EP0449851B1

EP0449851B1 - Processes for metering fuel

Info

Publication number: EP0449851B1
Application number: EP89913031A
Authority: EP
Inventors: Martin Klenk; Winfried Moser; Kurt Ingrisch; Christian Klinke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1993-07-07
Anticipated expiration: 2009-11-29
Also published as: KR910700403A; EP0449851A1; KR0148796B1; JP3138467B2; WO1990007053A1; DE3842075A1; DE58904884D1; JPH04502352A

Abstract

Two processes for metering fuel are disclosed. In one process, the expected intake manifold pressure during the next intake cycle is calculated and used to determine the quantity of fuel to be injected for the next intake cycle. In the other process, the quantity of air determined using the intake manifold pressure is corrected by means of a model which takes account of the effects of temperature. Both processes make it possible to meter fuel more accurately than conventional processes, which is an advantage particularly in the case of unsteady transitions. The ignition timing can also be advantageously adjusted using the calculated quantities of air.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der einer Brennkraftmaschine pro Takt zuzuführenden Kraftstoffmenge.The invention relates to a method for determining the amount of fuel to be supplied to an internal combustion engine per cycle.

State of the art

Aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren werden im folgenden unter Bezugnahme auf die in Fig. 8 dargestellte bekannt Anordnung beschrieben. Diese Anordnung weist ein Mittel 11 zur Steuerwertbestimmung, ein Mittel 12 zum Bestimmen von Instationär-Übergangswerten, ein Mittel 13 zum Regeln sowie eine Brennkraftmaschine 14 mit Drosselklappe 15, Einspritzventilanordnung 16 und Drucksensor 17 im Saugrohr 18 sowie mit einer Lambdasonde 19 im Abgasrohr 20 auf. Es sei zunächst angenommen, daß die Brennkraftmaschine 14 gesteuert betrieben wird. In diesem Fall wirkt nur das Signal vom Mittel 11 zur Steuerwertbestimmung auf die Einspritzventilanordnung 16. Dem Mittel 11 zur Steuerwertbestimmung werden Werte von Betriebsgrößen, insbesondere der Stellwinkel der Drosselklappe 15 und die Drehzahl, zugeführt, woraufhin das Mittel 11 ein Einspritzzeitsignal ausgibt. Als Eingangssignal kann dem Mittel 11 zur Steuerwertbestimmung auch nur das Drucksignal vom Saugrohr-Drucksensor 17 zugeführt werden. Die Einspritzzeit wird dann im wesentlichen proportional zum gemessenen Druck eingestellt. Für den Vollastbereich wird das Signal vorteilhafterweise noch mit Werten korrigiert, die abhängig von Werten von Betriebsgrößen aus einem Kennfeld ausgelesen werden.Methods known from the prior art are described below with reference to the known arrangement shown in FIG. 8. This arrangement has a means 11 for determining the control value, a means 12 for determining transient transition values, a means 13 for regulating, and an internal combustion engine 14 with a throttle valve 15, injection valve arrangement 16 and pressure sensor 17 in the intake manifold 18 and with a lambda probe 19 in the exhaust pipe 20. It is initially assumed that the internal combustion engine 14 is operated in a controlled manner. In this case, only the signal from the means 11 for determining the control value acts on the injection valve arrangement 16. The means 11 for determining the control value are supplied with values of operating variables, in particular the setting angle of the throttle valve 15 and the rotational speed, whereupon the means 11 outputs an injection time signal. The means 11 for determining the control value can also use only the pressure signal from Intake manifold pressure sensor 17 are supplied. The injection time is then set essentially proportional to the measured pressure. For the full load range, the signal is advantageously also corrected with values which are read out from a characteristic diagram as a function of values of operating variables.

Das bloße Steuern der Einspritzzeit reicht häufig nicht aus, um eine gewünschte Aboasqualität zu erzielen. Diese läßt sich mit Hilfe der Lambdasonde 19 und des Mittels 13 zum Regeln verbessern. Zu diesem Zweck wird der Lambda-Istwert von der Lambdasonde 19 mit einem Lambda-Sollwert in einer Vergleichsstelle 21 verglichen und der Differenzwert wird als Regelabweichung dem Mittel 13 zum Regeln zugeführt, welches abhängig von der Regelabweichung einen Stellwert in Form eines Regelfaktors RF bestimmt, der mit dem vom Mittel 11 zur Steuerwertbestimmung ausgegebenen Wert in einer Stellwert-Verknüpfungsstelle 22 multipliziert wird. Der beschriebene Regelkreis gewährleistet, daß Steuerwerte, mit denen allein der gewünschte Lambdawert nicht erzielt wird, so korrigiert werden, daß dieses Ziel doch erreicht wird.Simply controlling the injection time is often not enough to achieve the desired subscription quality. This can be improved with the help of the lambda probe 19 and the means 13 for regulating. For this purpose, the actual lambda value is compared by the lambda probe 19 with a desired lambda value in a comparison point 21 and the difference value is fed as a control deviation to the control means 13, which determines a control value in the form of a control factor RF as a function of the control deviation is multiplied by the value output by the means 11 for determining the control value in a manipulated value linking point 22. The control loop described ensures that control values with which the desired lambda value alone is not achieved are corrected in such a way that this goal is nevertheless achieved.

Unabhängig davon, ob die einzuspritzende Kraftstoffmenge nur gesteuert wird, oder ob eine Vorsteuerung mit überlagerter Regelung vorhanden ist, ist zu beachten, daß die vom Mittel 11 zur Steuerwertbestimmung ausgegebenen Werte normalerweise für stationäre Betriebszustände bestimmt werden. Findet aber zwischen einem ersten stationären Beiriebszustand und einem zweiten stationären Betriebszustand z. B. eine Beschleunigung statt, ist zwischenzeitlich eine Beschleunigungsanreicherune erforderlich. Um diesen Instationärfall gemäß Beispiel oder auch andere Instationärfälle behandeln zu können, ist das Mittel 12 zum Bestimmen von Instationär-Übergangswerten vorhanden. Ändern sich Werte von Betriebsgrößen mit hohem zeitlichen Gradienten, gibt das Mittel 12 zum Bestimmen von Instationär-Übergangs werten eine Zeitfolge von Werten aus, die mit Steuerwerten in einer Instationär-Korrekturstelle 23 verknüpft werden.Regardless of whether the amount of fuel to be injected is only controlled or whether a pilot control with superimposed regulation is present, it should be noted that the values output by means 11 for determining the control value are normally determined for stationary operating states. But finds between a first stationary operating state and a second stationary operating state z. B. acceleration instead, an acceleration enrichment is now required. In order to be able to treat this transient case according to the example or also other transient cases, the means 12 for determining transient transitional values is available. If values of operating variables with a high time gradient change, the means 12 for determining transient transition values outputs a time sequence of values that be linked with control values in a transient correction point 23.

Die Instationärkorrektur kann an lediglich gesteuerten Systemen oder an vorgesteuerten Systemen mit überlagerter Regelung vorhanden sein. Bei allen Anwendungen sind diejenige Fälle besonders problematisch, bei denen in kurzer Zeitfolge mehrere Instationärbedingungen erfüllt werden, sie jeweils neue Instationär-Übergangsfunktionen auslösen. Dadurch kommt es in der Praxis häufig zu sich unerwünschterweise verstärkenden oder aufhebenden Überschneidungen.The transient correction can be present on only controlled systems or on pre-controlled systems with superimposed regulation. In all applications, those cases are particularly problematic in which several transient conditions are fulfilled in a short time sequence, each triggering new transient transition functions. In practice, this often leads to overlaps that undesirably increase or cancel.

Um derartige Überschneidungen zu vermeiden, gehen Bestrebungen dahin, die Steuerwerte dauernd nach demselben Verfahren zu bestimmen, also nicht danach zu unterscheiden, ob stationäre oder instationäre Betriebszustände vorliegen. Ein derartiges Verfahren ist beschrieben in: "Instationärverhalten - ein neuer Schwerpunkt bei der Motorabstimmung von M. Theissen, H.-St. Braun und G. Krämer in Tagungsband 1. Aachener Kolloquium, Fahrzeug- und Motorentechnik '87, Aachen Oktober 1987". Die Fehler, die beim Bestimmen von Steuerwerten in Instationärvorgängen auftreten, wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, werden als Aktualisierungsfehler, Phasenfehler und Wandfilmfehler bezeichnet. Der Aktualisierungsfehler wird auf herkömmliche Art und Weise behandelt, nämlich dadurch, daß dann, wenn nach dem Berechnen der im nächsten Takt zuzuführenden Kraftstoffmenge ein Instationärereignis eintrat und die neue, dieses Ereignis berücksichtigende Kraftstoffmenge vor Abschluß des Ansaugtaktes berücksichtigt werden kann, ein Nachspritzer erfolgt. Der Wandfilmfehler wird individuell in Abhängigkeit der Werte verschiedener Betriebsgrößen berechnet. Beim Phasenfehler handelt es sich um einen Fehler, der insbesondere davon herrührt, daß durch einen Luftmengenmesser nicht nur diejenige Luft gemessen wird, die zur Verbrennung angesaugt wird, sondern auch diejenige Luft, die dazu dient, den Druck im Saugrohr zu erhöhen. Dieser Phasenfehler wird dadurch kompensiert, daß die Steigung des Signales des Luftmengenmessers an die Steigung des Saugrohrdruckes angepaßt wird. Der Saugrohrdruck wird also gemessen und die zur Verbrennung pro Takt angesaugte Luftmasse wird mit Hilfe des Saugrohrdruckes bestimmt.In order to avoid such overlaps, efforts are being made to continuously determine the control values using the same method, that is, not to differentiate between whether stationary or transient operating states exist. Such a procedure is described in: "Transient behavior - a new focus in engine tuning by M. Theissen, H.-St. Braun and G. Krämer in conference volume 1. Aachen Colloquium, Vehicle and Engine Technology '87, Aachen October 1987". The errors that occur when determining control values in transient processes, if no special measures are taken, are called update errors, phase errors and wall film errors. The update error is handled in a conventional manner, namely in that if after the calculation of the fuel quantity to be supplied in the next stroke an unsteady event has occurred and the new fuel quantity taking this event into account can be taken into account before the completion of the intake stroke, a post-injection occurs. The wall film error is calculated individually depending on the values of different operating parameters. The phase error is an error which results in particular from the fact that an air flow meter measures not only the air that is sucked in for combustion, but also that air which serves to increase the pressure in the intake manifold. This phase error is compensated for by adapting the slope of the signal from the air flow meter to the slope of the intake manifold pressure. The intake manifold pressure is therefore measured and the air mass drawn in for combustion per cycle is determined with the aid of the intake manifold pressure.

Dadurch, daß der Phasenfehler durch Anpassung der Steigung des Signales des Luftmassenmessers an die Steigung des Signales des Drucksensors angepaßt wird, verhält sich dieses Verfahren im Instationärfall ähnlich wie diejenigen in Serie befindlichen Verfahren, bei denen die zur Verbrennung angesaugte Luftmasse unmittelbar aus dem gemessenen Saugrohrdruck bestimmt wird. Von diesen Verfahren ist aber bekannt, daß sie den bei einem Instationärvorgang auftretenden Phasenfehler nicht zu voller Zufriedenheit kompensieren.Because the phase error is adapted to the gradient of the signal of the pressure sensor by adapting the gradient of the signal of the air mass meter, this method behaves similarly to those in series in which the air mass sucked in for combustion determines directly from the measured intake manifold pressure in the transient case becomes. However, it is known from these methods that they do not fully compensate for the phase error which occurs in an unsteady-state operation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen der einer Brennkraftmaschine pro Takt zuzuführenden Kraftstoffmenge anzugeben, mit dem sich Phasenfehler weitgehend vermeiden lassen.The invention has for its object to provide a method for determining the amount of fuel to be supplied to an internal combustion engine per cycle, with which phase errors can be largely avoided.

Ferner ist als Stand der Technik das SAE-paper 81 0494 von C.F. Aquino anzusehen. Es betrifft "Transient A/F Control Characteristics of the 5 Liter Central Fuel Injection Engine" und offenbart auf Seite 11 ff eine Berechnung der am Einlaßventil angesaugten Luftmenge M'ap ausgehend vom Drosselklappenwinkel bzw. dem wirksamen Querschnitt an der Drosselklappe sowie der Drehzahl. Angesaugte Luftmenge und Druck werden dabei mit einer Rekursionsformel (Formel 7) berechnet, die eine Zeitkonstante [(RPM)*D*eta-vol/2V] enthält, die von der Drehzahl abhängt.Furthermore, SAE paper 81 0494 from C.F. Watch Aquino. It relates to "Transient A / F Control Characteristics of the 5 liter Central Fuel Injection Engine" and discloses on page 11 ff a calculation of the air volume M'ap sucked in at the intake valve based on the throttle valve angle or the effective cross-section on the throttle valve and the speed. Air intake and pressure are calculated using a recursion formula (Formula 7), which contains a time constant [(RPM) * D * eta-vol / 2V] that depends on the speed.

Advantages of the invention

Die Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der Unteransprüche 2 - 4. Ein Verfahren zur zusätzlichen Korrektur auch des Zündzeitpunktes ist Gegenstand von Anspruch 5.The invention is given by the features of claim 1. Advantageous developments and refinements of the method according to claim 1 are the subject of subclaims 2-4. A method for additional correction of the ignition timing is the subject of claim 5.

Das Verfahren gemäß Anspruch 1 zeichnet sich dadurch aus, daß die zur Verbrennung angesauste Luftmasse nicht mehr aus dem aktuell gemessenen Saugrohrdruck bestimmt wird, sondern daß ermittelt wird, welcher Saugrohrdruck sich voraussichtlich im nächsten Takt einstellt, und daß die Luftmassenberechnung mit Hilfe dieses vorausberechneten Saugrohrdruckes erfolgt. Diese Verfahrensweise nutzt die Erkenntnis, daß sich der Saugrohrdruck bei Instationärübergängen von Takt zu Takt relativ stark ändert, daß also erheblich bessere Steuerwerte erzielbar sind, wenn für die im nächsten Takt zuzuführende Kraftstoffmenge bereits der dann voraussichtlich vorliegende Saugrohrdruck berücksichtigt wird.The method according to claim 1 is characterized in that the air mass pounded for combustion is no longer determined from the currently measured intake manifold pressure, but rather is determined which intake manifold pressure is likely to be in the adjusts the next cycle, and that the air mass calculation is carried out with the help of this pre-calculated intake manifold pressure. This procedure makes use of the knowledge that the intake manifold pressure changes relatively strongly from one cycle to the next during transient transitions, that is to say that considerably better control values can be achieved if the intake manifold pressure that is then likely to be present is already taken into account for the fuel quantity to be supplied in the next cycle.

Das Verfahren gemäß Anspruch 4 zeichnet sich dadurch aus, daß die mit Hilfe des Saugrohrdrucks bestimmte Luftmasse noch mit einem Wert korrigiert wird, der insbesondere Temperatureinflüsse berücksichtigt. Es hat sich herausgestellt, daß die zur Verbrennung angesaugte Luftmasse nicht mit derjenigen Masse übereinstimmt, die aufgrund der Druckverhältnisse eigentlich zu erwarten wäre. Hierbei ist zu beachten, daß Druckverhältnisse eigentlich die Strömung eines Luftvolumens, aber nicht einer Masse beeinflussen. Die in einem bestimmten Volumen vorhandene Luftmasse hängt noch von der Temperatur der angesaugten Luft ab. Die Temperaturverhältnisse in einer Brennkraftmaschine ändern sich jedoch bei Instationärübergängen. Der Zusammenhang zwischen dem Korrekturwert und Werten von Betriebsgrößen läßt sich vorherbestimmen. Dieser vorherbestimmte Zusammenhang wird dann zum Korrigieren derjenigen Luftmasse verwendet, die zunächst mit Hilfe des Sauarohrdrucks bestimmt wurde.The method according to claim 4 is characterized in that the air mass determined with the aid of the intake manifold pressure is corrected with a value which takes into account in particular temperature influences. It has been found that the air mass sucked in for combustion does not match the mass that would actually be expected due to the pressure conditions. It should be noted here that pressure conditions actually influence the flow of an air volume, but not a mass. The air mass present in a certain volume still depends on the temperature of the intake air. However, the temperature conditions in an internal combustion engine change during transient transitions. The relationship between the correction value and values of operating variables can be predetermined. This predetermined relationship is then used to correct the air mass that was initially determined with the help of the suction pipe pressure.

Zum Bestimmen des Saugrohrdruckes im folgenden Takt gemäß dem Verfahren von Anspruch 1 werden verschiedene Varianten angegeben, die abhängig von verschiedenen Gesichtspunkten jeweils besonders vorteilhaft sind.To determine the intake manifold pressure in the following cycle according to the method of claim 1, different variants are specified, which are particularly advantageous depending on different aspects.

Um einen zukünftigen Saugrohrdruck berechnen zu können, muß davon ausgegangen werden, daß sich der Saugrohrdruck zeitlich nach einer bestimmten Funktion ändert. Im einfachsten Fall wird eine lineare Änderung angenommen, jedoch hat sich gezeigt, daß geringste Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Werten dann auftreten, wenn für die Änderung ein Übergang erster Ordnung angesetzt wird. Ein solcher weist vier Parameter auf. Diese können z. B. dadurch bestimmt werden, daß der Zeitpunkt des Auftretens einer Störung und der Saugrohrdruck für drei aufeinanderfolgende Zyklen, einschließlich des aktuellen Zyklus, gemessen wird, die Werte gespeichert werden und dann die aktuellen Werte der Parameter aus den vier Meßergebnissen errechnet werden. Mit Hilfe der somit bekannten Übergangsfunktion läßt sich der im nächsten Takt voraussichtlich vorliegende Saugrohrdruck bestimmen. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es immer mit aktuellen Werten, also ohne Kennfelder arbeitet, was dann zu hoher Genauigkeit führt, wenn nach einer Änderung der Strömungsquerschnitte, insbesondere durch Änderung des Stellwinkels einer Drosselklappe, keine weiteren solchen Änderungen mehr stattfinden. Ändert sich der Querschnitt jedoch laufend, ändern sich auch die Parameter der Übergangsfunktion laufend, was jedoch nicht ausreichend berücksichtigt wird, da für die Berechnung veraltete Werte herangezogen werden.In order to be able to calculate a future intake manifold pressure, it must be assumed that the intake manifold pressure changes over time according to a specific function. In the simplest case a linear change is assumed, but it has been shown that the smallest deviations between the calculated and measured values occur when a first order transition is used for the change. One has four parameters. These can e.g. B. be determined by measuring the time of occurrence of a fault and the intake manifold pressure for three consecutive cycles, including the current cycle, storing the values and then calculating the current values of the parameters from the four measurement results. With the help of the transition function thus known, the intake manifold pressure likely to be present in the next cycle can be determined. This method is characterized by the fact that it always works with current values, that is to say without characteristic maps, which leads to high accuracy if, after a change in the flow cross sections, in particular by changing the actuating angle of a throttle valve, no further such changes take place. However, if the cross-section changes continuously, the parameters of the transition function also change continuously, which is, however, not sufficiently taken into account, since outdated values are used for the calculation.

Im letzteren Fall genauer sind Verfahren, die immer nur ausgehend vom aktuellen Saugquerschnitt, von der aktuellen Drehzahl und dem aktuellen Saugrohrdruck den im nächsten Takt voraussichtlich vorliegenden Saugrohrdruck bestimmen. Diese Aktualität, ist dann möglich, wenn der Beginn eines jeden Rechenzyklus als Beginn der Übergangsfunktion gesetzt wird und wenn Kennfelder verwendet, werden, und zwar eines für den Endwert der Übergangsfunktion und eines für die Zeitkonstante der Übergangsfunktion. Der letzte Parameter wird mit Hilfe des Bestimmens des aktuellen Saugrohrdruckes festgelegt. Dieses Bestimmen kann dadurch, erfolgen daß in einer Rekursionsformel als aktueller Saugrohrdruck derjenige Saugrohrdruck verwendet wird, der im vorigen Zyklus als nächstfolgender Druck berechnet wurde. Dies hat den Vorteil, daß kein Drucksensor erforderlich ist, jedoch kann der aus der Rekursionsformel errechnete Druck vom tatsächlichen Druck geringfügig abweichen.In the latter case, methods that only determine the intake manifold pressure that is likely to be present in the next cycle are based on the current intake cross-section, the current speed and the current intake manifold pressure. This actuality is possible if the start of each computing cycle is set as the start of the transition function and if maps are used, one for the end value of the transition function and one for the time constant of the transition function. The last parameter is determined by determining the current intake manifold pressure. This determination can be made by using the intake manifold pressure that is calculated in the previous cycle as the next pressure in a recursion formula as the current intake manifold pressure has been. This has the advantage that no pressure sensor is required, but the pressure calculated from the recursion formula can deviate slightly from the actual pressure.

Von hervorragendem Vorteil ist es, mit Hilfe der im voraus berechneten Luftmasse nicht nur die zuzusetzende Kraftstoffmenge, sondern auch den Zündzeitpunkt zu bestimmen.It is of great advantage to determine not only the amount of fuel to be added but also the ignition timing with the aid of the air mass calculated in advance.

drawing

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 - 4: zeitkorrelierte Diagramme betreffend die Änderung des Stellwinkels einer Drosselklappe, die zugehörige Änderung des Saugrohrdruckes, eine zugehörige temperaturabhängige Luftmassenänderung bzw. eine Wandfilm-Kraftstoffmassenänderung;
Fig. 5: eine Darstellung des bevorzugten Verfahrensablaufes in Form eines Blockdiagrammes;
Fig. 6 - 7: Darstellungen von Teilverfahrensabläufen zum Bestimmen des im nächsten Zyklus voraussichtlich vorliegenden Saugrohrdruckes;
Fig. 8: ein Diagramm zum Erläutern des zeitlichen Zusammenhangs zwischen Ansaugtakten und Rechenzyklen.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments illustrated by figures. Show it:

1-4: time-correlated diagrams relating to the change in the setting angle of a throttle valve, the associated change in intake manifold pressure, an associated temperature-dependent change in air mass or a change in wall film fuel mass;
Fig. 5: a representation of the preferred process flow in the form of a block diagram;
6 - 7: Representations of partial process sequences for determining the intake manifold pressure likely to be present in the next cycle;
Fig. 8: a diagram for explaining the temporal relationship between intake clocks and computing cycles.

Description of exemplary embodiments

Die folgende Beschreibung geht davon aus, daß zum Einstellen des Strömungsquerschnittes für angesaugte Luft eine Drosselklappe vorliegt, entsprechend der Drosselklappe in Fig. 10. Statt des Strömungsquerschnittes wird daher immer der Drosselklappenwinkel angesprochen. Wird statt einer Drosselklappe zum Einstellen des Querschnittes eine andere Einrichtung verwendet, z. B. ein Schieber oder eine Lamellenanordnung, ist an die Stelle des Drosselklappenwinkels sinngemäß ein Verschiebeweg oder ein Lamellenwinkel zu setzen. Im folgenden wird auch immer davon ausgegangen, daß die Kraftstoffzufuhr mit Hilfe einer Einspritzventilanordnung erfolgt. Es kann jedoch gleichermaßen eine andere Kraftstoffzumeßeinrichtung verwendet werden, z. B. ein Vergaser, der jeweils so eingestellt wird, daß bezogen auf einen Ansaugtakt eine bestimmte Kraftstoffmenge der angesaugten Luftmasse zugesetzt wird. Schließlich wird darauf hingewiesen, daß es unerheblich ist, ob die gemäß den im folgenden beschriebenen Verfahren berechneten Werte nur zur Steuerung der Kräftstoffmasse oder zur Vorsteuerung mit überlagerter Regelung verwendet werden.The following description assumes that there is a throttle valve for adjusting the flow cross section for intake air, corresponding to the throttle valve in FIG. 10. Instead of the flow cross section, the throttle valve angle is therefore always addressed. If instead of a throttle valve to adjust the cross-section, another device is used, e.g. B. a slide or a lamella arrangement, a displacement path or a lamella angle is to be set in the place of the throttle valve angle. In the following, it is always assumed that the fuel is supplied using an injection valve arrangement. However, another fuel metering device may equally be used, e.g. B. a carburetor, which is set so that a certain amount of fuel is added to the intake air mass based on an intake stroke. Finally, it is pointed out that it is irrelevant whether the values calculated according to the method described below are only used to control the fuel mass or for precontrol with superimposed control.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel wird nun mit Hilfe der Fig. 1 - 5 im Überblick besprochen.The preferred embodiment will now be discussed at a glance with the aid of FIGS. 1-5.

In Fig. 1 ist der Drosselklappenwinkel α über der Zeit t aufgetragen. Zu einem Zeitpunkt t₀ ändertsich der Drosselklappenwinkel sprunghaft von einem alten stationären Wert zu einem neuen stationären Wert, der einem größeren Öffnungsquerschnitt entspricht, als er zuvor vorlag.In Fig. 1, the throttle valve angle α is plotted against time t. At one point in time, the throttle valve angle changes abruptly from an old stationary value to a new stationary value that corresponds to a larger opening cross-section than was previously the case.

Aufgrund des erhöhten Öffnungsquerschnittes steigt der Sauarohrdruck nach der Änderung im Drosselklappenwinkel an, und zwar im wesentlichen nach einer Übergangsfunktion erster Ordnung, also gemäß der Formel $pS(t) = pS(t₀) + (pStat(t₀) - pS(t₀)(1 - e ^{{-(t - t}_{0})/kp})$

Due to the increased opening cross-section, the suction pipe pressure increases after the change in the throttle valve angle, essentially after a first-order transition function, that is to say according to the formula

pS (t) = pS (t₀) + (pStat (t₀) - pS (t₀) (1 - e^{{- (t - t}_{0}) / kp})

In Fig. 2 ist diese zeitliche Änderung des Saugrohrdruckes pS(t) aufgetragen. Mit ihrer Hilfe läßt sich voraussagen, welchen Wert der Sauarohrdruck zu einem Zeitpunkt einnehmen wird, der um die Zeitspanne 4 t(ω) später liegt als der jetzige Zeitpunkt. Diese Zeitspanne ist in Fig. 2 ebenfalls eingetragen. Es ist für das folgende zu beachten, daß beim tatsächlichen Berechnen des Saugrohrdruckes nicht eine Vorhersage über eine bestimmte Zeitspanne hinweg, sondern über eine bestimmte Kurbelwinkelspanne hinweg erfolgen muß. Die Vorhersagezeitspanne ist also abhängig von der Drehzahl ω . Der Einfachheit halber sei zunächst angenommen, daß die Voraussagezeitspanne einer dauernd festen Kurbelwinkelspanne von 720° entspricht, also dem Abstand zwischen zwei Ansaugtakten für jeweils einen festen Zylinder. Die Zahl von Rechenzyklen für jeweils einen Zylinder ist dann mit der Zahl von Ansaugtakten für diesen Zylinder identisch. Der jeweils aktuelle Rechenzyklus wird im folgenden mit dem Buchstaben n gekennzeichnet.This temporal change in the intake manifold pressure pS (t) is plotted in FIG. With their help, it can be predicted which value the sowing pipe pressure will assume at a point in time that is 4 t (ω) later than the current point in time. This period of time is also entered in FIG. 2. It should be noted for the following that when actually calculating the intake manifold pressure, a prediction does not have to be made over a certain period of time, but rather over a certain crank angle range. The prediction period depends on the speed ω. For the sake of simplicity, it is initially assumed that the prediction period corresponds to a permanently fixed crank angle range of 720 °, that is to say the distance between two intake clocks for one fixed cylinder in each case. The number of computing cycles for each cylinder is then identical to the number of intake cycles for this cylinder. The current calculation cycle is identified below with the letter n.

Gemäß Fig. 5 erfolgt das Berechnen des Saugrohrdruckes in einem Mittel 24 zur Druckberechnung. Beim aktuellen Rechenzyklus n wird der Druck pS(n + 1) berechnet, wie er voraussichtlich beim nächsten Ansaugtakt für den jeweils einen betrachteten Zylinder vorliegen wird. Beispiele für die Berechnung werden weiter unten anhand der Fig. 6 - 8 erläutert.5, the intake manifold pressure is calculated in a means 24 for pressure calculation. In the current computing cycle n, the pressure pS (n + 1) is calculated as it is likely to be for the next intake cycle for the one under consideration Cylinder will be present. Examples of the calculation are explained below with reference to FIGS. 6-8.

Aus Fig. 5 ist weiter erkennbar, daß aus dem Saugrohrdruck pS(n + 1) für den nächsten Takt eine vorläufige Luftmasse mLV(n + 1) berechnet wird, wie sie mit dem nächsten Ansaugtakt voraussichtlich angesaugt werden wird. Es ist bekannt, daß diese Masse außer im Vollastbereich im wesentlichen proportional zum Saugrohrdruck ist. Beim Ausführungsbeispiel wird die vorläufige Luftmasse mLV(n + 1) aus einem Luftmassen -Kennfeld 25 ausgelesen, und zwar adressiert über Werte des berechneten Saugrohrdruckes pS(n + 1), der Drehzahl ω und der Motortemperatur T_w.From FIG. 5 it can also be seen that a preliminary air mass mLV (n + 1) is calculated from the intake manifold pressure pS (n + 1) for the next cycle, as is likely to be taken in with the next intake cycle. It is known that this mass is essentially proportional to the intake manifold pressure, except in the full load range. In the exemplary embodiment, the provisional air mass mLV (n + 1) is read from an air mass map 25, specifically addressed via values of the calculated intake manifold pressure pS (n + 1), the speed ω and the engine temperature T _w .

Der zeitliche Verlauf der vorläufig berechneten Luftmasse mLV(t) als Funktion des Saugrohrdruckes pS(t) ist in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 ist eine weitere Luftmasse eingezeichnet, und zwar eine temperaturabhängige Luftmasse mLT(t), die zur vorläufigen Luftmasse zu addieren ist, um die tatsächlich zur Verbrennung angesaugte Luftmasse mL(t) zu erhalten. Die temperaturabhängige Luftmasse mLT(t) wird mit Hilfe einer Temperaturhilfsgröße ΔT(t) berechnet. Dazu werden gemäß Fig. 5 aus einem Temperaturhilfsgrößen-Kennfeld 26 Hilfgrößen TStat(n), h₁(n) und h₂(n) ausgelesen, adressierbar über Werte des Drosselklappenwinkels, der Drehzahl und der Motortemperatur zum Rechenzyklus n. Die ausgelesenen Werte werden durch ein Mittel 27 zur Rekursionsberechnung in einen zukünftigen Wert ΔT(n + 1) umgerechnet und dieser wird mit einer Konstanten kT und der vorläufigen Luftmasse mLV(n + 1) multipliziert und die so erhaltene temperaturabhängige Luftmasse mLT(n + 1) wird zur vorläufigen Luftmasse mLV(n + 1) addiert.The time course of the provisionally calculated air mass mLV (t) as a function of the intake manifold pressure pS (t) is shown in FIG. 3. A further air mass is shown in FIG. 3, namely a temperature-dependent air mass mLT (t) which is to be added to the provisional air mass in order to obtain the air mass mL (t) actually sucked in for combustion. The temperature-dependent air mass mLT (t) is calculated using an auxiliary temperature variable ΔT (t). 5 auxiliary values TStat (n), h₁ (n) and h₂ (n) are read out from a temperature auxiliary characteristic map, addressable via values of the throttle valve angle, the speed and the engine temperature for the computing cycle n. The read values are represented by a Means 27 for recursion calculation are converted into a future value ΔT (n + 1) and this is multiplied by a constant kT and the provisional air mass mLV (n + 1) and the temperature-dependent air mass mLT (n + 1) thus obtained becomes the provisional air mass mLV (n + 1) added.

Aus der so ermittelten, aus dem Saugrohr angesaugten Luftmasse mL(n + 1) läßt sich die Kraftstoffmasse berechnen, die der Luftmasse zuzusetzen ist, um einen bestimmten Lambdawert zu erzielen. Gemäß Fig. 5 erfolgt diese Umrechnung in einer Dividierstelle 28. Die nun berechnete Kraftstoffmasse ist jedoch nicht genau diejenige, die der angesaugten Luftmasse zuzusetzen ist, da ein Teil Kraftstoff noch zusätzlich für einen Wandfilmaufbau zu verwenden ist oder aus dem Wandfilm frei wird, wenn, abweichend von Fig. 1, statt einer Beschleunigung eine Verzögerung eingeleitet wird. Die aus der angesaugten Luftmasse mL(n + 1) berechnete Kraftstoffmasse ist somit nur eine vorläufige Kraftstoffmasse mKV(n + 1).The fuel mass which is to be added to the air mass in order to achieve a specific lambda value can be calculated from the air mass mL (n + 1) drawn in this way from the intake manifold. 5, this conversion takes place in one Dividing point 28. However, the fuel mass now calculated is not exactly that which is to be added to the intake air mass, since part of the fuel is additionally to be used for a wall film build-up or is released from the wall film if, in contrast to FIG. 1, instead of an acceleration a delay is initiated. The fuel mass calculated from the intake air mass mL (n + 1) is therefore only a provisional fuel mass mKV (n + 1).

Der zeitliche Verlauf dieser vorläufigen Kraftstoffmasse mKV(t) ist in Fig. 4 eingezeichnet. Dort ist auch die Kraftstoffmasse mKÜ(t) eingezeichnet, die für den Wandfilmaufbau zusätzlich einzuspritzen ist. Die tatsächlich einzuspritzende Kraftstoffmasse mK(t) ist die Summe aus der vorläufigen Kraftstoffmasse und der für den Wandfilmaufbau benötigten Kraftstoffmasse. Diese Summenbildung ist auch in Fig. 5 dargestellt.The time course of this provisional fuel mass mKV (t) is shown in FIG. 4. The fuel mass mKÜ (t) is also shown there, which must be additionally injected for the wall film build-up. The fuel mass mK (t) to be actually injected is the sum of the provisional fuel mass and the fuel mass required for the wall film construction. This sum formation is also shown in FIG. 5.

Das gesamte Verfahren läuft also so ab, daß aus dem Drosselklappenwinkel der Saugrohrdruck berechnet wird, mit Hilfe des Saugrohrdrucks die angesaugte Luftmasse vorläufig bestimmt wird, der vorläufige Wert mit Hilfe eines temperaturabhängigen Wertes korrigiert wird, aus dem korrigierten Wert die zum Erzielen eines vorgegebenen Lambdawertes erforderliche Kraftstoffmasse berechnet wird und diese Kraftstoffmasse mit Hilfe eines Wandfilmmodells korrigiert wird, um die tatsächlich einzuspritzende Kraftstoffmasse für den auf den aktuellen Takt folgrenden Takt zu erhalten.The entire process thus takes place in such a way that the intake manifold pressure is calculated from the throttle valve angle, the intake air mass is provisionally determined with the aid of the intake manifold pressure, the provisional value is corrected with the aid of a temperature-dependent value, from the corrected value the necessary to achieve a predetermined lambda value Fuel mass is calculated and this fuel mass is corrected with the aid of a wall film model in order to obtain the fuel mass that is actually to be injected for the cycle following the current cycle.

Anhand der Fig. 6 - 7 werden nun Ausführungsbeispiele beschrieben, wie die Druckberechnung vorteilhafterweise erfolgt. Ausgangspunkt für alle zwei anhand der Fig. 6 - 7 erläuterten Teilverfahren ist die Übergangsfunktion 1. Ordnung gemäß Fig. 2 und gemäß Gleichung (1). Eine Übergangsfunktion 1. Ordnung beschreibt das an bisher untersuchten Brennkraftmaschinen beobachtete Verhalten nach einer plötzlichen Änderung des Drosselklappenwinkels am genauesten. Die Übergangsfunktion 1. Ordnung gemäß Gleichung (1) weist drei Parameter auf, und zwar den Enddruck pStat, den Anfangsdruck pS(t₀) und die Zeitkonstante kp.Exemplary embodiments of how the pressure calculation is advantageously carried out will now be described with reference to FIGS. 6-7. The starting point for all two sub-methods explained with reference to FIGS. 6-7 is the first order transition function according to FIG. 2 and according to equation (1). A transition function of the 1st order describes the behavior observed on previously examined internal combustion engines after a sudden change throttle angle most accurately. The first order transition function according to equation (1) has three parameters, namely the final pressure pStat, the initial pressure pS (t₀) and the time constant kp.

Drosselklappenänderungen, die vor dem aktuellen Zyklus stattgefunden haben, beeinflussen Verfahren nicht, wie sie nun anhand der Fig. 6 und 7 erläutert werden. Bei beiden Verfahren werden zwei der drei Parameter von Gleichung (1) aus Kennfeldern ausgelesen, nämlich der Enddruck pStat und die Zeitkonstante kp, welche Werte von den zum aktuellen Zyklus vorliegenden Werten von Drosselklappenwinkel α und Drehzahl abhängen. Aus einem Stationärdruck-Kennfeld 28 wird somit adressierbar über die Werte α (n) und ω (n) der Stationärdruck pStat(n) ausgelesen und aus einem Zeitkonstanten-Kennfeld 29 wird adressierbar über dieselben Werte der für diese Werte gültige Wert κp(n) der Zeitkonstanten ausgelesen. Die Werte von Stationärdruck und Zeitkonstante werden an ein Mittel 30 zur Gleichungsberechnung gegeben, dem außerdem der aktuelle Wert pS(n) des Saugrohrdrucks zugeführt wird. Mit Hilfe dieses Meßwertes wird aus Gleichung (1) der dritte Parameter t₀ berechnet. Ist dies erfolgt, wird mit Hilfe von Gleichung (1) der sich beim nächsten Zyklus voraussichtlich einstellende Saugdruck pS(n + 1) berechnet. Bei diesem Verfahren werden somit alle drei Parameter allein aufgrund aktuell vorliegender Meßwerte bestimmt.Throttle valve changes that took place before the current cycle do not influence methods as will now be explained with reference to FIGS. 6 and 7. In both methods, two of the three parameters of equation (1) are read from characteristic maps, namely the final pressure pStat and the time constant kp, which values depend on the values of throttle valve angle α and speed present for the current cycle. The stationary pressure pStat (n) is thus addressably read out from a stationary pressure map 28 via the values α (n) and ω (n) and the value κp (n) valid for these values is addressed from the time constant map 29 using the same values. the time constant is read out. The values of the stationary pressure and time constant are passed to a means 30 for calculating the equation, to which the current value pS (n) of the intake manifold pressure is also fed. Using this measured value, the third parameter t dritte is calculated from equation (1). Once this has taken place, equation (1) is used to calculate the suction pressure pS (n + 1) which is likely to be established in the next cycle. With this method, all three parameters are thus determined solely on the basis of currently available measured values.

Mit sehr einfachen Mitteln kommt das nun anhand von Fig. 7 erläuterte Verfahren aus. Es verwendet nur die ohnehin an Brennkraftmaschinen zur Verfügung stehenden Werte von Drosselklappenwinkel α und Drehzahl ω . Mit Hilfe dieser Werte werden die anhand von Fig. 6 beschriebenen Kennfelder adressiert. Das Verfahren gemäß Fig. 7 unterscheiden sich von dem gem. Fig. 6 dadurch, daß der saugrohrdruck pS(n) nicht gemessen wird, sondern in einem Mittel 31 zur Rekursionsberechnung aus einer Rekursionsformel ermittelt wird. Dies erfolgt nach der folgenden Gleichung: $pS(n + 1) = pS(n) + G(α(n), ω(n))x(pStat(n) - pS(n))$

The method now explained with reference to FIG. 7 manages with very simple means. It only uses the values of throttle valve angle α and speed ω that are already available on internal combustion engines. With the aid of these values, the characteristic diagrams described with reference to FIG. 6 are addressed. The 7 differ from that according to FIG. Fig. 6 in that the intake manifold pressure pS (n) is not measured, but is determined in a means 31 for recursion calculation from a recursion formula. This is done according to the following equation:

pS (n + 1) = pS (n) + G (α (n), ω (n)) x (pStat (n) - pS (n))

Der durch diese Rekursionsformel ermittelte Saugrohrdruck pS(n + 1) für den nächsten Zyklus wird für die Berechnung im nächsten Zyklus abgespeichert, was in Fig. 8 durch ein Abtast/ Halte-Glied 32 angedeutet ist. Im folgenden Zyklus ist der auf die eben beschriebene Art und Weise berechnete Druck pS(n + 1) für den nächsten Zyklus der aktuelle Druckwert pS(n). Der Faktor G und die Zeitkonstante kp, wie sie in Gleichung (1) steht, sind ineinander umrechenbar.The intake manifold pressure pS (n + 1) for the next cycle determined by this recursion formula is stored for the calculation in the next cycle, which is indicated in FIG. 8 by a sample / hold element 32. In the following cycle, the pressure pS (n + 1) calculated in the manner just described is the current pressure value pS (n) for the next cycle. The factor G and the time constant kp, as shown in equation (1), can be converted into each other.

Bei der Beschreibung zum Stand der Technik wurde ausgeführt, daß Systeme in Serie sind, bei denen der Saugdruck dauernd gemessen wird und aus dem aktuellen Saugdruckwert die Einspritzzeit für den folgenden Ansaugtakt berechnen wird. Die Genauigkeit der Steuerwertbestimmung bei derartigen Systemen ist erheblich verbesserbar, wenn der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelte Saugrohrdruck verwendet wird, also nicht der aktuell gemessene Saugrohrdruck, sondern der für den nächsten Ansaugtakt für einen Zylinder im voraus berechnete Druck.In the description of the prior art, it was stated that systems are in series in which the suction pressure is measured continuously and the injection time for the following intake stroke is calculated from the current suction pressure value. The accuracy of the control value determination in systems of this type can be considerably improved if the intake manifold pressure determined according to the method according to the invention is used, that is to say not the currently measured intake manifold pressure but the pressure calculated in advance for the next intake stroke for a cylinder.

Eine weitere Verbesserung ist dadurch erzielbar, daß der berechnete Wert noch mit einer temperaturabhängigen Luftmasse mLT korrigiert wird, wie weiter oben anhand der Fig. 3 und 5 bereits kurz angedeutet. Diese Maßnahme läßt sich auch ohne die beschriebene Saugdruck-Vorausberechnung durchführen, also auch dann, wenn der aktuell gemessene Saugrohrdruck als beim nächsten Zyklus vorliegender Saugrohrdruck verwendet wird.A further improvement can be achieved by correcting the calculated value with a temperature-dependent air mass mLT, as already briefly indicated above with reference to FIGS. 3 and 5. This measure can also be carried out without the suction pressure prediction described, that is, even if the currently measured intake manifold pressure is used as the intake manifold pressure present in the next cycle.

Der temperaturabhängigen Korrektur liegt die Erkenntnis zugrunde, daß dann, wenn sowohl das Saugrohr wie auch der Motor relativ kalt sind, sich die in das Saugrohr und den Motor strömenden Massen anders aufteilen, als wenn das Saugrohr kalt und der Motor heiß ist. Die zur Verbrennung in den Motor strömende Luftmasse hängt also nicht nur vom Saugrohrdruck, sondern auch von Temperaturdifferenzen ab. Es hat sich herausgestellt, daß sich das zeitliche Verhalten derartiger Temperatureinflüsse mit Hilfe einer Übergangsfunktion 2. Ordnung relativ gut nachbilden läßt, die im wesentlichen nur einen stark von Werten von Betriebsgrößen abhängigen Parameter aufweist, nämlich eine Stationärtemperatur ΔTStat. Solche Stationärtemperaturen sind im Temperaturhilfsgrößen-Kennfeld 26 adressierbar über Werte des Drosselklappenwinkels, der Drehzahl und der Motortemperatur abgelegt, also ΔTStat(n) = f(α(n), ω(n), T_w(n)). Die Rekursionsformel lautet: $ΔT(n + 1) = k1(n)x(ΔTStat(n) -ΔT(n)) + k2(n)x(ΔT(n) -ΔT(n - 1))$

The temperature-dependent correction is based on the knowledge that when both the intake manifold and the engine are relatively cold, the masses flowing into the intake manifold and the engine are divided differently than when the intake manifold is cold and the engine is hot. The air mass flowing into the engine for combustion therefore depends not only on the intake manifold pressure, but also on temperature differences. It has been found that the temporal behavior of such temperature influences can be simulated relatively well with the aid of a second-order transition function, which is essentially only one has parameters strongly dependent on values of operating variables, namely a stationary temperature ΔTStat. Stationary temperatures of this type are stored in the auxiliary temperature variable map 26 via values of the throttle valve angle, the speed and the engine temperature, that is to say ΔTStat (n) = f (α (n), ω (n), T _w (n)). The recursion formula is:

ΔT (n + 1) = k1 (n) x (ΔTStat (n) -ΔT (n)) + k2 (n) x (ΔT (n) -ΔT (n - 1))

Auch die konstanten Werte k1(n) und k2(n) werden entsprechend wie die Stationärtemperatur ΔTStat(n) aus dem Temperaturhilfsgrößen -Kennfeld 26 ausgelesen. Mit Hilfe dieser Größen wird die vorstehende Rekursionsformel ( 3) im Mittel 27 zur Rekursionsberechnung ausgewertet.The constant values k1 (n) and k2 (n), like the stationary temperature ΔTStat (n), are also read from the auxiliary temperature variables map 26. With the aid of these variables, the recursion formula (3) above is evaluated on average 27 for calculating the recursion.

Die zur Korrektur der vorläufig errechneten Luftmasse mLV verwendete Hilfsgröße ΔT trägt nur der Anschaulichkeit halber die Dimension einer Temperatur, um dadurch zum Ausdruck zu bringen, daß die korrigierten Einflüsse hauptsächlich Temperatureinflüsse sind. Die Korrekturgröße könnte ohne weiteres auch dimensionslos sein. Weitere Effekte neben Temperatureffekten, insbesondere Schwingungseffekte, können durch Modifizieren der vorstehend angegebenen Rekursionsformel berücksichtigt werden, z. B. dadurch, daß noch mit einer trigonometrischen Schwingungsfunktion multipliziert wird.The auxiliary variable ΔT used to correct the provisionally calculated air mass mLV only carries the dimension of a temperature for the sake of clarity, in order to express that the corrected influences are mainly temperature influences. The correction quantity could easily be dimensionless. Other effects besides temperature effects, in particular vibration effects, can be taken into account by modifying the recursion formula given above, e.g. B. by multiplying by a trigonometric vibration function.

Unter Berücksichtigung des Korrekturwertes ergibt sich die mit Kraftstoff zu versehende Luftmasse wie folgt: $mL(n + 1) = mLV(n + 1) x (1 + kT x ΔT(n + 1))$

Taking the correction value into account, the air mass to be supplied with fuel is as follows:

mL (n + 1) = mLV (n + 1) x (1 + kT x ΔT (n + 1))

Auch in bezug auf die Luftmasse mL kann ein Adaptionsverfahren durchgeführt werden. Dazu wird die berechnete Luftmasse mL(n + 1) mit der Luftmasse verglichen, wie sie zum Zyklus n + 1 tatsächlich angesaugt wird. Diese Messung erfolgt z. B. mit Hilfe eines Luftmassenmessers, der den Luftmassenstrom erfaßt. Aus dem Massestrom und der Ansaugzeit ergibt sich die angesaugte Masse. Überschreitet die Differenz zwischen der tatsächlich angesaugten Luftmasse und der berechneten Luftmasse einen Schwellenwert, wird vorzugsweise die Stationärtemperatur TStat rückwärts so berechnet, daß sich mit der korrigierten Stationärtemperatur die richtige Luftmasse eraeben hätte. Die korrigierte Stationärtemperatur wird dann im Kennfeld 26 abgelegt.An adaptation procedure can also be carried out with regard to the air mass mL. To do this, the calculated air mass mL (n + 1) is compared with the air mass actually sucked in for cycle n + 1. This measurement takes place e.g. B. with the help of an air mass meter, the air mass flow detected. The mass sucked in results from the mass flow and the suction time. If the difference between the air mass actually sucked in and the calculated air mass exceeds a threshold value, the stationary temperature TStat is preferably calculated backwards so that the correct air mass would have been corrected with the corrected stationary temperature. The corrected stationary temperature is then stored in the map 26.

Ausgehend von der berechneten Luftmasse mL(n + 1) wird zum einen der Zündzeitpunkt eingestellt und zum anderen wird die dieser Luftmasse zuzusetzende Kraftstoffmasse berechnet. Das Einstellen des Zündzeitpunktes erfolgt dadurch, daß ein herkömmliches Drehzahl-Luftmassen-Zündzeitpunkt-Kennfeld angesteuert wird. Vorteilhaft ist, daß das Ansteuern dieses üblichen Kennfeldes nicht mehr mit Hilfe des aktuell gemessenen Luftmassenwertes erfolgt, sondern mit Hilfe des im voraus berechneten Wertes. Statt aus einem Kennfeld kann der Zündzeitpunkt aus Werten der Drehzahl und der Luftmasse auch mit Hilfe einer Gleichung berechnet werden. Auch in diesem Fall ergibt sich der Vorteil, daß das Berechnen mit dem Wer: Tür die erwartete und nicht für die aktuelle Luftmasse erfolgt.On the one hand, the ignition timing is set on the basis of the calculated air mass mL (n + 1) and on the other hand the fuel mass to be added to this air mass is calculated. The ignition timing is set by driving a conventional speed-air-mass ignition timing map. It is advantageous that the control of this customary map is no longer carried out with the aid of the currently measured air mass value, but rather with the aid of the value calculated in advance. Instead of a map, the ignition timing can also be calculated from values of the speed and the air mass using an equation. In this case, too, there is the advantage that the calculation with the Who: Door is done for the expected and not for the current air mass.

Das Berechnen der Kraftstoffmasse erfolgt aus der Luftmasse mit Hilfe des vorgegebenen Lambdasollwertes λ·SOLL(n + 1) in der Dividierstelle 27. Die durch Division der Luftmasse mL(n + 1) mit dem Sollwert erhaltene Kraftstoffmasse ist nur eine vorläufige Kraftstoffmasse mKV(n + 1). Sie ist vorläufig, da noch berücksichtigt werden muß, wieviel Kraftstoff in den Aufbau eines Wandfilms übergeht, bei erhöhter Zufuhr von Kraftstoff oder wieviel Kraftstoff aus dem Abbau eines Wandfilms erhalten wird, bei verminderter Kraftstoffzufuhr. Die Wandfilmkorrektur erfolgt mit einem beliebigen bekannten Verfahren, vorzugsweise mit demjenigen, das beschrieben ist in "Transient A/F Control Characteristics of the 5 l Central Fuel Injection Engine von C.F. Aquino in SAE-Paper 81 0494, S. 1 - 15". Demgemäß berechnet sich die zeitliche Änderung der Wandfilm-Kraftstoffmasse mKF aus einer zugeführten Kraftstoffmasse mKZ gemäß der folgenden Gleichung: $\frac{dmKF}{dt} = X x mKZ - \frac{1}{τ} x mKF$

mit
X = Niederschlagsrate
τ = VerdampfungszeitkonstanteThe fuel mass is calculated from the air mass with the aid of the predetermined lambda setpoint λSOLL (n + 1) in the dividing point 27. The fuel mass obtained by dividing the air mass mL (n + 1) by the setpoint is only a provisional fuel mass mKV (n + 1). It is provisional, since it still has to be taken into account how much fuel is transferred into the construction of a wall film, with an increased supply of fuel or how much fuel is obtained from the decomposition of a wall film, with a reduced supply of fuel. The wall film correction is carried out using any known method, preferably that described in "Transient A / F Control Characteristics of the 5 l Central Fuel injection engine from CF Aquino in SAE paper 81 0494, pp. 1 - 15 ". Accordingly, the change over time in the wall film fuel mass mKF is calculated from a supplied fuel mass mKZ according to the following equation:

\frac{dmKF}{German} = X x mKZ - \frac{1}{τ} x mKF

With
X = precipitation rate
τ = evaporation time constant

Daraus ergibt sich als Übergangskraftstoffmenge mKÜ, die aus dem Wandfilm herrührt oder in diesen übergeht, die folgende $τ(1 - X) \frac{dmKÜ}{dt} + mKÜ = τ x X x \frac{dmKV}{dt}$

This results in the following as the transitional fuel quantity mKÜ which originates from or merges into the wall film

τ (1 - X) \frac{dmKÜ}{German} + mKÜ = τ x X x \frac{dmKV}{German}

Die tatsächlich abzuspritzende Kraftstoffmenge mK(n + 1) berechnet sich dann zu: $mK(n + 1) = mKV(n + 1) + mKÜ(n + 1)$

The actual amount of fuel to be sprayed mK (n + 1) is then calculated as:

mK (n + 1) = mKV (n + 1) + mKÜ (n + 1)

Es wird darauf hingewiesen, daß die oben angegebenen Übergangsfunktionen und Rekursionsformeln zum Berechnen des Saugrohrdruckes oder des Temperatureinflusses nur Beispiele sind, die sich aus bisherigen Messungen als vorteilhaft herausgestellt haben. In besonderen Anwendungsfällen können auch andere Übergangsfunktionen und zugehörige Rekursionsformeln die tatsächlich gemessenen Verhältnisse besser beschreiben. Entscheidend ist, daß zwei Verfahren angeaeben werden, von denen jedes die bekannten Verfahren verbessert. Die Verfahren können jeweils für sich oder gemeinsam angewendet werden. Das eine Verfahren besteht darin, daß der für den nächsten Ansauazyklus jeweils vorliegende Sauarohrdruck im voraus berechnet wird und das andere Verfahren besteht darin, daß der Saugrohrdruck, unabhängig davon, wie dieser ermittelt wurde, mit Hilfe eines Temperatureffektmodells korrigiert wird.It is pointed out that the above-mentioned transition functions and recursion formulas for calculating the intake manifold pressure or the temperature influence are only examples which have been found to be advantageous from previous measurements. In special applications, other transition functions and associated recursion formulas can better describe the actually measured conditions. It is crucial that two methods are specified, each of which improves the known methods. The methods can be used individually or together. One method consists in that the sowing pipe pressure that is present for the next suction cycle is calculated in advance and the other method consists in that the intake manifold pressure, regardless of how it was determined, is corrected with the aid of a temperature effect model.

Im bisherigen wurde der Einfachheit halber davon ausgegangen, daß für den Ansaugtakt jeweils eines einzelnen Zylinders jeweils ein Rechenzyklus erfolgt, daß also bei einem Viertaktmotor für jeden Zylinder alle 720° des Kurbelwinkels die Berechnung neu vorgenommen wird. Da die Ansaugtakte bei einem Vierzylinder-Viertaktmotor jedoch nur um 180° gegeneinander versetzt sind, bedeutet dies, daß für alle vier Zylinder die Berechnung gesondert durchgeführt werden muß und für jeden Zylinder der jeweils letzte berechnete Wert gespeichert werden muß, der in die Berechnung für den jeweils nächsten Wert für diesen Zylinder eingeht. Für jeden Zylinder erfolgt ein Anpassen an geänderte Bedingungen, insbesondere an eine geänderte Stellung der Drosselklappe, nur alle 720°. Die für das Verständnis einfache Vorgehensweise bringt somit eine Anzahl von Nachteilen mit sich.In the past, for the sake of simplicity, it was assumed that a calculation cycle is carried out for the intake stroke of each individual cylinder, that is to say the calculation is carried out every 720 ° of the crank angle for each cylinder in a four-stroke engine. However, since the intake cycles in a four-cylinder four-stroke engine are only offset by 180 ° from each other, this means that the calculation must be carried out separately for all four cylinders and the last calculated value must be saved for each cylinder, which is used in the calculation for the the next value for this cylinder is received. For each cylinder, adaptation to changed conditions, in particular to a changed position of the throttle valve, takes place only every 720 °. The procedure, which is simple for understanding, has a number of disadvantages.

Anhand von Fig. 8 wird nun eine Vorgehensweise beschrieben, die die eben genannten Nachteile vermeidet. In Fig. 8 sind für vier Zylinder Z1 - Z4 die jeweiligen Ansaugtakte als rechteckige Kästchen mit jeweils gleicher Länge, d. h. gleicher Kurbelwinkelüberdeckung, aufgezeichnet. Es soll jeweils der Saugrohrdruck zur Mitte eines Ansaugtaktes berechnet werden, um daraus die einzuspritzende Kraftstoffmasse bestimmen zu können. Die Mitten aller Ansaugtakte liegen um jeweils 180° voneinander entfernt. Auf diese Mitten sind Marken M1 - M4 bezogen. Die Marke M1 gibt den Kurbelwinkel an, zu dem abgefragt wird, welche Kraftstoffmasse für den Zylinder Z1 eingespritzt werden soll, damit dieser diesen Kraftstoff bei seinem nächsten Ansaugzyklus ansaugen kann. Im dargestellten Fall liegt die Marke M1 beim Kurbelwinkel 0 und die Mitte des zugehörigen Ansaugtaktes bei 540°. Die Berechnung der Kraftstoffmasse wird jeweils wenige Kurbelwinkelgrade vor dem Auftreten einer der Marken gestartet, damit das Rechenergebnis beim Auftreten der Marke vorliegt.A procedure will now be described with reference to FIG. 8 which avoids the disadvantages just mentioned. In FIG. 8, the respective intake cycles for four cylinders Z1-Z4 are recorded as rectangular boxes, each with the same length, ie the same crank angle overlap. In each case, the intake manifold pressure to the middle of an intake stroke should be calculated in order to be able to determine the fuel mass to be injected therefrom. The centers of all intake cycles are 180 ° apart. Brands M1-M4 are related to these centers. The mark M1 indicates the crank angle at which it is queried which fuel mass is to be injected for the cylinder Z1 so that it can draw this fuel in its next intake cycle. In the case shown, the mark M1 is at crank angle 0 and the center of the associated intake stroke is 540 °. The calculation of the fuel mass is started a few crank angle degrees before the occurrence of one of the brands, so that the calculation result is available when the brand occurs.

Ausgehend von diesen Voraussetzungen wird nun das Auswerten der Rekursionsformel (2) für den Saugrohrdruck beschrieben.Based on these requirements, the evaluation of the recursion formula (2) for the intake manifold pressure will now be described.

Da alle 180° eine Berechnung des Saugrohrdrucks erfolgt, sind die Konstantenwerte G(α(n), ω(n)) jeweils für die Zeitspanne abgelegt, in der bei der jeweiligen Drehzahl 180° Kurbelwinkel überdeckt werden. Wird die Rekursionsformel (2) einmal berechnet, liegt der Saugrohrdruck vor, wie er sich voraussichtlich 180° später, also vor der Marke M2 einstellen wird. Da jedoch der Saugrohrdruck zur Marke M4 interessiert, wird die Rekursion gemäß Gleichung (2) noch zweimal ausgeführt. Kurz vor dem Auftreten der Marke M1, läuft also die Auswertung der Rekursionsformel (2) dreimal schnell hintereinander ab. Somit liegt das Rechenergebnis für die einzuspritzende Kraftstoffmenge für den zur Marke M4 vorliegenden Ansaugtakt des Zylinders Z1 vor, wenn die Marke M1 auftritt.Since the intake manifold pressure is calculated every 180 °, the constant values G (α (n), ω (n)) are stored for the period in which 180 ° crank angle is covered at the respective speed. If the recursion formula (2) is calculated once, the intake manifold pressure is present, which is likely to occur 180 ° later, i.e. before the mark M2. However, since the intake manifold pressure is of interest to the M4 mark, the recursion according to equation (2) is carried out twice more. Shortly before the appearance of the mark M1, the evaluation of the recursion formula (2) runs three times in quick succession. The calculation result for the amount of fuel to be injected is therefore available for the intake stroke of the cylinder Z1 at the mark M4 when the mark M1 occurs.

Es ist zweckmäßig, das Zwischenergebnis für jede einzelne Rekursionsberechnung zu speichern, und zwar aus dem folgenden Grund. Das Rechenergebnis des ersten Anwendens der Rekursion bildet den Anfangswert, wenn kurz vor dem Auftreten der Marke M 2 die Rekursion wieder dreimal ausgeführt wird, um die Kraftstoffmasse zu berechnen, die für den Ansaugtakt des Zylinders Z2 um die nächste Marke M1 erforderlich ist. Wenn mit diesem Ausgangswert die Rekursionsformel einmal angewendet wird, müßte das Ergebnis mit demjenigen übereinstimmen, das nach dem zweifachen Anwenden der Rekursionsformel kurz vor dem Auftreten der Marke M1 erzielt wurde. Ein Übereinstimmen liegt aber dann nicht vor, wenn sich in der Zwischenzeit die Stellung der Drosselklappe geändert hat. Fehlt es an Übereinstimmung, wird dies vorzugsweise dazu genutzt, die Kraftstoffmasse für den immer noch bevorstehenden Ansaugtakt des Zylinders Z1 um die Marke M4 zu korrigieren. Ist mehr Kraftstoff erforderlich als zunächst berechnet, wird die Differenzmenge zusätzlich eingespritzt. Ergibt sich, daß weniger Kratstoff erforderlich gewesen wäre als bereits eingespritzt, wird der Differenzwert bei der nächsten Einspritzung für den Zylinder Z1 abgezogen. Wird beim gegenwärtig vorliegenden Betriebszustand nur mit geringer Vorlagerung gearbeitet, wurde also beim Auftreten der Marke M2 der Kraftstoff für den Ansaugtakt des Zylinders Z1 um die Marke M4 noch nicht abgespritzt, wird die erforderliche Kraftstoffmenge neu berechnet.It is useful to save the intermediate result for each recursion calculation, for the following reason. The calculation result of the first application of the recursion forms the initial value if, shortly before the appearance of the mark M 2, the recursion is carried out three times again in order to calculate the fuel mass which is required for the intake stroke of the cylinder Z2 around the next mark M1. If the recursion formula is applied once with this initial value, the result should agree with that which was achieved shortly before the occurrence of the mark M1 after the recursion formula was applied twice. However, there is no agreement if the position of the throttle valve has changed in the meantime. If there is no agreement, this is preferably used to correct the fuel mass for the still imminent intake stroke of the cylinder Z1 around the mark M4. If more fuel is required than initially calculated, the difference is also injected. It turns out that less Kratstoff would have been required than already injected, the difference value is subtracted for the next injection for the cylinder Z1. If only a small amount of pre-storage is used in the current operating state, ie when the mark M2 occurs, the fuel for the intake stroke of the cylinder Z1 has not yet been sprayed around the mark M4, the required fuel quantity is recalculated.

Es ist auch möglich, mit jedem Rekursionsschritt nicht 180°, sondern einen geringeren Winkelbereich, z. B. nur 60° zu überdecken. Dann wird alle 60° Kurbelwinkel eine Rechenmarke ausgegeben. Zu denjenigen Rechenmarken, die nicht kurz vor einer der Marken M1 - M4 liegen, wird die Rekursionsformel (2) nur einfach angewandt. Bei der kurz vor einer der Marken M1 - M4 ausgeführten Berechnung wird dagegen die Rekursionsgleichung neunmal aufeinanderfolgend ausgeführt, um den Saugrohrdruck für einen Zeitpunkt vorauszusagen, zu dem der Kurbelwinkel weitere 540° überdeckt hat. Je kleiner der Winkelbereich ist, der mit einer Rekursionsauswertung überdeckt wird, desto aktueller ist die Anpassung an eventuelle Änderungen des Drosselklappenwinkels, umso höher ist aber der Rechenaufwand.It is also possible with each recursion step not 180 °, but a smaller angular range, e.g. B. to cover only 60 °. Then a calculation mark is output every 60 ° crank angle. The recursion formula (2) is only used for those computation marks that are not just before one of the marks M1-M4. In contrast, in the calculation carried out shortly before one of the marks M1-M4, the recursion equation is carried out nine times in succession in order to predict the intake manifold pressure for a point in time at which the crank angle has covered a further 540 °. The smaller the angular range that is covered by a recursion evaluation, the more up-to-date the adaptation to any changes in the throttle valve angle, but the higher the computing effort.

Die Voraussage muß nicht notwendigerweise um einen Winkelbereich von 540° im voraus erfolgen. Dieser Bereich wurde im Beispielsfall gewählt, da er auch die größten Vorlagerungszeiten abdeckt. Wird das Verfahren bei einem Motor eingesetzt, der eine kleinere maximale Vorlagerungszeit aufweist, wird um einen entsprechend kleineren Winkelbereich in die Zukunft gerechnet.The prediction does not necessarily have to be made in advance by an angular range of 540 °. In the example, this area was chosen because it also covers the largest storage times. If the method is used for a motor that has a shorter maximum pre-storage time, a correspondingly smaller angular range is used in the future.

Für das Auswerten von Gleichung (3) für die Temperaturhilfsgröße Δt gilt das in bezug auf das Auswerten von Gleichung (2) vorstehend Erläuterte entsprechend.For the evaluation of equation (3) for the auxiliary temperature variable Δt, what has been explained above with regard to the evaluation of equation (2) applies accordingly.

Claims

Process for determining the fuel quantity to be fed, dependent on operating variables, to an internal-combustion engine during each intake stroke by means of calculations taking place in computing cycles, in which process
- the air mass sucked in for combustion during each intake stroke is determined by means of the intake-pipe pressure, and

- the fuel quantity to be fed during each intake stroke is determined from this air mass, with a wall-film model being taken into account,
wherein
- an associated intake-pipe pressure and a factor G(n) corresponding to a time constant for the change of the intake-pipe pressure are determined by means of values of a variable indicating the air-intake cross-section and the engine speed, and

- starting from these values, the intake-pipe pressure pS(n+1) critical for an intake stroke and occurring in the future and intended for stationary operating conditions is calculated by means of a recurrence formula.
Process according to Claim 1, characterised in that the respective value for the intake-pipe pressure can be read off from a family of characteristics.
Process according to Claim 1, characterised in that the respective value for the factor G(n) can be read off from a family of characteristics.
Process according to one of Claims 1 to 3, characterised by
- the calculation of a provisional air mass sucked in for combustion,

- the calculation of an air-mass correction value taking temperature influences into account from a relation, predetermined for the internal-combustion engine to be regulated, between values of operating variables and the particular correction value, and

- correction of the provisional air mass calculated by means of the air-mass correction value.
Process according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the ignition time for each stroke is determined in the conventional way from the air-mass value, the predicted calculated value being used as a value for the air mass.