DE69724370T2

DE69724370T2 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mittels eines Verfahrens zur Steuerung erstens der Luft- und zweitens der Kraftstoffmenge

Info

Publication number: DE69724370T2
Application number: DE69724370T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Toyota-shi Hosotani; Hiroshi Toyota-shi Tanako; Naohide Toyota-shi Fuwa; Iwao Toyota-shi Maeda; Shigeo Toyota-shi Kikori; Ken Toyota-shi Kuretake
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-09-19
Filing date: 1997-09-18
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2017-09-19
Also published as: KR100238367B1; DE69724370D1; EP0831223B1; EP0831223A3; US6014955A; EP0831223A2; KR19980024875A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine oder insbesondere auf ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine einschließlich einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe, bei der das Luftkraftstoffverhältnis durch die Ansaugluftmenge gefolgt durch die Kraftstoffzufuhrmenge gesteuert wird.
2. Beschreibung der einschlägigen Technik
Bei einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit elektronisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzung wird die Ansaugluftmenge gemessen und die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der somit gemessenen Ansaugluftmenge wird berechnet, wodurch das Luftkraftstoffverhältnis eingestellt wird. Dieses Einstellverfahren des Luftkraftstoffverhältnisses gründet sich auf das Konzept, dass die Ansaugluftmenge gemäß dem Betätigungsbetrag des Gaspedals bestimmt wird. Infolgedessen gibt es bei der Beschleunigung oder Verzögerung des Motors, wenn die Ansaugluftmenge eine beträchtliche Änderung erfährt, das Problem, dass ein Fehler für die Entwicklung der Ansaugluftmenge verantwortlich ist, die durch den Computer zum Steuern des Motors gemessen wird.
Angesichts dessen ist ein Motorsteuergerät erstens zum Steuern der Kraftstoffmenge und zweitens zum Steuern der Luftmenge in dem Dokument JP-B-7-33781 unter Verwendung einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe offenbart, die gesteuert wird durch ein elektrisches Stellglied in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbetrag des Gaspedals, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge (die Kraftstoffeinspritzmenge) zunächst ermittelt wird und dann die Ansaugluftmenge.
Bei dem Motorsteuergerät gemäß dem Dokument JP-B-7-33781 eines Motors erstens zum Steuern der Kraftstoffmenge und zweitens zum Steuern der Luftmenge zum Steuern des Einstellens der Kraftstoffzufuhrmenge und des Drosselklappenöffnungsgrades in Übereinstimmung mit der Gaspedalbetätigungsposition ist eine Technik offenbart, bei der eine vorgegebene Verzögerungszeit, bevor Kraftstoff tatsächlich in den Zylinder eingegeben wird, eingerichtet ist beim Steuern des Drosselklappenöffnungsgrades, um die Kraftstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl und der Betätigungsposition des Gaspedals zu steuern.
Durch Einrichten einer Verzögerungszeit auf diese Weise wird die Zeit bevor der eingespritzte Kraftstoff tatsächlich in den Zylinder eingegeben wird, berücksichtigt, so dass die Kraftstoffmenge und die Ansaugluftmenge in dem Zylinder genau gesteuert werden.
Angesichts der Tatsache, dass sich der Motorbetriebszustand tatsächlich häufig ändert und die berechnete Verzögerungszeit variiert mit der Motordrehzahl oder der Kraftstoffeinspritzmenge, hat das Motorsteuergerät, das in dem Dokument JP-B-7-33781 offenbart ist, jedoch das Problem, dass die Drosselklappe manchmal auf eine derartige Änderung nicht ansprechen kann, insbesondere bei einer plötzlichen Betätigung des Gaspedals. Es ist somit schwierig, den Drosselklappenöffnungsgrad auf einen Sollwert zu steuern auf der Grundlage von jedem Drosselklappenöffnungsgrad, wodurch es unmöglich wird, immer ein genaues Luftkraftstoffverhältnis zu bestimmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Lösung dieses Problems ist in den unabhängigen Ansprüchen 1, 2 und 6 definiert, wobei optionale Merkmale in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird deutlich verständlich durch die Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt ein Diagramm einer Gesamtkonfiguration eines Steuergerätes für eine Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels von Steuerschritten bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bei dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung.
3A zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels von Berechnungsschritten der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bei dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung.
3B zeigt ein Ablaufdiagramm von Steuerschritten der Kraftstoffeinspritzung bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bei dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung.
4 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Gaspedalbetätigungsbetrag, dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Schließzeit des Einlassventils bezüglich dem Verstreichen der Zeit bei den Steuerschritten der 3A und 3B.
5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Abwandlung der Steuerschritte bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bei dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung.
6 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Gaspedalbetätigungsbetrag, dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Schließzeitgebung des Einlassventils bezüglich dem Verstreichen der Zeit bei den Steuerschritten der 5.
7A zeigt ein kennzeichnendes Diagramm des Unterschiedes zwischen einem Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrades und einem Istdrosselklappenöffnungsgrad.
7B zeigt ein kennzeichnendes Diagramm des Unterschiedes zwischen einem Ausgleichssollwert des Drosselklappenöffnungsgrades und eines Istdrosselklappenöffnungsgrades.
8A zeigt ein Funktionsdiagramm der Schritte der PID-Steuerung beziehungsweise Regelung, wobei der Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrades nicht ausgeglichen wird.
8B zeigt ein Funktionsdiagramm der Schritte der PID-Steuerung beziehungsweise Regelung, wobei der Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrades ausgeglichen wird.
9 zeigt ein Funktionsdiagramm der Schritte der PID-Steuerung beziehungsweise Regelung, bei der der Solldrosselklappenöffnungsgrad ausgeglichen wird, der zur Berechnung der Kraftstoffeinspritzmenge verwendet wird.
10A, 10B zeigen Ablaufdiagramme eines Beispiels der Berechnungsschritte der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bei dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm der Schritte der Kraftstoffeinspritzsteuerung bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine bei dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung.
12 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Gaspedalbetätigungsbetrag, dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Schließzeitgebung des Einlassluftventils bezüglich dem Verstreichen der Zeit, wenn die vorliegende Zeit plus eine Verzögerungszeit früher ist als die Zeitgebung des Einlassluftventils des nächsten Kraftstoffeinspritzzylinders bei den Steuerschritten der 10A, 10B.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Beispiels der Berechnungsschritte der Ansaugluftmenge bei den Steuerschritten der 10A, 10B.
14A zeigt ein Kennfeld, das verwendet wird zum Berechnen der Ansaugluftmenge pro Motorumdrehung bei den Steuerschritten von 13.
14B zeigt ein Kennfeld, das verwendet wird zum Berechnen eine Ansprechzeitkonstanten der Ansaugluftmenge bei den Steuerschritten der 13.
15A zeigt ein Diagramm zum Darstellen der Berechnungsschritte der Ansaugluftmenge nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeit, die berechnet wird aus einem geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe.
Und 15B zeigt ein Diagramm zum Erläutern eines Berechnungsverfahrens eines geschätzten Drosselklappenöffnungsgrades bei einer Zeit in Übereinstimmung mit der Schließzeitgebung des Einlassluftventils gegenüber der vorliegenden Zeit.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend detailliert beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern mit elektronisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzung mit einem Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 1 hat ein Einlassluftpfad 2 der Brennkraftmaschine 1 eine Drosselklappe 3, die stromabwärts eines nicht gezeigten Luftreinigers angeordnet ist. Ein Stellglied 4 zum Ansteuern der Drosselklappe 4 ist bei einem axialen Ende diese Drosselklappe 3 angeordnet und ein Sensor 5 zum Erfassen des Öffnungsgrades der Drosselklappe 3 ist bei ihrem anderen Ende angeordnet. Insbesondere ist die Drosselklappe 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe, die durch das Stellglied 4 geöffnet und geschlossen wird.
Ein Windkessel 6 ist angeordnet in der Ansaugluftbahn 2 stromabwärts der Drosselklappe 3. Der Windkessel 6 hat im Inneren einen Drucksensor 7 angeordnet zum Erfassen des Druckes der Ansaugluft. Des Weiteren ist ein Kraftstoffeinspritzventil 8 für die Zufuhr des mit Druck beaufschlagten Kraftstoffes zu dem Ansaugluftanschluss von dem Kraftstoffzufuhrsystem für jeden Zylinder stromabwärts des Windkessels 6 angeordnet. Das Ausgangssignal des Drosselklappenöffnungsgradsensors 5 und das Ausgangssignal des Drucksensors 7 werden an die ECU (Motorsteuereinheit) 10 mit einem eingebauten Mikrocomputer angewandt.
Es ist auch ein Wassertemperatursensor 11 zum Erfassen der Temperatur des Kühlwassers in der Kühlwasserbahn 9 des Zylinderblockes der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Der Wassertemperatursensor 11 erzeugt ein elektrisches Signal mit einer analogen Spannung in Übereinstimmung mit der Temperatur des Kühlwassers. Eine Abgasbahn 12 hat im Inneren einen (nicht gezeigten) Dreiwegekatalysator angeordnet zum Reinigen der drei giftigen Bestandteile HC, CO und NOx in dem Abgas gleichzeitig. Ein Sauerstoffsensor 13, der eine Art eines Luftkraftstoffverhältnissensors ist, ist in der Abgasbahn 12 stromaufwärts des Katalysators angeordnet. Der Sauerstoffsensor 13 erzeugt ein elektrisches Signal in Übereinstimmung mit der Konzentration des Sauerstoffbestandteils in dem Abgas. Die Ausgangssignale des Wassertemperatursensors und des Sauerstoffsensors 13 werden an die ECU 10 angewandt.
Des Weiteren wird der ECU 10 ein Gaspedalbetätigungsbetragssignal zugeführt von einem Gaspedalbetätigungsbetragssensor 15, der an einem Gaspedal 14 montiert ist, und eine Motordrehzahl Ne von einem Kurbelwinkelsensor, der an einem nicht gezeigten Verteiler montiert ist.
Wenn bei der vorstehend erwähnten Konfiguration ein nicht gezeigter Schlüsselschalter eingeschaltet wird, wird die ECU 10 erregt, um ein Programm zu starten und die Ausgangssignale der Sensoren aufzunehmen, wodurch das Stellglied 4 zum Betätigen der Drosselklappe 3, das Kraftstoffeinspritzventil 8 oder die anderen Stellglieder gesteuert beziehungsweise geregelt werden. Die ECU 10 umfasst einen Analogdigitalumwandler zum Umwandeln der analogen Signale von den verschiedenen Sensoren in digitale Signale, eine Eingangs-/Ausgangsschnittstelle 101 zum Aufnehmen von eingespeisten digitalen Signalen von den verschiedenen Sensoren und Erzeugen und Aufnehmen von Signalen zum Ansteuern der Stellglieder, eine CPU 102 zum Durchführen von arithmetischen Berechnungen, Speicher wie beispielsweise einen ROM 103 und einen RAM 104 und eine Uhr 105. Diese Komponentenelemente sind durch einen Bus 106 miteinander verbunden. Die Konfiguration der ECU 10 ist gut bekannt und wird nachfolgend weiter beschrieben.
Bei einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung, das wie vorstehend beschrieben aufgebaut ist, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 beim Schließen des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders vorausgesagt in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbetrag des Gaspedals und der Kraftstoff wird eingespritzt in Übereinstimmung mit dem vorausgesagten Öffnungsgrad, wodurch das Luftkraftstoffverhältnis auf eine Weise in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors gesteuert wird. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 beim Schließen des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders wird vorausgesagt in Übereinstimmung mit dem Betätigungsbetrag des Gaspedals durch den Grund der Tatsache, dass der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 mechanisch verzögert wird hinter die Betätigung des Gaspedals. Bei einer elektronisch gesteuerten Drosselklappeneinheit wird der Betätigungsbetrag (Niederdrückungsbetrag) des Gaspedals von analog nach digital in der ECU 10 umgewandelt und durch eine derartige Sicherstellung der Absicht des Fahrers wird ein Sollöffnungsgrad zu dem Stellglied 4 (Elektromotor) durch verschiedene Steuerbetriebe zugeführt, wodurch die Betätigung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe 3 gesteuert wird. Ein Sollöffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drosselklappe ist auf diese Weise vorgegeben. Deshalb ist es möglich, das Ansprechverhalten des Elektromotors in Übereinstimmung mit der Antriebssteuerung und dem Antriebssystem des Elektromotors vorauszusagen, das heißt den Öffnungsgrad der Drosselklappe bei der Schließzeit des Einlassluftventils von dem inversen Modell des Elektromotors vorauszusagen.
Wenn der Elektromotor ein Schrittmotor ist, kann die zukünftige Schrittänderungszeit bestimmt werden und die Position des Elektromotors (der Öffnungsgrad der Drosselklappe) wird in der ECU 10 gezählt. Deshalb ist die Zeit im Voraus für alle Schritte bekannt. Die Schrittposition, die am nähersten bei der Schließzeit des Einlassluftventils liegt, wird somit gelesen. Wenn der Elektromotor ein Gleichstrommotor ist, wird andererseits der Drosselklappenöffnungsgrad bei der Schließzeit des Einlassluftvenitls bestimmt aus der Drosselklappengeschwindigkeit bei einem normalen Steuerbetrieb obwohl abhängig von dem Steuerverfahren. In dem Verzögerungsantriebsbereich (soweit wie die Abweichung von dem Sollwert nicht geringer als ein vorgegebener Wert ist) wird auf eine Verzögerungstabelle Bezug genommen, um den Drosselklappenöffnungsgrad zu bestimmen.
Als ein einfaches inverses Modell wird die Zeit vor dem Schließen des Einlassluftventils durch Berechnungen bestimmt und dann wird die Zeit bevor die Drosselklappe 3 den Sollöffnungsgrad erreicht bestimmt aus dem Sollöffnungsgrad der Drosselklappe 3 und ihrem momentanen Öffnungsgrad. Die Zeit bevor die Drosselklappe 3 den Sollöffnungsgrad erreicht, wird verglichen mit der Zeit vor dem Schließen des Einlassluftventils. Wenn die Zeit bevor die Drosselklappe 3 den Sollöffnungsgrad erreicht früher ist als die Zeit bevor das Einlassluftventil geschlossen wird, bildet der Öffnungsgrad der Drosselklappe bei der Zeit, wenn das Einlassluftventil geschlossen wird, einen Sollöffnungsgrad. Wenn die Zeit vor dem Erreichen des Sollöffnungsgrades der Drosselklappe 3 später ist als die Zeit, wenn das Einlassluftventil geschlossen wird, kann im Gegensatz der Öffnungsgrad der Drosselklappe bei der Zeit, wenn das Einlassluftventil geschlossen wird, bestimmt werden aus der Öffnungsgradcharakteristik der Drosselklappe 3 auf der Grundlage der proportionalen Verteilung zwischen der Zeit vor dem Erreichen des Sollöffnungsgrades der Drosselklappe 3 und der Zeit, wenn das Einlassluftventil geschlossen wird. Sobald der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der Zeit, wenn das Einlassluftventil geschlossen wird, auf diese Weise vorausgesagt wird, wird die gut bekannte Drosselöffnungsgradasynchroneinspritzsteuerung, bei der die Kraftstoffmenge erhöht wird in Übereinstimmung mit der Bewegung der Drosselklappe oder die Feed-Forward-Regelung auf der Grundlage des Drosselklappenöffnungsgrads verwendet zum Vermeiden der Verschlechterung des Luftkraftstoffverhältnisses in dem Zylinder und dadurch des Erzeugens einer wirksamen Emissionswirkung.
Ein Beispiel des Prozesses zum Steuern des Luftkraftstoffverhältnisses, wie vorstehend beschrieben, wird unter Bezugnahme auf das in 2 gezeigte Ablaufdiagramm erläutert. Diese Steuerroutine wird ausgeführt für jeden vorgegebenen Kurbelwinkel.
Zunächst erfasst der Schritt 401 den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Diese Erfassung des Motorbetriebszustandes kann ausgeführt werden durch die ECU 10, die die verschiedenen Betriebszustandsparameter aufnimmt, wie beispielsweise die Motordrehzahl Ne, den Ansaugluftdruck P, den Gaspedalbetätigungsbetrag (Betätigungsposition) von den verschiedenen Sensoren. Der Schritt 402 liest die momentane Betätigungsposition des Gaspedals. Der Schritt 403 berechnet einen Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrades aus der Betätigungsposition des Gaspedals.
Der Schritt 404 berechnet die Einlassluftventilschließzeit T des Einspritzzylinders aus dem Motorbetriebszustand, der bei Schritt 401 erfasst wird. Der Schritt 405 liest die Ansprechcharakteristik der Drosselklappe bezüglich der Öffnungsposition des Gaspedals, die im Voraus in einem Speicher (ROM 103) der ECU 10 gespeichert ist. Der Schritt 406 liest den momentanen Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 gefolgt durch den Schritt 406 zum Berechnen der Zeit t, die erforderlich ist bevor der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 einen Sollwert in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals erreicht.
Nach dem Berechnen der Zeit t vor dem Erreichen des Sollwerts des Drosselklappenöffnungsgrads auf diese Weise beurteilt der Schritt 408, ob die Zeit, wenn der Drosselklappenöffnungsgrad den Sollwert erreicht, früher oder später ist als die Schließzeit T des Einlassluftventils. Die Zeit, wenn der Drosselklappenöffnungsgrad den Sollwert erreicht, kann bestimmt werden durch Addieren der Zeit t, die erforderlich ist zum Erreichen des Sollöffnungsgrads der Drosselklappe 3 in Übereinstimmung mit der Betriebsposition des Gaspedals, zu der momentanen Zeit t0. Der Schritt 408 beurteilt somit, ob (t0 + t) ≤ T gilt.
Wenn der Schritt 408 beurteilt, dass (t0 + t) ≤ T gilt, deutet dies an, dass die Zeit, wenn die Drosselklappe 3 den Sollwert erreicht, früher ist als die Einlassventilschließzeit T. Dann schreitet der Prozess zum Schritt 409 fort, bei dem der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der Zeit, wenn das Einlassluftventil schließt, bestimmt wird als der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe. Wenn andererseits (t0 + t) > T gilt, bedeutet dies, dass die Zeit, wenn die Drosselklappe 3 den Sollöffnungsgrad erreicht, später ist als die Zeit T, wenn das Einlassluftventil schließt. Somit schreitet der Prozess zum Schritt 410 fort. Beim Schritt 410 wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der Zeit T, wenn das Einlassluftventil schließt, bestimmt aus der Öffnungsgradcharakteristik der Drosselklappe 3 durch die Proportionalverteilung zwischen der Zeit t, wenn die Drosselklappe 3 den Sollöffnungsgrad erreicht, und der Zeit (T – t0), die erforderlich ist bevor das Einlassluftventil geschlossen wird.
Nach dem Berechnen des Öffnungsgrads der Drosselklappe 3 bei der Zeit T, wenn das Einlassluftventil auf diese Weise schließt, bestimmt der Schritt 411 eine Kraftstoffzufuhrmenge, die ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis bildet in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad von dem Motorbetriebszustand. Der Kraftstoff mit der somit berechneten Menge wird von dem Kraftstoffeinspritzventil 8 beim Schritt 412 eingespritzt, wodurch diese Routine abgeschlossen wird. Dieser Steuervorgang vermeidet die Verschlechterung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Zylinder und vermindert Luftverschmutzungsemissionen.
Nun wird der Steuervorgang des Steuergeräts für eine Brennkraftmaschine gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung, die wie in 1 gezeigt aufgebaut ist, erläutert. Bei dem zweiten Gesichtspunkt wird der Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drosselklappe bezüglich dem Betätigungsbetrag des Gaspedals gespeichert und dessen Ausgangssignal für eine vorgegebene Zeit gehalten. Nach dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit wird das besondere Ausgangssignal auf das Stellglied der elektronisch gesteuerten Drosselklappe angewandt. Die Übertragung des momentanen Betätigungsbetrags des Gaspedals auf das Stellglied der elektronisch gesteuerten Drosselklappe ist deshalb beabsichtigt verzögert für eine vorgegebene kleine Zeit, so dass die Drosselklappenbetätigung bezüglich dem Betätigungsbetrag des Gaspedals verzögert ist durch die besondere vorgegebene Zeitlänge.
Bei dem zweiten Gesichtspunkt wird die nächste Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders berechnet, während das vorstehend erwähnte Ausgangssignal gehalten wird. Die Zeit, wenn das Einlassluftventil schließt, liegt vor dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit von der momentanen Zeit. Der Drosselklappenöffnungsgrad bezüglich dem Gaspedalbetätigungsbetrag bei der berechneten Schließzeit des Einlassluftventils wird gelesen aus den gespeicherten Öffnungsgradwerten der Drosselklappe und die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit diesem Drosselklappenöffnungsgrad wird berechnet. Dann wird die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge eingespritzt bei einer vorgegebenen Zeitgebung früher als die Schließzeit des Einlassluftventils, das heißt beim Erfassen der vorgegebenen Kurbelwinkelposition.
Insbesondere bei dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis Steuer- bzw. Regelsystem erstens zum Steuern der Luftmenge und zweitens zum Steuern der Kraftstoffmenge wird die Zeit, wenn die Drosselklappenbetätigung dem Betätigungsbetrag des Gaspedals folgt, absichtlich verzögert und die zukünftige Bewegung der Drosselklappe 3 kann bestimmt werden aus dem Betrag dieser Verzögerung. Gleichzeitig wird die Weise, in der sich die Einlassluftmenge ändert, durch die Berechnung bestimmt. Infolgedessen kann die Einlassluftmenge bestimmt werden aus dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der nächsten Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders. Die Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit dieser Einlassluftmenge kann berechnet werden bei der Berechnungszeit der nächsten Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders. Die somit berechnete Kraftstoffmenge kann eingespritzt werden bei einer vorgegebenen Zeitgebung vor der Einlassluftventilschließzeit, das heißt beim Erfassen einer vorgegebenen Kurbelwinkelposition. Dabei ist die beabsichtigte Verzögerungszeit länger eingerichtet als die Zeit vor der nächsten Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders von der momentanen Zeit.
Diese beabsichtigte Verzögerungszeit wird berechnet im voraus als ein Wert länger als die Zeit vor der nächsten Schließzeit des Einlassventils des Kraftstoffeinspritzzylinders von der Zeit, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet wird in Übereinstimmung mit der Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 1. Diese Verzögerungszeit wird in der Gestalt eines Kennfelds in dem Speicher der ECU 10 gespeichert und in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne gelesen.
Nun wird ein Steuerprozess gemäß dem zweiten Gesichtspunkt dieser Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme der 3A, 3B. Die Kraftstoffeinspritzberechnungsroutine von 3 wird ausgeführt bei Intervallen eines vorgegebenen Kurbelwinkels und der Kraftstoffsteuerprozess von 3B wird bei Intervallen einer vorgegebenen Zeit ausgeführt. Um das Verständnis zu erleichtern wird davon ausgegangen, dass das Stellglied zum Ansteuern der Drosselklappe 3 eine so hohe Ansprecheigenschaft zu dem Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads hat, dass die Ansprechverzögerung des Drosselklappenöffnungsgrads bezüglich dem Steuerwert ignoriert werden kann.
In 3A erfasst zunächst der Schritt 501 den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Die Erfassung des Betriebszustands wird ausgeführt durch die ECU 10, die derartige Betriebszustandsparameter aufnimmt wie beispielsweise die Motordrehzahl Ne, den Ansaugluftdruck P und den Betätigungsbetrag (Betätigungsposition) des Gaspedals von den verschiedenen Sensoren. Der Schritt 502 liest den Betätigungsbetrag des Gaspedals, es folgt der Schritt 503 zum Berechnen des Sollwerts des Drosselklappenöffnungsgrads in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals. Beim Schritt 504 wird der Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads, der beim Schritt 503 berechnet wird, in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert und der Schritt 505 berechnet die nächste Schließzeit T des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders aus dem Betriebszustand des Motors, der beim Schritt 501 erfasst wird.
Der Schritt 506 berechnet den Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei dem Zeitpunkt, wenn das Einlassluftventil des Kraftstoffeinspritzzylinders schließt, von dem Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads, der beim Schritt 503 gespeichert wird, und der Einlassluftventilschließzeit T. insbesondere wird der Zeitpunkt eine vorgegebene Verzögerungszeit D früher als die Einlassluftventilschließzeit T durch Berechnung bestimmt und der Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads bei der besonderen Zeit wird bestimmt als der Drosselklappenöffnungsgrad bei der Einlassluftventilschließzeit T. Nach dem Berechnen des Öffnungsgrads der Drosselklappe 3 bei der Einlassluftventilschließzeit T auf diese Weise berechnet der Schritt 507 eine Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad. Diese Kraftstoffeinspritzmenge kann obwohl sie nicht detailliert erläutert ist, berechnet werden auf der Grundlage der Ansaugluftmenge, die bestimmt wird aus dem Drosselklappenöffnungsgrad auf eine derartige Weise, um ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzielen, das bestimmt wird durch Berechnungen in anderen Routinen in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand.
Der Schritt 508 speichert die berechnete Einlassluftventilschließzeit T und die übereinstimmende Kraftstoffeinspritzmenge in dem RAM der ECU 10, wodurch diese Routine abgeschlossen wird.
Bei der in 3B gezeigten Einspritzsteuerroutine beurteilt andererseits der Schritt 551 eine vorgegebene Kurbelwinkelposition, die eine vorgegebene Zeitgebung repräsentiert bevor der Einlassluftventilschließzeit bei Intervallen einer vorgegebenen Zeit. Wenn die vorgegebene Winkelposition beurteilt wird, schreitet der Prozess zum Schritt 552 fort zum Lesen der Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Kurbelwinkelposition aus dem RAM 104 der ECU 10 und der Kraftstoff mit dieser Menge wird aus dem Kraftstoffeinspritzventil 8 eingespritzt und dann geht es weiter zum Schritt 553. Wenn die vorgegebene Winkelposition beim Schritt 551 nicht beurteilt wird, schreitet andererseits der Prozess direkt zum Schritt 553 fort.
Der Schritt 553 liest den Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads, der in dem RAM 104 der ECU 10 eine vorgegebene Zeit D vor der vorliegenden Zeit gespeichert wird und wendet ihn an das Stellglied 4 als einen Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads an. Das Stellglied 4 betätigt die Drosselklappe 3 auf der Grundlage dieses Steuerwerts des Drosselklappenöffnungsgrads.
4 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der chronologischen Beziehung zwischen dem Sollwert des Gaspedalbetätigungsbetrags, dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Einlassluftventilschließzeit mit dem Verstreichen der Zeit bei dem Steuerprozess der 3A, 3B.
Dabei wird angenommen, dass der Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Zylinders #1 des Motors berechnet wird, die vorliegende Zeit t0 ist, dass die Zeit D, um die der Sollwert der Drosselklappenöffnung verzögert ist, gleich D ist, und dass die Zeit, wenn das Einlassluftventil des ersten Zylinder #1 des Motors schließt, gleich T ist.
Bei dem vorliegenden Zeitpunkt t0 werden die Parameter wie beispielsweise die Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 1, der Ansaugluftdruck P und der Gaspedalbetätigungsbetrag (Betätigungsposition) von den verschiedenen Sensoren in der ECU 10 aufgenommen. Der Sollöffnungsgrad (Sollwert) der Drosselklappe in Übereinstimmung mit der vorliegenden Gaspedalbetätigungsposition wird berechnet, während gleichzeitig aus dem Motorbetriebszustand die Einlassventilschließzeit T, das heißt der Zeitpunkt, wenn der Luftansaughub des ersten Zylinders #1 endet, berechnet. Der Sollöffnungsgrad der Drossel, der somit berechnet ist, wird in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Des weiteren wird bei dem vorliegenden Zeitpunkt t0 die Ventilschließzeit T des ersten Zylinders #1 berechnet in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl Ne. Nach dem Ermitteln dieser Ventilschließzeit T wird die Zeit tn eine vorgegebene Verzögerungszeit D vor der Zeit T berechnet. Der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe bei diesem Zeitpunkt tn wird somit berechnet. Der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tn bildet einen Sollöffnungsgrad der Drosselklappe bei der Zeit T, wenn das Einlassluftventil schließt. Sobald der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe bei der Einlassluftventilschließzeit T bestimmt ist, kann die Kraftstoffeinspritzmenge aus der entsprechenden Luftmenge berechnet werden. Die Kraftstoffeinspritzmenge bei der Einlassluftventilschließzeit T1 des zweiten Zylinders #2 kann auch berechnet werden bei dem Zeitpunkt t1 auf eine ähnliche Weise wie bei dem ersten Zylinder #1.
Als nächstes wird der Steuervorgang erläutert, der durchgeführt wird, wenn die Ansprechcharakteristik des Stellglieds 4 zum Ansteuern der Drosselklappe 3 niedrig ist bezüglich dem Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads.
Wenn die Ansprechcharakteristik des Stellglieds 4 niedrig ist, wie in 6 gezeigt ist, ist der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe verzögert selbst hinter einer linearen Änderung des Gaspedalbetätigungsbetrags (Sollwert der Gaspedalbetätigung). Bei einem derartigen Fall ist der Drosselklappenöffnungsgrad, der eine vorgegebene Zeit D verzögert ist, kleiner als wenn die Ansprechcharakteristik des Stellglieds 4 hoch ist. Es ist somit notwendig, den Öffnungsgrad der Drosselklappe konservativ zu setzen bei der Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders #1 (erster Zylinder). Andererseits muss das Stellglied 4 bei der Zeit T angesteuert werden in Übereinstimmung mit dem Sollwert, der nicht verzögert ist hinter der Gaspedalbetätigungszeit.
Der Steuerprozess bei einem derartigen Fall wird unter Bezugnahme auf das in 5 gezeigte Ablaufdiagramm erläutert. Bei dem Steuerprozess von 5 sind die identischen Schritte mit jenen des Steuerprozesses bezüglich 3A mit den selben Bezugszeichen bezeichnet und werden nur kurz beschrieben.
Der Schritt 501 erfasst den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Der Schritt 502 liest die Betätigungsposition des Gaspedals. Der Schritt 503 berechnet einen Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals. Beim Schritt 504 wird der Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads, der beim Schritt 503 berechnet wird, in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert. Die Schritte bis zu diesem Punkt sind genau identisch mit den übereinstimmenden Schritten des Ablaufdiagramms von 3A.
Der Schritt 701 berechnet einen geschätzten Wert des Drosselklappenöffnungsgrads (geschätzter Öffnungsgrad) aus der Ansprechcharakteristik des Stellglieds auf der Grundlage des Sollwerts des Drosselklappenöffnungsgrads, der beim Schritt 503 berechnet wird. Beim Schritt 702 wird der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe, der berechnet ist, in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Der Schritt 505 berechnet die nächste Einlassventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders aus dem Betriebszustand des Motors, der beim Schritt 501 erfasst wird.
Der Schritt 703 berechnet den Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders aus dem geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe, der beim Schritt 702 gespeichert wird, und der Zeit T, wenn das Einlassluftventil schließt. Insbesondere die Zeit eine vorgegebene Verzögerungszeit D vor der Einlassluftventilschließzeit T wird bestimmt durch Berechnung und der geschätzte Wert des Drosselklappenöffnungsgrads bei dieser besonderen Zeit wird bestimmt als der Drosselklappenöffnungsgrad bei der Einlassluftventilschließzeit T. Nach dem Berechnen des Öffnungsgrads der Drosselklappe 3 bei der Einlassluftventilschließzeit T auf diese Weise berechnet der Schritt 507 die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad gefolgt durch den Schritt 508, bei dem die Einlassluftventilschließzeit T, die beim Schritt 507 berechnet wird, und die entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert werden, wodurch diese Routine abgeschlossen wird.
Selbst beidem Fall, wenn die Ansprechcharakteristik des Stellglieds zum Ansteuern der Drosselklappe 3 niedrig ist bezüglich des Steuerwerts des Drosselklappenöffnungsgrads, kann die unter Bezugnahme auf 3B beschriebene Einspritzsteuerroutine wie sie ist verwendet werden.
Es wird ein anderer Steuervorgang mit einer niedrigen Ansprechcharakteristik des Stellglieds 4 zum Ansteuern der Drosselklappe 3 bezüglich dem Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert erläutert.
Es wird nun angenommen, dass der Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads mit einer Charakteristik wie sie durch die durchgezogene Linie C gezeigt ist, an das Stellglied 4 abgegeben wird zum Ansteuern der Drosselklappe 3, wie in 7A gezeigt ist. Wenn die Ansprechcharakteristik des Stellglieds 4 zum Ansteuern der Drosselklappe 3 niedrig ist bezüglich dem Steuerwert C des Drosselklappenöffnungsgrads, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 verzögert wie durch die durchgezogene Linie P gezeigt ist und somit gegenüber dem Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert C versetzt.
Angesichts dessen, wie durch die durchgezogene Linie E in 7B gezeigt ist, wird der Betrag des Drosselklappenöffnungsgradsteuerwerts für den Ausgleich erhöht. Selbst wenn die Ansprechcharakteristik des Stellglieds niedrig ist bezüglich dem ausgeglichenen großen Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads, bildet folglich das Ergebnis der Verzögerung einen regulären Steuerwert C für die Drosselklappenöffnung in der selben Situation wie wenn die Verzögerung beseitigt wäre.
8A zeigt ein Funktionsdiagramm des PID-Steuerprozesses, wenn der Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads nicht ausgeglichen wird, wenn der Steuerwert C des Drosselklappenöffnungsgrads wie in 7A gezeigt erzeugt wird. Ein Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads wird bestimmt aus dem Gaspedalbetätigungsbetrag, der durch den Sensor erfasst wird.
Nachdem die PID-Steuerung bewirkt wird mit diesem Sollwert, wird der Sollwert in einen Spannungszyklusfaktor umgewandelt und an einen Drosselmotor abgegeben, der das Stellglied bildet. Die Ansteuerung des Drosselmotors wird erfasst durch einen Drosselsensor und rückgeführt zu dem PID-Steuerbereich als ein Drosselsensorwert.
8B zeigt ein Funktionsdiagramm der Schritte des PID-Steuerprozesses, wenn der Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads ausgeglichen wird, wobei das Diagramm dem Eigenschaftsdiagramm von 7B entspricht. Bei dieser Konfiguration umfasst das erste Stadium des PID-Steuerbereichs eine Phasenführungsausgleichseinrichtung.
9 zeigt ein Funktionsdiagramm der Schritte der PID-Steuerung, wenn der Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads ausgeglichen wird, der für die Berechnung der Kraftstoffzufuhrmenge verwendet wird. Bei dieser Konfiguration wird der Solldrosselklappenöffnungsgrad verarbeitet in einem Ableitungsinversausgleichsbereich zum Berechnen der Kraftstoffzufuhrmenge unter Verwendung des geschätzten Drosselklappenöffnungsgrads, der durch den Sensor nach dem Ausgleich erfasst wird.
Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Konfiguration auf der Grundlage einer Steuertechnik unter Verwendung nur des Werts bei einer spezifischen Zeit. Angesichts der Tatsache, dass das Ansprechverhalten bei der Änderung der Ansaugluftmenge verzögert ist hinter die Änderung des Drosselklappenöffnungsgrads, berücksichtigt jedoch eine genauere Berechnung der Ansaugluftmenge vorzugsweise die Änderung des Drosselklappenöffnungsgrads vor dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils sowie den Drosselklappenöffnungsgrad bei dem Zeitpunkt des Schließens des Einlassluftventils. Aufgrund dessen kann ein alternatives Verfahren verwendet werden, bei dem die Änderung des Sollwerts des Drosselklappenöffnungsgrads erfasst wird und die Änderung des Öffnungsgrads der Drosselklappe bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Einlassluftventil schließt, wird berechnet. Dann wird die Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrads berechnet. In Übereinstimmung mit dieser Ansaugluftmenge kann die Kraftstoffzufuhrmenge berechnet werden.
Wie vorstehend gemäß dem ersten Gesichtspunkt der Erfindung beschrieben ist, wird der Drosselklappenöffnungsgrad bei der Einlassluftventilschließzeit berechnet durch einen Vergleich zwischen der Zeit bevor die Drosselklappe einen Sollöffnungsgradwert erreicht, und der Einlassluftventilschließzeit, wodurch die Luftmenge bei der Einlassluftventilschließzeit bestimmt wird. Auf diese Weise kann die erforderliche Kraftstoffzufuhrmenge bestimmt werden und somit ist eine genauere Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung möglich.
Gemäß dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird andererseits eine vorgegebene Verzögerungszeit eingerichtet zum Steuern des Drosselklappenöffnungsgrads, wodurch es möglich wird, das zukünftige Verhalten des Drosselklappenöffnungsgrads während einer vorgegebenen Zeit zu bestimmen und durch Bestimmen der Luftmenge bei der Zeit des Schließens des Einlassluftventils kann die erforderliche Kraftstoffzufuhrmenge wahrgenommen werden und somit wird ein genauer Luft/Kraftstoff-Steuervorgang möglich.
Bei dem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung mit einer in 1 gezeigten Konfiguration werden der Öffnungsgrad der elektronisch gesteuerten Drosselklappe, die zu dem momentanen Betrag der Gaspedalbetätigung durch den Fahrer gehört, gespeichert und das Ausgangssignal wird für eine vorgegebene Zeit gehalten und nach der vorgegebenen Zeit wird dieses Ausgangssignal auf das Stellglied der elektronisch gesteuerten Drosselklappe angewandt. Infolge dessen ist der momentane Gaspedalbetätigungsbetrag beabsichtigt etwas verzögert und wird auf das Stellglied der elektronisch gesteuerten Drosselklappe angewandt. Somit wirkt die Drosselklappe beim Halten mit dem Betätigungsbetrag des Gaspedals durch Verzögertwerden um die vorgegebene Zeit.
Gemäß dem dritten Gesichtspunkt wird als nächstes die Ansaugluftventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzventils berechnet, während das vorstehend erwähnte Ausgangssignal für eine vorgegebene Zeit gehalten wird. Die Ansaugluftventilschließzeit kann vor oder nach dem Verstreichen einer vorgegebenen Zeit sein, die die beabsichtigte Verzögerungszeit bildet von der momentanen Zeit in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl.
Jedenfalls wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe bezüglich dem Gaspedalbetätigungsbetrag bei der berechneten Schließzeit des Einlassluftventils gelesen aus den gespeicherten Öffnungsgradwerten der Drosselklappe und die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad wird berechnet. Die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge wird eingespritzt bei einer vorgegebenen Zeitgebung vor der Einlassventilschließzeit, das heißt beim Erfassen einer vorgegebenen Kurbelwinkelposition.
Insbesondere bei dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerverfahren zum Steuern zunächst der Luftmenge und zweitens der Kraftstoffmenge kann die zukünftige Bewegung der Drosselklappe 3 bestimmt werden durch einen Betrag äquivalent dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 3, der beabsichtigt verzögert ist hinter die Gaspedalbetätigung und die entsprechende Änderung der Ansaugluftmenge kann durch Berechnung bestimmt werden. Infolge dessen kann die Ansaugluftmenge bestimmt werden aus dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der nächsten Einlassventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders. Der Kraftstoff in Übereinstimmung mit dieser Einlassluftmenge kann somit berechnet werden bei der Zeit, wenn die nächste Einlassventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders berechnet wird. Der somit berechnete Kraftstoff kann eingespritzt werden bei einer vorgegebenen Zeitgebung vor der Einlassluftventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders, das heißt beim Erfassen einer vorgegebenen Kurbelwinkelposition.
Diese beabsichtigte Verzögerungszeit wird wenn sie größer ist als eine verbreitet verwendete vorgegebenen Drehzahl Ne der Brennkraftmaschine 1 berechnet und im voraus in dem Speicher der ECU 10 gespeichert als ein Wert, der länger ist als die Periode von der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungszeit zu der nächsten Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders und kann wenn immer erforderlich ausgelesen werden.
Nun wird ein Beispiel des Steuerprozesses gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung unter Bezugnahme auf die in den 10A bis 11 gezeigten Ablaufdiagramme erläutert. Die Kraftstoffeinspritzberechnungsroutine der 10A, 10B wird bei Intervallen eines vorgegebenen Kurbelwinkels ausgeführt und die in 1 gezeigte Einspritzsteuerroutine wird bei Intervallen einer vorgegebenen Zeit ausgeführt.
Die Ansprechcharakteristik des Stellglieds 4 zum Ansteuern der Drosselklappe 3 ist unvermeidbar verzögert hinter dem Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads. Wenn das Stellglied 4 eine Ansprechverzögerung hat, wird der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe verzögert hinter den Betätigungsbetrag des Gaspedals (Gaspedalbetätigungssollwert), selbst wenn der letztgenannte sich linear ändert. Bei einem derartigen Fall ist der Drosselklappenöffnungsgrad, der um eine vorgegebene Zeit D verzögert ist, kleiner als in dem Fall, wenn das Stellglied 4 ohne eine Zeitverzögerung anspricht. Infolge dessen ist es notwendig, den Drosselklappenöffnungsgrad konservativ zu schätzen bei der Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders (der erste Zylinder Nr. 1). Das Stellglied 4 muss angesteuert werden bei dem Zeitpunkt T andererseits in Übereinstimmung mit einem Sollwert, der nicht verzögert ist hinter dem Gaspedalbetätigungsbetrag.
In den 10A, 10B erfasst der Schritt 301 den Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1. Der Betriebszustand wird durch Speichern der Betriebszustandsparameter in der ECU 10 erfasst, wie beispielsweise der Motordrehzahl Ne, des Ansaugluftdrucks P und des Gaspedalbetätigungsbetrags (Betätigungsposition), die von verschiedenen Sensoren erzeugt werden. Der Schritt 302 berechnet einen Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads in Übereinstimmung mit der gespeicherten Gaspedalbetätigungsposition. Beim Schritt 304 wird der Sollwert des beim Schritt 303 berechneten Drosselklappenöffnungsgrads in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Der Schritt 304 bestimmt durch Berechnung einen geschätzten Wert des Drosselklappenöffnungsgrads (geschätzter Öffnungsgrad) aus der Ansprechcharakteristik des Stellglieds auf der Grundlage des Sollwerts des beim Schritt 303 berechneten Drosselklappenöffnungsgrads. Beim Schritt 305 wird der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe, der beim Schritt 305 berechnet wird, in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Der Schritt 306 berechnet durch Lesen aus dem Speicher der ECU 10 die Verzögerungszeit D zum Ansteuern der Drosselklappe. Der Schritt 307 berechnet die nächste Einlassluftventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders aus dem Betriebszustand des Motors, der beim Schritt 301 erfasst wird.
Der Schritt 308 beurteilt, was früher ist, entweder die Zeit, die verstrichen ist seit der momentanen Zeit p0 um die Verzögerungszeit D zum Ansteuern der Drosselklappe, die beim Schritt 306 berechnet wird, oder die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders. Wenn die Zeit, die verstreicht durch die Verzögerungszeit D von der momentanten Zeit t0, später ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders (JA), schreitet der Prozess zum Schritt 309 fort. Wenn die Zeit, die verstreicht um die Verzögerungszeit D von der momentanen Zeit t0, früher ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders (NEIN), geht andererseits der Schritt weiter zum Schritt 310.
Beim Schritt 309, zu dem der Prozess fortschreitet, wenn die Zeit, die verstreicht um die Verzögerungszeit D von der momentanen Zeit t0, später ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders, wird der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders berechnet aus einem geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe, der beim Schritt 305 gespeichert wird, und der Einlassluftventilschließzeit T. Insbesondere wird die Zeit tn eine vorgegebene Verzögerungszeit D vor der Einlassluftventilschließzeit T durch eine Berechnung bestimmt und der geschätzte Wert des Drosselklappenöffnungsgrads bei dieser Zeit t wird bestimmt als der Drosselklappenöffnungsgrad bei der Zeit T des Schließens des Einlassluftventils. Nach dem Berechnen des Öffnungsgrads der Drosselklappe 3 bei der Einlassluftventilschließzeit T auf diese Weise schreitet der Prozess zum Schritt 311 fort.
Beim Schritt 310, zu dem der Prozess fortschreitet, wenn der Zeitpunkt nach dem Verstreichen einer Verzögerungszeit D von dem momentanen Zeitpunkt t0 früher ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders, wird andererseits der Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 bei der Schließzeit des Einlassluftventils des Kraftstoffeinspritzzylinders berechnet aus dem geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe, der Einlassluftventilschließzeit T, die beim Schritt 305 gespeichert wird, und der Verzögerungszeit D. Insbesondere wird der Zeitpunkt tr eine vorgegebene Verzögerungszeit D später als der momentane Zeitpunkt t0 durch eine Berechnung bestimmt und die Zeitverzögerung E wird bestimmt zwischen der Zeit tr und der Einlassluftventilschließzeit T. Der geschätzte Wert des Drosselklappenöffnungsgrads bei dem Zeitpunkt tp nach dem Verstreichen der Zeitverzögerung E von der momentanen Zeit t0 wird bestimmt als der Drosselklappenöffnungsgrad der Einlassluftventilschließzeit T. Nach dem Berechnen des Öffnungsgrads der Drosselklappe 3 als die Zeit der Einlassluftventilschließzeit T auf diese Weise schreitet der Prozess zum Schritt 311 fort.
Der Schritt 311 berechnet die Einlassluftmenge und die Kraftstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrads bis zu der Einlassluftventilschließzeit T. Der Schritt 312 führt den Kraftstoff zu in Übereinstimmung mit dem Berechnungsergebnis der Kraftstoffzufuhrmenge und beendet somit diese Routine. Die Berechnung beim Schritt 311 der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrads vor der Einlassluftventilschließzeit T wird später beschrieben.
Bei der in 11 gezeigten Einspritzsteuerroutine beurteilt andererseits der Schritt 801, ob eine vorgegebene Kurbelwinkelposition, die eine vorgegebene Zeitgebung repräsentiert vor der Einlassluftventilschließzeit T, bei Intervallen einer vorgegebenen Zeit involviert ist. Wenn die vorgegebene Kurbelwinkelposition involviert ist, schreitet der Prozess zum Schritt 802 fort zum Lesen der Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Kurbelwinkelposition von dem RAM 104 der ECU 10 und die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der vorgegebenen Kurbelwinkelposition wird ausgelesen und der Kraftstoff mit dieser Menge wird von dem Kraftstoffeinspritzventil 8 eingespritzt gefolgt durch ein Fortschreiten zu dem Schritt 803. Wenn die vorgegebene Kurbelwinkelposition beim Schritt 801 nicht beurteilt wird, schreitet der Prozess andererseits direkt zum Schritt 803 fort.
Der Schritt 803 liest einen Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads, der in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert ist eine vorgegebene Zeit D vor der momentanen Zeit und gibt diesen an das Stellglied 4 ab als ein Steuerwert des Drosselklappenöffnungsgrads. Das Stellglied 4 betätigt die Drosselklappe 3 beim Schritt 804 auf der Grundlage dieses Steuerwerts des Drosselklappenöffnungsgrads.
6 zeigt ein Diagramm der chronologischen Beziehung zwischen dem Sollwert der Gaspedalbetätigung, dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Einlassluftventilschließzeit, wenn der Zeitpunkt nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit D von der momentanen Zeit t0 bei dem Steuerprozess von 11 später ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders.
In 6 ist der Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Zylinders Nr. 1 des Motors berechnet wird, die momentane Zeit t0 und die Zeit, um die der Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrads verzögert ist, ist D, und die Einlassventilschließzeit des ersten Zylinders Nr. 1 des Motors ist als T gegeben.
Bei der momentanen Zeit t0 werden die Betriebszustandsparameter einschließlich der Motordrehzahl Ne der Brennkraftmaschine 1, des Ansaugluftdrucks P und des Gaspedalbetätigungsbetrags (Betätigungsposition) durch die ECU 10 von verschiedenen Sensoren aufgenommen. Der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe (Sollwert) in Übereinstimmung mit der momentanen Gaspedalbetätigungsposition wird berechnet. Gleichzeitig wird die Einlassventilschließzeit T, das heißt der Zeitpunkt, wenn der Luftansaughub des ersten Zylinders Nr. 1 endet, aus dem Betriebszustand des Motors berechnet. Der berechnete Sollwert der Drosselklappe wird in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Nach dem Ermitteln der Schließzeit T des ersten Zylinders Nr. 1 als die momentane Zeit t0, wird der Zeitpunkt tn eine vorgegebene Verzögerungszeit D vor der Zeit T berechnet, so dass der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tn berechnet wird. Der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tn ist bereits in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tn repräsentiert einen geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe als die Einlassluftventilschließzeit T. Sobald der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 als die Einlassluftventilschließzeit T auf diese Weise berechnet ist, kann die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet werden aus der entsprechenden Luftmenge. Die Kraftstoffeinspritzmenge bei der Einlassluftventilschließzeit T1 des zweiten Zylinders #2 kann auch bei dem Zeitpunkt t1 auf eine ähnliche Weise wie bei dem Verfahren für den ersten Zylinder #1 berechnet werden.
12 zeigt ein Diagramm zum Erläutern der chronologischen Beziehung zwischen dem Sollgaspedalbetätigungsbetrag, dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Einlassluftventilschließzeit, wenn der Zeitpunkt nach dem Verstreichen einer Verzögerungszeit D von der momentanen Zeit t0 bei dem Steuerprozess der 10A bis 11 früher ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders mit dem Verstreichen der Zeit.
Wie in 6 wird der Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge für den ersten Zylinder #1 des Motors berechnet wird, die momentane Zeit t0, D ist die Verzögerungszeit des Sollwertes des Drosselklappenöffnungsgrades und T ist die Einlassluftventilschließzeit des ersten Zylinders #1 des Motors. Bei der momentanen Zeit t0 wird der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals auf ähnliche Weise berechnet aus dem Betriebszustand des Motors, während gleichzeitig die Einlassluftventilschließzeit T des ersten Zylinders #1 berechnet wird. Der Sollöffnungsgrad der Drosselklappe, der somit berechnet ist, wird in dem RAM 104 der ECU 10 gespeichert.
Die Zeit tr, eine vorgegebene Verzögerungszeit D später als die vorliegende Zeit t0, wird bei einem Zeitpunkt t0 berechnet und die Zeitverzögerung E zwischen der Zeit tr und der Einlassluftventilschließzeit T wird bestimmt. Ein geschätzter Wert des Drosselklappenöffnungsgrades bei dem Zeitpunkt tp nach dem Verstreichen der Zeitverzögerung E von der vorliegenden Zeit t0 wird berechnet. Der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tp repräsentiert den geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe bei der Einlassluftventilschließzeit T.
Nach dem Berechnen des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe 3 bei der Einlassluftventilschließzeit T auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzmenge aus der entsprechenden Luftmenge berechnet werden.
Bei dem vorstehend erwähnten Steuervorgang kann der Drosselklappenöffnungsgrad vor dem momentanen Zeitpunkt t0 bestimmt werden aus der Änderung der Betätigungsposition des Gaspedals. Infolgedessen, wenn die Zeit nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit D von dem momentanen Zeitpunkt t0 später ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders (der Steuervorgang von 5), kann die Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades aus der letzten Änderung des Gaspedalbetätigungsbetrages bestimmt werden. Die Einlassluftmenge as der Einlassluftventilschließzeit T kann somit berechnet werden.
Wenn die Zeit nach dem Verstreichen der Verzögerungszeit D von der vorliegenden Zeit t0 früher ist als die nächste Einlassluftventilschließzeit T des Kraftstoffeinspritzzylinders (der Steuervorgang von 6) ist im Gegensatz die Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades vor dem momentanen Zeitpunkt t0 bekannt aus der vergangenen Änderung der Betätigungsposition des Gaspedals, aber nicht der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tp, das heißt der geschätzte Öffnungsgrad der Öffnungsklappe as der Einlassluftventilschließzeit T. Trotzdem kann die elektronisch gesteuerte Drosselklappe eine plötzliche Bewegung nicht durchführen ansprechend auf den Betätigungsbetrag des Gaspedals und hat auch eine Ansprechverzögerung. Die Bewegung der elektronisch gesteuerten Drosselklappe kann deshalb in einem gewissen Grad vorausgesagt werden. Erfindungsgemäß wird deshalb, wie in 12 gezeigt ist, die Änderung des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe von der momentanen Zeit t0 zu dem Zeitpunkt tp geschätzt, wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist auf der Grundlage der Änderung des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe vor der momentanen Zeit t0, die durch die durchgezogene Linie angedeutet ist.
Sobald die Änderung des geschätzten Wertes des Drosselklappenöffnungsgrades von der momentanen Zeit t0 zu dem Zeitpunkt tp berechnet werden kann, wie in 6, kann die Ansaugluftmenge vor der Einlassluftventilschließzeit T bestimmt werden aus der Änderungscharakteristik.
Selbst wenn die Änderung des geschätzten Wertes des Drosselklappenöffnungsgrades und der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe as der Einlassluftventilschließzeit T bekannt sind, kann jedoch tatsächlich die Einlassluftmenge vor der Einlassluftventilschließzeit T nicht bestimmt werden. Der Grund besteht darin, dass, selbst wenn die Drosselklappe geöffnet ist, die Ansprechverzögerung der Einlassluftmenge berücksichtigt werden muss. Die tatsächliche Einlassluft wird deshalb, wie durch Halbtonpunkte in 12 gezeigt ist, als kleiner betrachtet als die Einlassluftmenge auf der Grundlage des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe, die angedeutet ist durch die gestrichelte Linie. Erfindungsgemäß wird deshalb die Ansprechverzögerung der Einlassluftmenge berechnet in der Art, wobei die Drosselklappe somit weit geöffnet ist, wodurch die tatsächliche Einlassluftmenge berechnet wird. Ein Verfahren diese Berechnung wird unter Bezugnahme auf 13 bis 15B erläutert.
13 zeigt ein Ablaufdiagramm der Schritte des Berechnens der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit der Änderung des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe vor der Einlassluftventilschließzeit T beim Schritt 311 des Prozesses, der unter Bezugnahme auf 10B erläutert wird. Dieser Steuervorgang wird in regelmäßigen Zeitintervallen von 8 ms durchgeführt.
Der Schritt 901 berechnet die Einlassluftmenge GNTAF (ein Wert, der die, Ansprechverzögerung ignoriert) pro Umdrehung des Motors bei einem stetigen Zustand bei dem geschätzten Drosselklappenöffnungsgrad bei regulären Zeitintervallen. Diese Berechnung kann durchgeführt werden unter Verwendung der folgenden Formel: GNTAF = map (TAF, Ne)unter Verwendung des in 14A gezeigten Kennfeldes, das im Voraus durch einen Versuch ermittelt wird. Bei dieser Gleichung ist TAF der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tp in 12.
Der Schritt 902 berechnet die Ansprechzeitkonstante TIMCF der Einlassluftmenge aus der Einlassluftmenge GNTAF pro Motorumdrehung und der Motordrehzahl Ne, die bei einem stetigen Zustand berechnet wird. Diese Berechnung kann durchgeführt werden unter Verwendung der folgenden Formel: TIMCF = map (GNTAF, Ne)unter Verwendung des in 14B gezeigten Kennfeldes, das im Voraus durch einen Versuch erhalten wird.
Der Schritt 903 berechnet die Einlassluftmenge GNCRTFi pro Motorumdrehung unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung der Einlassluft auf der Grundlage der Einlassluftmenge GNTAF pro Motorumdrehung bei einem stetigen Zustand, berechnet beim Schritt 901 und der Ansprechzeitkonstanten TIMCF der Einlassluftmenge, berechnet bei Schritt 702. Diese Berechnung wird durchgeführt als: GNCRTFi = GNCRTFi-1 + (GNTAF – GNCRTFi-1) × TIMCF
Die 15A, 15B stellen den Prozess der vorstehend erwähnten Berechnungen dar. Die Intervalle der vertikalen Linien, die in den 15A, 15B gezeigt sind, repräsentieren 8 ms.
Wie in 15B gezeigt ist, wird angenommen, dass sich der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe stetig erhöht. Bei diesem Zustand unter der Annahme, dass sich die Änderung des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe konstant ändert und dass die Änderungsbeträge ΔTafwd1, ΔTafwd2 und ΔTafwd3 des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe überprüft werden aus den dritt letzten Daten (die Daten 8 ms × 3 vorher) von der momentanen Zeit t0. Auf der Grundlage dieser Daten wird der Änderungsbetrag des geschätzten Öffnungsgrades der Drosselklappe bei und nach der Zeit t0 geschätzt. Der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tp kann somit berechnet werden.
Der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe bei dem Zeitpunkt tp kann bestimmt werden auch aus der Änderung des Gaspedalbetätigungsbetrages sowie aus der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades. Insbesondere wird der Betätigungsbetrag des Gaspedals bei dem Zeitpunkt tp geschätzt aus den Daten des dritt letzten Gaspedalbetätigungsbetrages vor der momentanen Zeit t0 und der geschätzte Öffnungsgrad der Drosselklappe kann bestimmt werden aus diesem geschätzten Gaspedalbetätigungsbetrag.
In 15A wird angenommen, dass der durch das Zeichen X angedeutete Punkt ein geschätzter Öffnungsgrad der Drosselklappe bei einem Zeitpunkt tp in 15B ist. Die Einlassluftmenge GNTAF (der Einlassluftmengenwert, der die Ansprechverzögerung ignoriert) pro Motorumdrehung, wie in 15B gezeigt, kann bestimmt werden aus dem geschätzten Öffnungsgrad der Drosselklappe beim Punkt X. Sobald die Einlassluftmenge GNTAF pro Motorumdrehung auf diese Weise bestimmt ist, wird die Einlassluftmenge GNCRTFi pro Motorumdrehung unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung der Einlassluft bestimmt als die Differenz zwischen der Einlassluftmenge GNTAF, die die Ansprechverzögerung ignoriert, und der vorangegangenen Einlassluftmenge GNCRTFi-1 unter Berücksichtigung der Ansprechverzögerung, multipliziert mit der Ansprechzeitkonstanten IMCF plus der vorangegangenen Einlassluftmenge GNCRTFi-1 unter Berücksichtigung der vorangegangenen Ansprechverzögerung.
Schließlich wird ein Berechnungsverfahren der Zeit erläutert, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet wird, das heißt die Zeit TFWD von der momentanen Zeit t0 zu der Einlassluftventilschließzeit T, während der die Kraftstoffeinspritzung ausgeführt wird. Die Zeitlänge TFWD von der momentanen Zeit t0 zu der Einlassluftventilschließzeit T, wie in 12 gezeigt ist, ist die Summe aus der Kraftstoffeinspritzzeit TAU (ms) und der Zeitgebung TFWE, wenn die Sollkraftstoffmenge erreicht ist. Die Kraftstoffeinspritzzeitgebung wird auf eine derartige Weise gesteuert, dass die Zeitgebung TFWE, wenn die Sollkraftstoffmenge erreicht ist, einen vorgegebenen Wert erreicht, um zu sagen 260° Kurbelwinkel früher als die Einlassventilschließzeit bei der Brennkraftmaschine mit einem elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzgerät. Die Zeitgebung TFWE kann somit ausgedrückt werden als: TFWE = T90 × 260/90 (ms)
Wobei T90 die Zeit ist, die erforderlich ist für die Drehung um 90° Kurbelwinkel, die verändert wird mit der Motordrehzahl Ne, und die Zahl 260 der Kurbelwinkel ist von der Einspritzzeitgebung zu dem Schließen des Einlassluftventils. Die Zeit, die erforderlich ist für die Drehung des Kurbelwinkels von dem momentanen Zeitpunkt t0 zu dem Schließen des Einlassluftventils, kann berechnet werden durch Teilen von 260° Kurbelwinkel durch 90° Kurbelwinkel, Multiplizieren mit der Zeit, die erforderlich ist für 90° Kurbelwinkeldrehung und Addieren zu der Einspritzzeit. Tatsächlich wird jedoch die Kraftstofftransportverzögerungszeit TB zu dem erhaltenen Wert TFWD addiert.
Wie vorstehend gemäß dem dritten Gesichtspunkt der Erfindung beschrieben ist, ist eine vorgegebene Verzögerungszeit eingerichtet zum Steuern des Drosselklappenöffnungsgrades, so dass das Verhalten des Drosselklappenöffnungsgrades für eine vorgegebene Zeit früher bestimmt werden kann. Durch Ermitteln der Luftmenge, die erforderlich ist vor dem Schließen des Einlassluftventils, kann auch die erforderliche Kraftstoffmenge, die zugeführt werden soll, bestimmt werden, wodurch eine genaue Steuerung des Luftkraftstoffverhältnisses möglich ist.
Ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine mit einer Steuerung zuerst der Luftmenge und zweitens der Kraftstoffmenge mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappeneinheit, die immer ein genaues Luftkraftstoffverhältnis erzeugen kann, ist offenbart. Die Ansprechcharakteristik der Drosselklappe ist gespeichert, ein Sollwert des Drosselklappenöffnungsgrades in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals wird berechnet, die Einlassluftventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders wird berechnet in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand, die erforderliche Zeit zum Erreichen eines Solldrosselklappenöffnungsgrades wird berechnet aus dem Solldrosselklappenöffnungsgrad und dem gespeicherten Wert der Ansprechcharakteristik der Drosselklappe, der Drosselklappenöffnungsgrad as der Einlassluftventilschließzeit wird berechnet aus der berechneten erforderlichen Zeit zum Erreichen des Solldrosselklappenöffnungsgrades und der Einlassluftventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders, eine Kraftstoffzufuhrmenge, die ein Sollluftkraftstoffverhältnis bildet, wird berechnet aus dem Sollluftkraftstoffverhältnis und der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad as der Einlassluftventilschließzeit und der Kraftstoff mit der berechneten Menge wird zugeführt. Bei einer alternativen Konfiguration des Steuergerätes wird ein Solldrosselklappenöffnungsgrad in Übereinstimmung mit der Gaspedalbetätigungsposition berechnet und gespeichert, der Sollwert wird abgegeben als ein Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert nach einer vorgegebenen Zeitverzögerung, um dadurch die Drosselklappe anzusteuern, die Einlassluftventilschließzeit des Kraftstoffeinspritzzylinders wird berechnet in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand, der Drosselklappenöffnungsgrad as der Einlassluftventilschließzeit wird berechnet aus dem gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrad, wenn die Verzögerungszeit länger ist als die Einlassluftventilschließzeit, der Drosselklappenöffnungsgrad as der Einlassluftventilschließzeit T wird berechnet auf der Grundlage der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades innerhalb der Verzögerungszeit, die berechnet wird aus dem Solldrosselklappenöffnungsgrad, wenn die Verzögerungszeit kürzer ist als die Einlassluftventilschließzeit, eine Kraftstoffzufuhrmenge wird berechnet aus dem Sollluftkraftstoffverhältnis und der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad as der Einlassventilschließzeit und der Kraftstoff wird mit der berechneten Menge zugeführt.

Claims

Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) erstens zum Steuern der Luftmenge und zweitens der Kraftstoffmenge zum Steuern des Öffnungsgrades der Drosselklappe (3) und der Kraftstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals (14), mit: einer Drosselklappenantriebseinrichtung zum Antreiben der Betätigung der Drosselklappe (3) in Übereinstimmung mit einem Eingangssignal; einer Solldrosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Sollwertes des Drosselklappenöffnungsgrades in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals (14); einer Drosselklappenansprecheigenschaftenspeichereinrichtung zum Speichern der Ansprecheigenschaften der Drosselklappe (3) vor dem Erreichen eines vorgegebenen Sollöffnungsgrades; einer Ansaugluftventilschließzeitenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Ansaugluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1); einer Sollventilerreichungszeitberechnungseinrichtung zum Berechnen der erforderlichen Zeit für den Drosselklappenöffnungsgrad, um einen Sollwert von dem Solldrosselklappenöffnungswert zu erreichen, der von der Solldrosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung erzeugt wird und dem Wert, der in der Drosselklappenansprecheigenschaftenspeichereinrichtung gespeichert ist; einer Drosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen des Drosselklappenöffnungsgrades als die Schließzeit des Einlassluftventils aus der berechneten Sollventilerreichungszeit der Drosselklappe (3) und der Einlassluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll; einer Kraftstoffzufuhrmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Kraftstoffzufuhrmenge, um ein Sollluftkraftstoffverhältnis von dem Verhältnis zwischen dem Sollluftkraftstoffverhältnis und der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad als die Schließzeit (T) des Einlassluftventils einzurichten; und einer Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen des Kraftstoffes in der berechneten Menge.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) zuerst zum Steuern der Luftmenge und zweitens der Kraftstoffmenge zum Steuern des Öffnungsgrades der Drosselklappe (3) und der Kraftstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals (14), mit: einer Solldrosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Sollwertes des Drosselklappenöffnungsgrades in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals (14); einer Solldrosselklappenöffnungsgradspeichereinrichtung zum Speichern des berechneten Solldrosselklappenöffnungsgrades für eine vorgegebenen Zeit; einer Drosselklappenöffnungsgradsteuerwertabgabeeinrichtung zum Erzeugen des gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrades als ein Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert nach dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit; einer Drosselklappenantriebseinrichtung zum Antreiben der Betätigung der Drosselklappe (3) in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert; einer Einlassluftventilschließzeitberechnungseinrichtung zum Berechnen der Einlassluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll gemäß dem Motorbetriebszustand; einer Drosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen des Drosselklappenöffnungsgrades als die Einlassluftventilschließzeit (T) aus dem gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrad und der Einlassluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll; und einer Kraftstoffzufuhrmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Kraftstoffzufuhrmenge, um ein Sollluftkraftstoffverhältnis aus dem Sollluftkraftstoffverhältnis und der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad bei der Schließzeit (T) des Einlassluftventils einzurichten; und einer Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen des Kraftstoffes in der berechneten Kraftstoffzufuhrmenge, wobei die vorgegebene Zeit eine beabsichtigte Verzögerungszeit ist, die in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors eingerichtet ist.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, die des Weiteren eine Phasenführungsausgleichseinrichtung zum Ausgleichen der Phasenführung des Drosselklappenöffnungsgradsteuerwertes aufweist, der durch die Drosselklappenöffnungsgradsteuerwertabgabeeinrichtung erzeugt wird, um dadurch die mechanische Verzögerung der Drosselklappenbetätigung hinter dem Steuerwert auszugleichen, um die Drosselklappe anzutreiben.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren eine Ableitungsumkehrausgleichseinrichtung zum Aussetzen des Solldrosselklappenöffnungsgrades einem Ableitungsumkehrausgleich aufweist, der in die Drosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung als die Einlassluftventilschließzeit eingegeben wird.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 2, die des Weiteren eine Einrichtung zum Speichern der vorgegebenen Zeit aufweist; wobei die Speichereinrichtung für die vorgegebenen Zeit eine vorgegebene Zeit speichert, die länger ist als die Zeitlänge von dem Zeitpunkt, wenn die Kraftstoffeinspritzmenge berechnet wird, zu dem Zeitpunkt des nächsten Schließens des Einlassluftventils des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll in Übereinstimmung mit zumindest der Drehzahl der Brennkraftmaschine (1), und wobei die Drosselklappenöffnungsgradsteuerventilabgabeeinrichtung den gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrad als einen Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert nach der vorgegebenen Zeit in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl (Ne) abgibt.
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine (1) zuerst zum Steuern der Luftmenge und zweitens der Kraftstoffmenge zum Steuern des Öffnungsgrades der Drosselklappe (3) und der Kraftstoffzufuhrmenge in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals (14), mit: einer Solldrosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen eines Sollwertes des Drosselklappenöffnungsgrades in Übereinstimmung mit der Betätigungsposition des Gaspedals (14); einer Solldrosselklappenöffnungsgradspeichereinrichtung zum Speichern des berechneten Solldrosselklappenöffnungsgrades für eine vorgegebenen Zeit; einer Drosselklappenöffnungsgradsteuerwertabgabeeinrichtung zum Erzeugen des gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrades als einen Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert nach dem Verstreichen der vorgegebenen Zeit; einer Drosselklappenantriebseinrichtung zum Antreiben der Betätigung der Drosselklappe (3) in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgradsteuerwert; einer Einlassluftventilschließzeitberechnungseinrichtung zum Berechnen der Einlassluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll gemäß dem Motorbetriebszustand; einer ersten Drosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen des Drosselklappenöffnungsgrades als die Einlassluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff eingespritzt werden soll, aus dem gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrad, wenn die vorgegebene Zeit länger ist als die Einlassluftventilschließzeit (T); einer zweiten Drosselklappenöffnungsgradberechnungseinrichtung zum Berechnen der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades während der vorgegebenen Zeit aus dem gespeicherten Solldrosselklappenöffnungsgrad und Berechnen des Drosselklappenöffnungsgrades als die Einlassluftventilschließzeit (T) des Zylinders, in den Kraftstoff auf der Grundlage der Änderung des Drosselklappenöffnungsgrades eingespritzt werden soll, wenn die vorgegebene Zeit kürzer ist als die vorgegebene Einlassluftventilschließzeit (T); einer Kraftstoffzufuhrmengenberechnungseinrichtung zum Berechnen der Kraftstoffzufuhrmenge aus dem Sollluftkraftstoffverhältnis und der Einlassluftmenge in Übereinstimmung mit dem Drosselklappenöffnungsgrad als die Einlassluftventilschließzeit (T); und einer Kraftstoffzufuhreinrichtung zum Zuführen des Kraftstoffes in der berechneten Menge, wobei die vorgegebene Zeit eine beabsichtigte Verzögerungszeit ist, die in Übereinstimmung mit der Drehzahl des Motors eingerichtet ist.