen; wenn diese höher ist, als das im Speicher gespeicherte Luft-/Kraftstoff- Verhältnis (das Ziel- Luft-/Kraftstoff- Verhältnis), dann wird eine Korrektur berechnet, um die Menge der Kraftstoffeinspritzung zu erhöhen.
Andererseits, wenn das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis niedriger als jenes in dem Speicher ist (das Ziel- Luft-/Kraftstoff- Verhältnis), wird die Öffnung des Hilfs- Luftkanales erhöht.
In Fällen, bei denen die Temperatur des Katalysators niedriger als die erforderliche Temperatur ist (die optimale katalytische Betriebstemperatur), wird der Ausgleich ausgeführt, um die Abgastemperatur zu erhöhen. Genauso wie der Fall mit der Auslaßwandtemperatur war, können die Korrekturwerte für den Zündzeitpunkt oder für die Menge der Kraftstoffeinspritzung berechnet werden, oder in einigen Fällen kann die Öffnung des Hilfs- Luftkanales eingestellt werden. Ein Korrekturwert zum Erhöhen der EGR- Einstellventilöffnung kann auch berechnet werden, um die Menge des EGR- Umlaufs zu erhöhen.
Schritt S5: Berechnungen des Grades der Steuerung werden auf der Grundlage bei einem Vergleich zwischen den Basiswerten, bestimmt in den vorhergehenden Schritten 53 und 54, und den korrigierten Werten für den Zündzeitpunkt, das Luft-/Kraftstoff- Verhältnis und den Einspritzzündzeitpunkt vorgenommen.
Schritt S6: Der Abschlußzeitpunkt für die Kraftstoffeinspritzung wird aus dem Steuerungsbetrag für die Einleitung der Kraftstoffeinspritzung, wie in dem vorhergehenden Schritt S3 bestimmt, und dem Steuerungsbetrag für die Menge der in S5 bestimmten Kraftstoffeinspritzung, bestimmt.
Schritt S7: Bestimmungen werden, wie nachstehend gezeigt, vorgenommen, ob der Motor in einem abnormalen Betriebszustand ist, oder nicht. D. h., (a) ist das Drehzahlniveau pro Minute übermäßig auf der Grundlage der erfaßten Motordrehzahl pro Minute in Schritt S2?, (b) ist der Motor überhitzt, auf der Grundlage nach der in Schritt S2 erfaßten Motortemperaturinformation ?, (c) klopft der Motor, auf der Grundlage der Klopfinformation in Schritt S2?, (d) ist das Motoröl alle, auf der Grundlage der Erfassung der Restölinformation in Schritt S2? Falls solch eine Abnormität vorhanden ist, geht der Ablauf weiter zu Schritt S8, falls es nicht weitergeht, geht der Ablauf zu Schritt S9.
Schritt S8: Falls irgendwelche abnormalen Zustände vorhanden sind, wird der Zündzeitpunkt- Steuerungsbetrag für einen bestimmten Zeitraum der Zeit auf Null gesetzt. Da dies einen bestimmten Prozentsatz von Zündungsverlust verursachen wird, wird die Umdrehung pro Minute des Motors abnehmen.
Schrift S9: Wenn es keine Abnormitäten gibt, da die Steuerung über die Zündung und die Kraftstoffeinspritzung für jede Umdrehung auf der Grundlage bei dem Unterablauf in Fig. 4 ausgeübt wird, werden die berechneten Ergebnisse für die Steuerbeträge in den Speicher eingeführt.
Schritt S10: Die Öffnung des EGR- Einstellventiles wird auf der Grundlage des Steuerungsbetrages festgelegt.
Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf, eingefügt in den Hauptablauf oder festgesetzt als ein unabhängiger Unterablauf, für jeden Verbrennungstakt durch jeden Zylinder in dem Motor zeigt. In Schrill S11 wird das Kurbelwinkelsignal gelesen und anschließend als ein Standard für die Probenahme des Kurbelwinkels auf der Grundlage der Erfassung der Zähne in dem Zahnkranz verwendet. Andererseits werden Plus-/Minus- Impulse, wie die Zähne auf dem Zahnkranz vorbeigegangen sind, erfaßt und diese werden als die Grundlage zum Speichern der Motorumdrehung pro Minute in den Speicherverwendet. Diese Daten im Speicher werden durch den Hauptablauf verwendet. Als nächstes werden die Brennkammerdaten in den Speicher an Punkten, die den vorerwähnten sechs Kurbelwinkeln entsprechen (Fig. 2a0 bis a5), gelesen. Als nächstes werden im Schritt S13 die Zündkerze und der Zünder auf der Grundlage der Steuerwerte im Speicher (aus dem Schritt S9 des Hauptablaufes) bei der Zündung angesteuert, die auf der Grundlage der Probenahme des Kurbelwinkels durch den Kurbelwinkelsensor 11 stattfindet. Ebenso wird die Kraftstoffeinspritzung an dem erforderlichen Zeitpunkt veranlaßt und an dem erforderlichen Zeitpunkt angehalten. Als nächstes wird in Schritt S14 der angezeigte, mittlere effektive Druck PMIN aus den Verbrennungsdruckdaten im Speicher berechnet und dann werden die Verbrennungsrate qX und die Wärmeerzeugung QX berechnet, und die Ergebnisse werden am Speicher gespeichert:
Außerdem werden die im Speicher gespeicherten Daten für den angezeigten, mittleren effektiven Druck PMIN-1 aus dem Speicher gelesen und der Unterschied zwischen diesen und dem tatsächlichen PMIN wird bestimmt. Dieser Unterschied, Δ PMI = PMIN - PMIN-1, wird im Speicher gespeichert und die vorhergehenden Daten PIM-1 werden gelöscht.
Wie oben beschrieben findet die PMI- Berechnung auf der Grundlage der Brennkammerdruck- (P0 bis PS) Berechnung an 6 Kurbelwinkeln (a0 bis a5) für jeden Verbrennungstakt statt. Die Näherungsgleichung ist:
PMI = C + C1·(P1 - P0) + C2·(P2 - P0) + ... C5·(Pn -P1))
Aus der obigen Gleichung kann gesehen werden, der PMI wird als die Summe einer vorbestimmten Konstanten mal den Drucklesungen ausgedrückt. P0 (die Druckdaten BDC) ist, wie oben beschrieben, für die Korrektur der Versatzsignalkorrektur des Sensors infolge von Drift etc. Die Kurbelwinkel- Erfassungswinkel würden sich entsprechend des Motortyps unterscheiden, und die Anzahl der Erfassungen würde sich entsprechend der Genauigkeitserfordernisse unterscheiden. Falls der Druck (P1) vor dem TDC und ungefähr während der Zündung abgetastet wird, ist es möglich, die Genauigkeit des PMI, die berechnet wird, zu verbessern. In dieser Berechnung würde der Koeffizient für die BTDC- Probe (P1) negativ sein, und das Vorzeichen des Koeffizienten für die ATDC- Proben (P2 bis P5) würden negativ sein. Minus zeigt negative Arbeit und Plus zeigt positive Arbeit an.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel a0 - BDC, a1 = BTCD15º, a2 = TDC, a3 = ATDCº, a3 = ATDC45º, a4 = ATDC75º und a5 = ATDC105º. Diese verbleiben durch den gesamten Betriebsbereich fest, von niedriger Belastung zu hoher Belastung und von geringer Geschwindigkeit zu hoher Geschwindigkeit.
Der Zündzeitpunkt wird entsprechend der Lastwechsel verändert; bei geringen Lasten ist er 10º, bei Mittelbereichs- Lasten ist er 25º und bei Volllast ist er 5º. Wenn die Zündung a1 vorausgeht, wie in dem Niedriglastbereich und in dem Volllastbereich, kann die PMI mit der vorhergehenden Näherungsgleichung nach Beseitigen der c1 (p1 - p0) Ausdruckes berechnet werden.
In diesem Fall würde die Verbrennungsrate bis zu a3 - ATDC15º berechnet werden.
Oder, der a1' kann gleich dem BTDC3º gesetzt werden, und dann können die c bis c5 Änderungen eine c'- bis c5'- Konstante beim Berechnen der PMI verwenden. In diesem Fall kann die Verbrennungsrate über den vollen Lastbereich bis zum TDC berechnet werden.
Es ist möglich, eine einen genaueren PMI zu erhalten, der nur einen Druckerfassungspunkt a1 am BTDC verwendet, wenn der Druckerfassungspunkt a0, verwendet zum Korrigieren des Signalversatzes infolge Drift, ausgeschlossen wird.
Es ist auch möglich 2 oder 3 Erfassungspunkte BTDC zu haben. Dies ermöglicht eine genauere Berechnung der Arbeitslast und die genauere Berechnung des PMI.
Demzufolge, falls es nicht diese vielen Erfassungspunkte gibt, ist es nicht notwendig übermäßig kleine Zähne an dem Zahnkranz, verwendet um den Kurbelwinkel zu erfassen, zu verwenden, und es ist immer noch möglich den Kurbelwinkel billig und mit einem hohen Grad von Präzision zu erfassen.
Es ist außerdem möglich, die Lastbereiche in Niedriglastbereiche, Mittellastbereiche und Volllastbereiche einzuteilen und die Motordrehzahl pro Minute in geringe Drehzahl-, mittlere Drehzahl- und Hochdrehzahlbereiche einzuteilen, und neun Typen von Daten a0N bis a5N, CON bis C5N, wo N = 1 bis 9 zu verwenden, um den PMI zu berechnen.
Wie oben auch beschrieben, durch Bestimmen des APMI als der Unterschied in der PMI zu jenem des vorhergehenden Taktes, kann die Menge der Kraftstoffeinspritzung, der Zündzeitpunkt und die Menge der EGR, unter Verwendung dieser Differenz, gesteuert werden, um die Arbeitsparameter festzulegen. Durch Verminderung der Menge des Kraftstoffes oder Erhöhen der Menge der EGR ist es möglich, bessere Kraftstoffökonomie oder verbesserte Emissionen zu erwarten, aber andererseits ist die Verbrennung anfällig an dem Punkt instabil zu werden, bei dem die Fahrfähigkeit durch die großen Schwankungen in der Ausgangsleistung beeinträchtigt wird. In dem im Stand der Technik verwendeten Verfahren der Steuerung, werden diese Schwankungen durch Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses und der Menge der IEGR in Schach gehalten, um die Werte vorher einzustellen. Jedoch unterscheiden sich die Wirkungen auf die Verbrennung durch das Luft-/Kraftstoffverhältnis und die Menge der EGR verändert sich entsprechend der Benutzerumgebung, und es ist notwendig, daß die Einstellungen einen vernünftigen Grad von Spielraum haben. In der vorliegenden Erfindung werden die FMI- Schwankungen als ein Ausgangsleistungs- Äquivalent beobachtet, und dies macht es möglich, das Luft-/Kraftstoffverhältnis und die EGR innerhalb der erlaubten Grenzen in Bezug zu den Ausgangsschwankungen zu manipulieren. In diesem Fall, weil die Steuerung vorgenommen wird, um die Grenzwerte zu erreichen, ist es unerläßlich, ein Verständnis des Betrages der Steuerung, die erforderlich ist, zu haben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Schwankung in der APMI verwendet, diese Steuerung an den Grenzwerten auszuführen.
Wie oben beschrieben, gibt es einen negativen Koeffizienten, angewandt auf den Druckwert vor dem oberen Totpunkt, und die Arbeit vor dem oberen Totpunkt wird wie die Arbeitsbelastung behandelt. Durch solches Ausführen ist es möglich, jede Veränderung in der Menge der Einlaßluft oder in der Verbrennungsrate bevor die Verbrennung stattfindet, vor dem oberen Totpunkt zu handhaben. Deshalb wird es möglich, den PMI über einen breiten Arbeitsbereich vorherzusagen. Das Wellendrehmoment kann auf der Grundlage des PMI, der Motorumdrehungen pro Minute, des Durchmessers des Kolbens und weiteren Motorabmessungen und der Anzahl der Zylinder berechnet werden.
Fig. 5 zeigt, als auf einen Zweitaktmotor angewandt, ein strukturelles Diagramm dieser Erfindung. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Viertaktmotor sind die Pleuelstangen 246 mit der Kurbelwelle 241 verbunden und an dem anderen Ende sind die Brennkammern 248 in dem Raum zwischen den Kolben und dem Zylinderkopf gebildet. Es gibt einen mit dem Kurbelgehäuse befestigten Motor- RPM- Sensor 267 und einen Kurbelwinkelsensor 257, die die Markierungen auf dem an der Kurbelwelle befestigten Zahnkranz erfassen und Standardsignale herausgeben und den Kurbelwinkel erfassen. An dem Kurbelgehäuse ist auch ein Kurbelkammerdrucksensor 210 befestigt. Ein Luft-/Krafstoffgemisch wird in diese Kurbelkammer von dem Einlaßverteiler durch das Reed- Ventil 228 übertragen. Ein Luft-/Krafstoffgemisch wird zu dem Einlaßverteiler durch das Drosselventil 204 des Vergasers und den Luftfilter 231 übertragen. Ein Einlaßdrucksensor 211 ist in dem Lufteinlaßverteiler auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventiles montiert. Das Drosselventil 204 wird durch einen Griff 206 betätigt, der durch einen Draht 205 mit der Drossellaufrolle 203 verbunden ist. Dieser Griff 206 ist mit dem Steuerhandgriffen 207 verbunden und ein Beschleuniger- Positionssensor 202 ist auf seiner Basis montiert. 212 ist ein Drosselöffnungssensor.
Es gibt eine Spülöffnung 229 in dem Zylinder, der die Brennkammer und die Kurbelkammer mittels des Spülkanales 253 verbindet, wenn der Kolben in bestimmten Positionen ist. Es gibt in dem Zylinder auch Auslaßöffnungen 254, die mit dem Auslaßkanal 253 verbunden sind. Es gibt in der Auslaßkanalwand in der Nähe der Auslaßöffnung ein Auslaßzeitpunkteinstellventil 264. Das veränderbare Ventil 264 wird durch den Betätiger 265 eines Servo- Motors etc. angetrieben. Es gibt einen Abgasrohr- Drucksensor 213 und einen Abgasrohr- Temperatursensor 223, montiert in dem Abgasrohr, daß den Auslaßkanal aufweist. Außerdem ist der Auslaßkanal mit einem Auslaßkanalventil ausgerüstet, das durch den Betätiger 282 von einem Servomotor etc. angetrieben wird. Die Funktion des Auslaßkanalventiles ist, die Drehstabilität durch Verhindern des Beiblasens durch die Verengung während Niedrig- Geschwindigkeitsbetriebe zu verbessern.
Ein Klopfsensor 201 ist an dem Zylinderkopf befestigt, ebenso wie Zündkerzen und Brennkammer- Drucksensoren 200, die an der Kante der Brennkammern liegen. Die Zündkerzen sind mit einer Zündungssteuervorrichtung 256 verbunden. Die Einspritzer 208 sind an den Seitenwänden der Zylinder befestigt. Der Kraftstoff wird zu diesen Einspritzern 208 mittels der Kraftstoffzuführleitungen 209 übertragen.
Die Verbrennungsgaskammern 279 sind in dem Zylinderblock gebildet, die durch Verbindungsbohrungen 278 mit dem Mittelbereich der Auslaßöffnungen nahe der Auslaßöffnung für die Zylinderbohrung und dem Zylinderkopf auf dem Zylinderblock verbunden sind. Diese Verbindungsbohrungen sind eingerichtet das vorhergehende Verbrennungsgas, das nahezu kein Beiblasgas enthält, in die vorhergehende Brenngaskammern zuführen. Es sind O&sub2;-Sensoren 277 mit der Innenseite dieser Brenngaskammern verbunden, die die Sauerstoffkonzentration darin zu erfassen. Zusätzlich sind Rückschlagventile, die nicht gezeigt sind, am Eingang zu den Brenngaskammern und an den Ausgang zu den Auslaßöffnungen platziert, um die Umkehrströmungen in diesen Bereichen zu verhindern.
Folglich wird die Antriebssteuerung des Motors durch eine Steuereinheit 257, die eine CPU 271 hat, ausgeführt. Die zu dieser Steuereinheit 257 verbundenen Eingänge enthalten die vorhergehenden Brennkammer- Drucksensoren 200, den Klopfsensor 201, den Beschleunigerpositionssensor 202, den Kurbelkammer- Drucksensor 210, den Lufteinlaßrohr- Drucksensor 211, den Drosselöffnungssensor 212, den Abgasrohr- Drucksensor 213, den Kurbelwinkelerfassungssensor 258, den Motor- RPM- Sensor 267 und den Oz - Sensor 277. Die Ausgangsseite der Steuereinheit 257 ist mit dem Einspritzer 208 verbunden, dem Betätiger 265 für das Auslaßzeitpunkt- Einstellventil, dem Betätiger 282 für das Auslaßventil und mit der Ölzuführvorrichtung (nicht gezeigt).
Fig. 6 ist ein Diagramm des Brennkammerdruckes, das den Meßpunkt der Druckdaten zeigt, um das Wellendrehmoment für den vorhergehenden 2- Taktmotor zu berechnen, und dieses Diagramm ist zu dem einen (Fig. 2) oben für den Viertaktmotor ähnlich. Wie oben beschrieben findet die Brennkammerdruck- Datenprobenahme an 6 Kurbelwinkeln statt. In der Figur ist der Bereich innerhalb des A- Bereiches jener Kurbelwinkelbereich, für den die Auslaßöffnung offen ist, und der B- Bereich ist jener Kurbelwinkelbereich, für den die Spülöffnung offen ist. Die Erfassungsverfahren bei den verschiedenen Kurbelwinkeln (a0 bis a5) und die Verfahren der Berechnung sind im wesentlichen dieselben, wie für den oben beschriebenen Viertaktmotor. Jedoch ist der a0, verglichen mit dem Viertakt- Fall, verzögerter, er ist z. B. bei BTDC135º. Der a5 Kurbelwinkel kann dann weiter vorverstellt sein, als in dem Fall der Viertaktmotoren, z. B. bis zu ATDC 90º. Die Ausführungsbeispiele dieser Erfindung könnten auch für Motoren angepaßt worden sein, die einen Vergaser in dem Lufteinlaßkanal zur Zuführung des Kraftstoffs zu dem Motor verwenden.
Wie oben beschrieben, gestattet diese Erfindung das Erlangen von genauen PMI auf der Grundlage nach Berechnungen aus von in der Nähe der Zündung, vor dem oberen Totpunkt genommenen Verbrennungsdruckdaten. Außerdem wird dieser PMI verwendet die Menge der Kraftstoffeinspritzung zu steuern, den Zündzeitpunkt und um die EGR zu steuern. Es macht die einfache, schnelle und genaue Berechnung der Steuermengen möglich, um dadurch die Reaktion zu verbessern und die Motorausgangsleistungsschwankungen zu verhindern, selbst wenn die EGR ausgeführt wird und der Motor gerade unter Hoch- Magerverbrennungsbedingungen läuft; und es ermöglicht die angemessene Steuerung des Zündzeitpunktes und des Luft-/Kraftstoffverhältnisses entsprechend der Verbrennungsbedingungen und des Betriebszustandes des Motors.
Da die Verbrennungsrate an dem oberen Totpunkt oder bei einem bestimmten Kurbelwinkels nahe dem oberen Totpunkt eine große Wirkung auf die Verbrennungsschwankung hat, gibt es nach der Erfindung zwei Verfahren zur genauen Berechnung der Verbrennungsrate aus den Messungen des Druckes in der Brennkammer. Die Verbrennungsrate wird als die Rate/Geschwindigkeit der Verbrennung des in einem Verbrennungszyklus bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel verbrannten Kraftstoffes definiert. In Bezug zum Berechnen dieser Verbrennungsrate besteht ein Verfahren darin, die Brennkammerdruckdaten zu verwenden, die an einer Mehrzahl von funkten während eines Verbrennungstaktes genommen worden und eine Näherungsgleichung 1. Ordnung zu verwenden; das andere Verfahren würde sein, die Verbrennungsrate bis zu einem bestimmten Kurbelwinkel (z. B. dem oberen Totpunkt) zu bestimmen, dabei die Erfassungen der Wärmeentwicklung und eine thermodynamische Gleichung verwendend. Beide Verfahren erbringen berechnete Ergebnisse, die sehr nahe die tatsächlichen Werte annähern. In diesem Fall würden die Verbrennungsdruckdaten bei einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes bei einem Winkel an dem oberen Totpunkt oder einem Winkel nahe dem oberen Totpunkt und bei Kurbelwinkeln nachdem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslaßhubes erfaßt werden.
Funkenzündung tritt nach der Verdichtung und vor oder nach dem oberen Totpunkt auf. Der Druck wird dann in der Brennkammer nach der Zündung an dem oberen Totpunkt, oder an einem Kurbelwinkel nahe dem oberen Totpunkt erfaßt. Später wird der Druck in der Brennkammer vorzugsweise an einer Mehrzahl von Punkten nach dem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslaßhubes erfaßt. In Dieselmotoren wird die Einspritzung von Kraftstoff nach der Verdichtung und vordem oberen Totpunkt, oder nach dem oberen Totpunkt begonnen.
Mit anderen Worten, was durch den oberen Totpunkt oder einen Kurbelwinkel nahe dem oberen Totpunkt für den Fall von Dieselmotoren gemeint ist, ist bei einem Kurbelwinkel, der um einen bestimmten Betrag später ist, als der Punkt, an dem spontane Zündung auftritt.
Wenn der Brennkammerdruck in dieser Weise bei einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes, bei einem Kurbelwinkel an dem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslaßhubes an zumindest drei Punkten (z. B. 6, Punkten) erfaßt wird, kann eine Näherungsgleichung 1. Ordnung verwendet werden, um die Verbrennungsrate und den angezeigten mittleren Druck zu berechnen. Diese Näherungsgleichungen werden wie folgt ausgedrückt:
Verbrennungsrate: qx = b + b1·(p1 - p0) + b2·(p2 - p0) + ... bn·(pn - p0)
Angezeigter mittlerer Druck: pmi = c + c1·(p1 - p0) + c2·(p2 - p0) + ... cn·(pn - p0)
Wie aus den obigen Gleichungen ersichtlich, ist qx die Summe der Produkte von vorbestimmten Konstanten b1 bis bn, multipliziert mit den Druckdaten p1 bis pn, von denen der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist. Ähnlich ist pmi die Summe der Produkte von vorbestimmten Konstanten c1 bis cn, multipliziert mit den Druckdaten p1 bis pn, von denen der Standarddruck p0 subtrahiert worden ist. Hier ist p0 der Druck in der Brennkammer, wenn er das atmosphärische Druckniveau erreicht (z. B. nahe dem BDC, wie oben beschrieben) und er wird von den verschiedenen Drücken p1 bis pn subtrahiert, um den Druck für die Sensordrift zu korrigieren. P1 ist der Druck in der Brennkammer an dem oberen Totpunkt oder an einem Kurbelwinkel nahe dem oberen Totpunkt. Pn ist der Brennkammerdruck nach dem oberen Totpunkt und vor dem Kurbelwinkel, bei dem der Auslaßhub beginnt. P2 bis pn - 1 sind auch gemessen an den Kurbelwinkeln an oder nahe dem oberen Totpunkt, oder an den Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt und vor dem Kurbelwinkel, bei dem der Auslaßhub beginnt. Somit kann eine einfache Näherungsgleichung 1. Ordnung bei einem bestimmten Kurbelwinkel nach der Zündung verwendet werden, um einen genauen Wert für die Verbrennungsrate zu berechnen, der nahezu derselbe wie der tatsächliche Wert ist. Demzufolge ist es durch Verwendung dieser Verbrennungsrate als der Grundlage für die Steuerung des Zündzeitpunktes oder des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des Motors möglich, nicht nur bessere Energieökonomie aus der Verbrennung zu erhalten, sondern die Reaktion zu verbessern, und Ausgangsleistungsschwankungen zu verhindern, durch genaues Folgen dem Betriebszustand des Motors, wenn die EGR- Steuerung unter Magerverbrennungs- Motorbetriebszuständen ausgeführt wird. Es ist außerdem möglich, die Erzeugung von NOx-Emissionen, verursacht durch den schnellen Anstieg der Verbrennung, zu verhindern.
Hinsichtlich des zweiten Berechnungsverfahrens für die Verbrennungsrate wird qx berechnet, indem die zwischen zwei Druckmeßpunkten (Kurbelwinkeln) erzeugte Wärme, die Druckdifferenz ΔP zwischen den zwei verwendeten Druckmeßpunkten, die Volumendifferenz ΔV in dem Volumen der Brennkammer verwendet werden, wo P und V die ersten und zweiten Druckwerte und Brennkammer- Volumenwerte sind, die gemessen werden, A ist das Wärmeäquivalent, K ist das spezifische Wärmeverhältnis, R ist die durchschnittliche Gaskonstante und P0 ist der Druck an dem BDC:
Wärmeerzeugung: Qx = A·R/(k - 1)[(Ck + 1)/2·ΔP·ΔV + k·(P - P0)·ΔV + V· ΔP)]
Der bestimmte Druckmeßpunkt, bis wohin die Verbrennungsrate gemessen wird, sollte als der Kurbelwinkel ausgewählt werden, bei dem die Verbrennung nahezu vollständig ist. Ähnlich würde ein Kurbelwinkel nahe dem Zündpunkt auch als ein Druckmeßpunkt ausgewählt werden. Die Berechnung des vorhergehenden Betrages der Wärmeerzeugung Qx wird durch Summieren der für jeden der Druckpunkte bestimmten Werte vorgenommen, und hinsichtlich auf den Abstand zwischen dem anfänglichen Druckmesspunkt bis zu dem spezifischen Druckmeßpunkt (dem spezifischen Kurbelwinkel). Dann wird die Verbrennungsrate durch Summieren der vorhergehenden Qx und dann durch Dividieren bestimmt; d. h.:

Verbrennungsrate:

Qx = die Menge der Verbrennungswärme bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel 1 Gesamtwärme · 100 (%) = (Q1 + Q2 + ... + Qx)/(Q1 + Q2 + ... + Qn) · 100
In Bezug auf die Fig. 7a, 7b und 8 wird nun eine kurze Erläuterung gegeben, wie die jeweiligen Verbrennungsratesdaten zu erhalten sind.
Wie aus der Fig. 7a gesehen werden kann, ist die Gesamtbereichsanzahl N - 1, wobei 1 geringer als die Anzahl der Kurbelwinkelpunkte θ1 - θN ist.
Dann wird der Verbrennungsbereich des Kurbelwinkels von θx durch die Gleichung berechnet:
Qy/ Qy
Wobei Q1 die Wärmeerzeugung zwischen den Kurbelwinkeln θ1 und θ2 ist.
Wie bestens aus Fig. 7a gesehen werden kann, wird die Wärmeerzeugung zwischen den Kurbelwinkeln θ1 und θ2 berechnet durch Aufsummieren oder Integrieren von
(Q&sub1; + Q&sub2; + ... Qz-1)
Zusätzlich kann die Gesamtwärmeentwicklung berechnet werden durch Aufsummieren oder Integrieren von
(Q&sub1; + Q&sub2; ... QN-1),
dies führt zu der Verbrennungsmenge
g = Qy/ Qy
Wie in Fig. 7a auch gezeigt, ist die Wärmeerzeugung in dem Kurbelwinkelbereich O, die zwischen den Kurbelwinkeln θ2 und θ1 meint, 0.
Dies ist zusätzlich aus der Formel ableitbar,
Wobei
δP = 0 Py - Po = 0
Deshalb muß die Kurbelwinkelmessung des Druckes in einem breiteren Bereich als der Bereich der Verbrennung gewählt werden.
In dem Fall, daß der jeweilige Druck nicht gemessen wird, muß der Verbrennungsbereich durch Interpolation berechnet werden. Dies wird bestens aus Fig. 7b gesehen und ist auch aus der folgenden Gleichung ableitbar:
Falls jedoch die Gesamtzahl der gemessenen Kurbelwinkel N + 1 ist, gibt es keine Notwendigkeit die Formei zu ändern. Fig. 8 zeigt ein Beispiel, das Jeweils eine Gesamtzahl von N + 1 zum Messen der Kurbelwinkel oder der Verbrennungsdrücke verwendet.
Wenn die Gesamtbereichsanzahl N, 1 weniger als die Anzahl der Meßkurbelwinkel θ0, θ1 bis θN ist, dann wird der Verbrennungsbereich des Kurbelwinkels von θx entsprechend der Fig. 8 berechnet.
Die obige Berechnung kann verwendet werden den Brennkammerdruck bei einer Mehrzahl von bestimmten Kurbelwinkeln zu messen und auf der Grundtage dieser Daten kann die Verbrennungsrate bis zu dem gewünschten Kurbelwinkel genau berechnet werden. Dann ist es durch Verwenden dieser Verbrennungsrate zur Motorsteuerung möglich, stabile Ausgangsleistung und Motorumdrehungen pro Minute zu erhalten. Die Brennkammerdruckdaten, die beim Berechnen verwendet worden, können auch wie oben beschrieben verwendet werden, um genau den angezeigten, mittleren wirksamen Druck zu derselben Zeit zu berechnen. Es ist sogar möglich, stabilere Motorumdrehungen pro Minute und Ausgangsleistung durch Steuern des Motors auf der Grundlage von sowohl der Verbrennungsrate, als auch des angezeigten, mittleren wirksamen Druckes · zu erhalten und eine hohe Motorausgangsleistung mit guter Kraftstoffökonomie zu erhalten.
In dem Fall von Dieselmotoren, die keine Zündkerzenzündung verwenden, wird Kraftstoff nahe dem oberen Totpunkt, wie in EI eingespritzt. Es gibt ein Verzögerungsintervall d nach der Einspritzung bis die Zündung natürlich auftritt. Der Kurbelwinkel, bei dem die Eigenzündung auftritt, ist S.
Je höher die Verbrennungsrate über der Ziel- Verbrennungsrate ist, desto höher ist die Steuerkorrektur in die entgegengesetzte Richtung. Während des Niedrigdrehzahl- Betriebes durch Dieselmotoren kann die natürliche Zündung durch Verzögerungen in der Kraftstoffeinspritzung verzögert werden und in Benzinmotoren, wenn der Zündzeitpunkt verzögert wird, kann eine Ziel- Verbrennungsrate, z. B. 20 bis 30% durch Verwenden von Daten aus dem Speicher erreicht werden, die vorher bestätigt worden sind, um die Verbrennung bei einem spezifischen Kurbelwinkel, z. B. 10 bis 30º, nach der Zündung zu stabilisieren.
Die Zündkerzenzündung findet nach der Verdichtung entweder vor oder nach dem oberen Totpunkt statt. Der Druck in der Brennkammer wird dann an dem oberen Totpunkt oder bei einem Kurbelwinkel nahe dem oberen Totpunkt erfaßt, nachdem die Zündung sich ereignet hat. Es wird bevorzugt, den Druck in der Brennkammer auch nach dem oberen Totpunkt und vor dem Beginn des Auslaßhubes an einer Mehrzahl von Punkten zu erfassen. In Dieselmotoren wird die Kraftstoffeinspritzung in die Brennkammer nach der Verdichtung entweder vor oder nach dem oberen Totpunkt begonnen, und kurz danach findet eine natürliche Verbrennung statt.
In Bezug zu b0 bis b5 ist es ebenso gut möglich qx auf der Grundlage von 9 festgelegten Daten, n = 1 bis 9, zu berechnen.
Außerdem, wie oben erklärt, kann die Kraftstoffeinspritzungssteuerung und der Betrag der EGR- Steuerung durch Bestimmen des Unterschiedes zwischen dem PMI des gegenwärtigen Taktes und jenem des vorhergehenden Taktes, als APMI, ausgeführt werden und es als die Betriebsparameter verwendet werden, um die Zielwerte anzunähern. Durch Vermindern der Menge des Kraftstoffes oder Erhöhen der Menge der EGR könnten bessere Kraftstoffökonomie und verbesserte Abgasemissionen erwartet werden, aber solche Messungen können zu instabilen Verbrennungen und zu deutlichen Schwankungen in der Ausgangsleistung führen, die die Fahrfähigkeit nachteilig beeinflussen können. Somit kann die APMI innerhalb zulässiger Grenzen für Betriebszustände verwendet werden, um diese beiden Parameter einzustellen. Die Steuerungsverfahren nach dem Stand der Technik steuerten das Luft-/Kraftstoffverhältnis und die Menge der EGR auf voreingestellte Einstellungen, um die Schwankungen in der Ausgangsleistung niedrig zu halten. Jedoch unterscheiden sich die Wirkungen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses und die Menge der EGR auf die Verbrennung nach der Nutzungsumgebung, und ein beträchtlicher Spielraum in der Einstellung muß zugelassen werden. Jedoch in dieser Erfindung wird der PMI, der der Ausgangsleistung äquivalent ist, beobachtet und dann verwendet, um das Luft-/Kraftstoffverhältnis und die EGR innerhalb der zulässigen Grenzen für die Ausgangsleistungsschwankungen zu steuern. In diesem Fall, weil diese bis zu den Grenzwerten gesteuert werden, ist es notwendig, um diese Grenzen zu erreichen, die erforderlichen Steuervorgänge zu verstehen. In der vorliegenden Erfindung werden die APMI- Schwankungen verwendet, um die Steuerung konstant bis zu den Grenzwerten auszuführen.
Auch in Bezug auf die Verbrennungsrate, wird die Verbrennungsrate für jeden Takt als ein Steuerparameter berechnet und verwendet, um eine Verbrennungsrate bei einem spezifischen Kurbelwinkel zu erhalten, der nahe mit der Ziel- Verbrennungsrate übereinstimmt. Die tatsächliche Verbrennungsrate kann auf der Basis der Verbrennungsdrücke berechnet werden und dieser Wert wird als ein Steuerparameter verwendet, um mit der Ziel- Verbrennungsrate, die die Rückkopplungsteuerung verwendet, übereinzustimmen. Somit wird die Verbrennungsrate durch den Zündabstand und die Verbrennungsrate bestimmt.
Die Zünddauer kann durch den Zündzeitpunkt gesteuert werden. Der tatsächliche Zündzeitpunkt und die Verbrennungsrate können in Abhängigkeit von dem Luft-/Kraftstoffverhältnis variieren, weil einige Gemische leichter als andere brennen.
Einige der Faktoren, die das Luft-/Kraftstoffverhältnis schwieriger machen können zu verbrennen, schließen das Ausführen der EGR während der Magerverbrennungsbetriebszustände, verbleibende Verbrennungsgase in dem Zylinder (auto- EGR), niedrige Zylinderwandtemperature (beim Starten) und zu niedriges Luft-/Kraftstoffvolumen (unter Niedrigbelastungen), etc ein. Es ist jedoch möglich die Menge von Kraftstoff bei der Zündung zu korrigieren und die Menge der EGR, während diese Tendenzen stattfinden, in Betracht zu ziehen und um die Ziel- Verbrennungsrate zu erhalten. Außerdem ist es möglich, um das Abmager- Phänomen zu beobachten, das auftritt, wenn der Beschleuniger im Hinblick auf die Verzögerung in der Verbrennungsrate schnell geöffnet wird. Daher ist es möglich, unmittelbar das optimale Luft-/Kraftstoffverhältnis zu schaffen.
Wie oben beschrieben, berechnet die vorliegende Erfindung die Verbrennungsrate aus dem Erfassen der Druckdaten in den Motorbrennkammern in dem Bereich vor dem oberen Totpunkt, und steuert auf dieser Grundlage den Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzung oder die EGR, um dadurch die effiziente Verwendung der Energie aus der Verbrennung, die Umsetzung von höherer Wirksamkeit in Bezug zu der Eingabe (Kraftstoff) und der Ausgangsleistung (Drehmoment) und besserer mechanischer Stabilität zu ermöglichen.
Außerdem ist es möglich, einen genauen Steuerschritt, der die Antwortcharakteristik verbessert, in einem kurzen Zeitraum zu berechnen. Zusätzlich ist es, durch weiteres Berechnen des angezeigten, mittleren wirksamen Druckes und durch Verwenden der berechneten Werte möglich, die Motorbetriebsweisen zu steuern, ist es möglich Schwankungen in der Motorausgangsleistung während der Magerverbrennungsbetriebszustände, die ein hohes Luft-/Kraftstoffverhältnis verwenden, niedrig zu halten, selbst wenn die EGR, eine häufige Ursache von Ausgangsleistungsschwankungen, gerade ausgeführt wird, um dadurch den Zündzeitpunkt und das Luft-/Kraftstoffverhältnis nach den Verbrennungsbedingungen und den Betriebszuständen angemessen zu steuern.

Claims

1. Verfahren der Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine auf der Grundlage zumindest eines erfaßten Brennkammerdruckes, wobei zumindest ein Brennkammerdruck an einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes eines Kolbens erfaßt wird, und/oder bei Kurbelwinkeln nahe bei oder an dem oberen Totpunkt des Kolbens und bei Kurbelwinkeln nach dem Totpunkt und vor dem Beginn des folgenden Auslaßhubes des Kolbens, das die Brennkammerdruckdaten zum Steuern des Motorbetriebes verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage des Brennkammerdruckes berechnet wird und daß dieser Wert als ein Steuerparameter verwendet wird, um eine vorbestimmte Ziel- Verbrennungsgeschwindigkeit zu erreichen, unter Verwenden einer Rückkopplungssteuerung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerdruckdaten verwendet werden, um die Motorausgangsleistung in Einheiten des angezeigten, mittleren effektiven Druckes (PMI) bei einem gewünschten Kurbelwinkel bis zu oder nahe zu dem oberen Totpunkt des Kolbens zu berechnen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet; daß der angezeigte, mittlere Druck (PMI) durch Verwendung der folgenden Näherungsgleichung berechnet wird:

PMI = c + cn(Pn - PO

während c und cn vorbestimmte Konstanten sind, PO der Brennkammerdruck ist, wenn er im wesentlichen athmosphärisches Druckniveau erreicht und Pn sind die Jeweiligen erfaßten Brennkammerdrücke.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammedruckdaten verwendet werden, um die Verbrennungsgeschwindigkeit an dem oberen Totpunkt oder bei einem speziellen Kurbelwinkel nahe dem oberen Totpunkt zu berechnen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Verwendung der folgenden Näherungsgleichung berechnet wird:

qx = b bn(Pn - PO)

wobei b und bn vorbestimmte Konstanten sind, ist PO der Standarddruck und Pn die jeweiligen erfaßten Brennkammerdrücke sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungsgeschwindigkeit durch Verwendung der folgenden Näherungsgleichung berechnet wird:

qx = Qx/ Qn·100

wobei Qx der Betrag der Verbrennungswärme bis zu einem gewünschten Kurbelwinkel, ableitbar von der folgenden Näherungsgleichung, ist:

wobei A das Wärmeäquivalent ist, K das spezifische Wärmeverhältnis ist, R die allgemeine Gaskonstante ist, PO ist der Brennkammerdruck am unteren Totpunkt des Kolbens ist, δP die Druckdifferenz zwischen zwei druckpunkten ist, δV der Volumenunterschied des Brennkammervolumens zwischen zwei Meßpunkten ist und Px und Vx der erste der zwei gemessenen Druck- und Brennkammer- Volumenwerte ist, und Qn die Gesamtwärme ist.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Verbrennungsgeschwindigkeit (qx), als auch der angezeigte mittlere Druck (PMI) verwendet werden, um die Motorausgangsleistung zu steuern.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkammerdrücke bei zumindest sechs (n ≥ 6) unterschiedlichen Kurbelwinkeln (a0-a5) erfaßt werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorbetriebsweisen, die gesteuert werden sollen, der Zündzeitpunkt, die Kraftstoffeinspritzung oder die Abgasrückführung (EGR) sind.

10. Verfahren nach 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwinkel verwendet werden, wobei der erste (a0) der Kurbelwinkel ist, wenn der Kolben an seinem unteren Totpunkt (BDC) ist, der zweite (a1) ein Kurbelwinkel nach der Zündung, aber vor dem oberen Totpunkt (TDC) des Kolbens ist, und der dritte bis sechste (a2-a5) Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt innerhalb des Arbeitshubes des Kolbens sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der angezeigte, mittlere effektive Druck (PMI) berechnet wird und dann in einem Speicher gespeichert wird und daß dieser gespeicherte Wert für einen Vergleich mit dem angezeigten, mittleren effektiven Druck des folgenden Taktes verwendet wird, um Korrekturwerte zu erhalten, wenn der folgende angezeigte mittlere effektive Druck (PMI) zugenommen hat oder um den angezeigten, mittleren effektiven Druck (PMI) in dem Speicher für einen Vergleich mit dem weiteren folgenden angezeigten, mittleren effektiven Druck (PMI) zu speichern, wenn er sich von jenem des vorhergehenden Taktes verringert hat.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Motor zumindest eine Zündkerze aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraftstoff-/Luftgemisch im Inneren der Brennkammer bei einem Kurbelwinkel zwischen dem Ende des vorhergehenden Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes durch die Zündkerze gezündet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung bei einem Kurbelwinkel stattfindet, der vor dem Kurbelwinkel des oberen Totpunktes des Kolben oder eines bestimmten Kurbelwinkels nahe des oberen Totpunktes des Kolbens liegt.

14. Brennkraftmaschine mit zumindest einer Zylindereinheit (3), die einen gleitenden hin- und hergehenden Kolben (7) aufnimmt, verbunden mit einer Kurbelwelle (9; 241), einem Motordrehzahlerfasser (11; 258), einem Kurbelwinkelerfasser (11; 267) und einem Brennkammerdruckerfasser, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens von Anspruch 1, wobei eine Steuervorrichtung (12; 257), auf der Grundlage der zugeführten Signale von den verschiedenen Detektoren, in der Lage ist, die Steuerschritte für den Zündzeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzung durch Berechnen der Verbrennungsgeschwindigkeit und/oder des angezeigten mittleren, effektiven Druckes (PMI) zu berechnen, auf der Grundlage eines Brennkammerdruckes, erfaßt durch einen Kurbelwinkel zwischen dem Ende eines Auslaßhubes und dem Beginn des Verdichtungshubes eines Kolbens, und/oder bei Kurbelwinkeln nahe zu oder an einer oberen Totpunktposition des Kolbens, und bei Kurbelwinkeln nach der oberen Totpunktposition und vor dem Beginn des folgenden Auslaßhubes des Kolbens und die die Brennkammerdruckdaten zum Steuern der Motorbetriebsweise verwendet, wobei die Steuervorrichtung (12; 257) außerdem in der Lage ist, die tatsächliche Verbrennungsgeschwindigkeit auf der Grundlage des Brennkammerdruckes zu berechnen und daß dieser Wert als ein Steuerparameter verwendet wird, um eine vorbestimmte Ziel- Verbrennungsgeschwindigkeit zu erreichen, unter Verwenden einer Rückkopplungssteuerung.