DE3229763A1

DE3229763A1 - Verfahren und vorrichtung zum regeln des kraftstoff-luft-verhaeltnisses fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3229763A1
Application number: DE19823229763
Authority: DE
Inventors: Takashi Arimura; Toshimi Obu Aichi Matsumura; Hisamitsu Kariya Aichi Yamazoe
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1981-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1983-02-24
Also published as: US4467770A; JPS5825540A; DE3229763C2; JPS6212382B2

Description

Verfaliren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für eine Brenn

kraftma s chine

SrSSSSSSSSMS SZSZ ZZSZ SZSS SSSS SXSz SZSS SZSZ SZ~ SZ SS SZ SZ SZ SS SZ S

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Selbstregelung mit Rückführung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Kraftstoff-Luft-Gemisches auf einen gewünschten Wert mittels eines Sensors für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, der im Auspuffrohr eines Kraftfahrzeuges oder ähnlichem angeordnet ist.

Bei einem bekannten Regelungsverfahren mit Rückführung und geschlossener Regelschleife zum Regeln des Kraftstoff-Luft'-Verhältnisses werden die folgenden Verfahrensschritte wiederholt ausgeführt, um den mittleren Wert des geregelten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses innerhalb eines sehr engen Bereiches um das stöchiometrische Verhältnis zu halten, das für reduzierende und oxidierende Katalysatoren notwendig ist. Zuerst werden die Drehzahl der Maschine und die Menge an angesaugter Luft wahrgenommen. Anschließend wird eine Grundkraftstoffeinspritzmenge, die den Kraftstoffeinspritzventilen zuzuführen ist, nach Maßgabe der Drehzahl der Maschine und der angesaugten Luftmenge berechnet. Die Grundkraftstoffeinspritzmenge wird unter Verwendung eines Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktors (normaler Korrekturfaktor) korrigiert, der aus Detektorsignalen berechnet wird, die die Kühlwassertemperatur, die Temperatur der angesaugten Luft und ähnliche Parameter wiedergeben. Die korrigierte Kraftstoffexnspritzmenge bestimmt somit das tatsächliche Maß der Kraftstoffversorgung der Maschine.

Der oben erwähnte eng geregelte Mittelwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses viird durch die Kennwerte des Sensors für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, die Kennwerte der Zusammensetzung des Abgases und ähnliche Paktoren beein-

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flußt. Das heißt, daß der geregelte Mittelwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses oftmals von einem optimalen Wert als Folge einzelner Unterschiede in den Steuerparametern der Bauteile der Maschine abweichen kann, die auf eine Halterung der Maschine oder auf Änderungen in den Umgebungsverhältnissen zurückgehen.

Um die einzelnen Unterschiede in den Bauteilen der Maschine zu kompensieren,wird ein weiterer Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktor, der als Lernkorrekturfaktor bezeichnet wird, eingeführt, um ein optimales Kraftstoff-Luft-Verhältnis beizubehalten. In diesem Pail wird die Grundkraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung von zwei Arten von Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktoren korrigiert.

Die Lernkorrekturfaktoren, d.h. die zweiten Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktoren sind gleichfalls durch die Arbeitsverhältnisse der Maschine, beispielsweise die Drehzahl der Maschine und die angesaugte Luftmenge bestimmt. Darüber hinaus werden die Lernkorrekturfaktoren selbst über ein Vahrnehmungssignal vom Sensor für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis korrigiert.

Bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen erfolgt jedoch diese Korrektur der Lernkorrekturfaktoren bei jedem vorbestimmten.Kurbelwellenwinkel der Maschine, so daß die Änderung^vder Lernkorrekturfaktoren aufgrund der Ändeitx^braite der Drehzahl der Maschine groß wird, was dazu führt, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht genau geregelt wird. Selbst wenn sich darüber hinaus die Maschine in Überpangsbetriebsverhältnissen, beispielsweise in Beschleunigungs- oder Verzögerungsbetriebsverhältnissen befindet, erfolgt die Korrektur der Lernkorrekturfaktorcn, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis

nach der Regelung oftmals vom optimalen Wert abweicht. Wenn die Rückführungsschleife offen ist, d.h. wenn die automatische Selbstregelung unterbrochen ist, führt das dazu, daß das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht erreicht werden kann, so daß die Abgaskennwerte der Maschine beeinträchtigt werden, die Maschine Funktions störungen zu zeigen beginnt und ähnliches.

Es sei darauf hingewiesen, daß die oben erwähnte Grundkraftstoff einspritzmenge und die beiden Arten von Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktoren, d.h. die normalen Korrekturfaktoren, die Integrations-(Proportions)-Korrekturfaktoren und die Lernkorrekturfaktoren gewöhnlich in einem Speicher gespeichert werden.

Im Hinblick auf die Überwindung der oben beschriebenen Schwierigkeiten sollen durch die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Selbstregelung mit Rückführung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine geschaffen werden, derart, daß die Variationsbreite der Lernkorrekturfaktoren verringert wird, was zur Folge hat, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis sehr genau geregelt wird.

Gemäß der Erfindung wird eine Vielzahl von Integrationskorrekturfaktoren , beispielsweise bei Jedem Übergang des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von der reichen Seite zur armen Seite oder umgekehrt, gesammelt. Wenn die Anzahl der gesammelten Integrationskorrekturfaktoren einen bestimmten Wert erreicht, wird ihr Mittelwert berechnet und wird zusätzlich ein Betrag vom Lernfaktor abgezogen oder zum Lernfaktor addiert, der dem berechneten Mittelwert entspricht. Das heißt, daß die Lernfaktoren nach Maßgabe des Mittelwerts der Integrationskorrekturfaktoren korrigiert werden. Die Lernkorrekturfaktoren können daher

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unabhängig von der Drehzahl der Maschine genau bestimmt werden.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben· Es zeigen

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht den Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 das Blockschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Steuerschaltung,

Fig. 3 in einem vereinfachten Flußdiagramm die Arbeit der Zentraleinheit in Fig. 2,

Fig. 4- ein Flußdiagramm im einzelnen des Arbeitsschrittes

1004 in Fig. 3,

Fig. 5 ein. Flußdiagramm im einzelnen des Arbe its schritt es

1005 in Fig. 3,

Fig. 6 ein Flußdiagramm im einzelnen des Zeitgeberunterbrechungsunterprogramms ,

Fig. 7 in einem Diagramm den Inhalt des Speichers RAM von Fig. 2 und

Fig. 8 in einem Diagramm die Charakteristik der Proportional-Integral-Regelung des Ausgangssignals das Kraftstoff-Luft-Sensors 14 in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine bekannte Viertakt-Maschine 1 mit Funkenzündung dargestellt, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut

AO

ist. Das Verbrennungsgas wird in die Maschine 1 über ein Luftfilter 2,ein Ansaugrohr 3 und ein Drosselventil 4-gesaugt. Der Kraftstoff wird der Maschine 1 von der nicht dargestellten Kraftstoff-Versorgungsanlage über elektromagnetische Kraftstoffeinspritzer 5 zugeführt, die in den jeweiligen Zylinder angeordnet sind. Das nach der Verbrennung erzeugte Abgas wird zur Außenluft über einen Abgaskrümmer 6, ein Abgasrohr 7 und einen katalytischen Drei-Wege-Wandler 8 abgegeben. Im Ansaugrohr and ein Luftströmungssensor 11 vom Potentiometer-Typ, der die Menge an^vdie Maschine 1 angesaugter Luft aufnimmt und eine analoge Spannung erzeugt, die der Höhe des Luftstromes entspricht, und ein Ansauglufttemperatursensor vom Thermistor-Typ angeordnet, der die Temperatur der in die Maschine 1 gesaugten Luft aufnimmt und eine analoge Spannung erzeugt, die der Temperatur der angesaugten Luft entspricht. In der Maschine 1 ist ein Wassertemperatursensor 13 vom Thermistor-Typ angeordnet, der die Temperatur des Kühlwassers der Maschine aufnimmt und eine analoge Spannung erzeugt, die der Kühlwassertemperatur entspricht. Im Abgaskrümmer 6 befindet sich ein Sensor 14-für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, der das Kraftstoff-Luft-Verhältnis aus der Konzentration des Sauerstoffs im Abgas aufnimmt. Der Sensor 14 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis erzeugt eine Spannung mit einem hohen Pegel (etwa 1 V),wenn das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Abgas größer als das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist (reiche Seite), und erzeugt eine Spannung mit niedrigem Pegel (etwa 0,1 V),wenn das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Abgas unter dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis liegt (arme Seite). Ein Sensor 15 für die Drehzahl der Maschine (Umdrehungen pro Minute) erfaßt die Drehzahl der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine und erzeugt ein Impulssignal mit einer Frequenz, die der

Drehzahl entspricht. Der Sensor 15 für die Drehzahl der Maschine kann "beispielsweise aus der Zündspule der Zündanlage bestehen,indem das Zündimpulssignal von der Primärwicklung der Zündspule dazu benutzt wird, die Drehzahl der Maschine zu bestimmen. Eine Steuerschaltung 20 spricht auf die Signale von den Sensoren 11 bis 15 an, um die Kraftstoffmenge zu berechnen, die in die Kraftstoffeinspritzer 5 einzuspritzen ist. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzmenge durch eine Steuerung der Dauer der öffnung der Einspritzer 5 eingestellt. Mit der Steuerschaltung 20 sind auch ein Startschalter 16, die Batterie 17 und ein Zündschalter 18 verbunden.

Die Steuerschaltung 20 kann beispielsweise von einem Mikrocomputer gebildet werden.

Im folgenden wird die in Fig. 1 dargestellte Steuerschaltung 20 mehr im einzelnen anhand von Fig. 2 beschrieben. In Fig. 2 ist eine Zentraleinheit CPU 100 dargestellt, die die Menge an einzuspritzendem Kraftstoff berechnet. Ein Drehzahlzähler 101 nimmt die Signale vom Drehzahlsensor auf und erzeugt ein digitales Signal, das die Drehzahl der Maschine wiedergibt. Darüberhinaus liefert der Drehzahlzähler 101 ein Unterbrechungsbefehlssignal der Unterbrechungssteuerschaltung 102 synchron mit der Umdrehung der Maschine. Die Unterbrechungssteuerschaltung 102 spricht auf das zugeführte Unterbrechungsbefehlssignal an und erzeugt und liefert ein Unterbrechungssignal der Zentraleinheit CPU 100 über die gemeinsame Sammelleitung 150. Ein digitaler Eingangsteil 103 überträgt digitale Signale einschließlich des Ausgangssignals einer Komperatorschaltung 14-A zum Vergleichen des Ausgangssignals des Sensors 14 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit einem gewünschten (stöchiometrischen) Kraftstoff-Luft-Verhältnis zur Bestimmung, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis kleiner

Al

(arm) oder größer (reich) verglichen mit dem gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist, und des Startersignals vom Starterschalter 16 zum An- und Ausschalten des nicht dargestellten Starters oder Anlassers auf die Zentraleinheit CPU 100. Ein analoger Eingangsteil 104 umfaßt einen Analognrultiplexer und einen Analogdigitalwandler und hat die Funktion, die Signale vom Luftströmungssensor 11, vom Sensor 12 für die Temperatur der angesaugten Luft und vom Sensor 13 für die Temperatur des Kühlwasserseiner Analogdigitalumwandlung zu unterwerfen und der Reihe nach die Signale auf die Zentraleinheit CPU 100 zu übertragen. Die Ausgangssignale von den Einheiten 101, 102, und 104 werden über die gemeinsame Sammelleitung 150 auf die Zentraleinheit CPU 100 übertragen. Eine Energieversorgungsschaltung 105 versorgt den Speicher mit direktem Zugriff RAM 107 mit Energie. Die Energieversorgungsschaltung 105 ist nicht über den Zündschloßschalter 18 sondern direkt mit der Batterie 17 verbunden, so daß der Speicher RAM 107 unabhängig von der Stellung des Zündschloßschalters 18 immer mit Energie versorgt wird. Eine weitere Energieversorgungsschaltung 106 ist über den Zündschloßschalter 18 mit der Batterie 17 verbunden. Die Energieversorgungsschaltung 106 versorgt alle Bauteile außer dem Speicher RAM 107 mit Energie. Der Speicher RAM 107 ist eine Kurzzeitspeichereinheit, die kurzzeitig verwandt wird, wenn ein Programm abläuft. Da der Speicher RAM 107 immer mit Enernie versorgt wird und zwar immer unabhängig von der Stellung des Zündschloßschalters 18, wie es oben beschrieben wurde , wird der Speicherinhalt selbst dann nicht gelöscht, wenn der Zündschloßschalter ausgeschaltet wird, um den Motor abzuschalten. Die Lernkorrekturfaktoren K,, die später beschrieben werden, werden gleichfalls im Speicher RAM 107 gespeichert. Ein Festspeicher ROM 108 dient zxim Speichern der Programme,

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der verschiedenen Konstanten, usw. Ein die Kraftstoffeinspritzdauer steuernder Zähler 109 umfaßt ein Register und einen Abzähler zum Umwandeln eines digitalen Signales, das die einzuspritzende Kraftstoff menge wiedergibt, die durch die Zentraleinheit CPU berechnet wird, in ein Impulssignal mit einer zeitlichen Breite, die die tatsächliche Dauer der öffnung der Kraftstoffeinspritzer 5 "bestimmt. Ein Leistungsverstärker 110 betätigt die Kraftstoffeinspritzer 5 und ein Zeitgeber 111 mißt die ablaufende Zeit,um sie der Zentraleinheit CPU 100 zu geben.

Der Drehzahlzähler 101 spricht auf das Ausgangssignal vom Drehzahlsensor 15 an, so daß die Drehzahl der Maschine einmal bei Jeder Umdrehung der Maschine gemessen wird und am Ende jeder Messung ein Unterbrechungsbefehlssignal der Unterbrechungssteuerschaltung 102 zugeführt wird. Auf das Unterbrechungsbefehlssignal ansprechend erzeugt die Unterbrechungssteuerschaltung 102 ein Unterbrechungssignal, um die Zentraleinheit CPU 100 dazu zu bringen, ein Unterbre chungshandhabungsunt erpr ο gr amm zum Berechnen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge auszuführen.

Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Flußdiagramm der Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Zentraleinheit CPU 100. Die Funktion der Zentraleinheit CPU 100 sowie die Gesamtarbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Schaltung werden im folgenden anhand des in Fig. J dargestellten Flußdiagramms beschrieben. Wenn der Zündschloßschalter 18 und der Starterschalter 16 angeschaltet werden, um die Maschine anzulassen, beginnt der Rechenvorgang des Hauptprogramms beim Programmschritt 1000. Im nächsten Programmschritt 1001 wird eine Initialisierung ausgeführt, um den Inhalt des Speichers RAM 107 rückzusetzen und die Konstanten auf Anfangswerte zu setzen. Wie es später beschrieben wird, erfolgt eine derartige Initialisierung jedoch nur,nachdem die Batterie

wurde
abgetrennt . Im Programmschritt 1002 werden anschließend die digitalen Werte, die die Kühlwassertemperatur und die Temperatur der angesaugten Luft wiedergeben, vom analogen Eingangsteil 104 aufgenommen und im Speicher RAM 107 gespeichert. Im Programmschritt 1003 wird ein erster
Kompensationsfaktor (normaler Korrekturfaktor) K^ aus dem Ergebnis des Programmschrittes 1002 berechnet und im
Speicher RAM 107 gespeichert.

Der oben erwähnte erste Korrekturfaktor K^kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß ein Wert entsprechend der Temperatur des Kühlmittels und der angesaugten Luft
aus einer Vielzahl von Werten gewählt wird, die vorher
im Festspeicher ROM 108 in Form einer Liste gespeichert
sind. Wenn es erwünscht ist, kann jedoch der erste
Korrekturfaktor K^ auch dadurch erhalten werden, daß eine gegebene Gleichung dadurch gelöst wird, daß die oben erwähnten Daten eingesetzt werden.

Im folgenden Programmschritt 1004 wird das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14, das über die
Komparatorschaltung 14A und den Eingangsteil 103 anliegt, gelesen und wird ein zweiter Korrekturfaktor Ko, der
später beschrieben wird, als Funktion der Zeit, die durch den Zeitgeber 111 gemessen wird, erhöht oder herabgesetzt. Der zweite Korrekturfaktor Ko gibt ein Integrationsergebnis an und wird im Speicher RAM I07 gespeichert.

Auf den Schritt 1004 folgt ein Programmschritt 1005.
Programmschritt 1005 wird ein dritter Kompensationsfaktor K^ (Lernkorrekturfaktor) berechnet, indem er verändert
wird_/ und wird das Ergebnis dieser Berechnung im Speicher RAM 107 gespeichert. Ein Flußdiagramm des ProgrammSchrittes IOO5 im einzelnen ist in Fig. 5 dargestellt. Die Bildung
des Faktors Y,-, wird anhand von Fig. 5 beschrieben. ^

Das in Fig. 4 dargestellte Flußdiagramm zeigt die einzelnen Schritte im Programmschritt 1004 von Fig. 3, die dazu dienen, den zweiten Korrekturfaktor Kp (Integrationskorrekturgröße) zu erhöhen oder herabzusetzen, d.h. zu integrieren. Im Schritt 301 wird festegestellt, ob die Regelvorrichtung sich im Zustand der offenen Regelschleife oder im Zustand der geschlossenen Regelschleife befindet. Um einen derartigen Zustand der Regelvorrichtung mit Rückführung festzustellen, wird wahrgenommen, ob der Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor 14· aktiv ist oder nicht. Dieser Schritt 301 kann jedoch durch einen Schritt ersetzt werden, in dem festgestellt wird, ob die Kühlmitteltemperatur oder ein ähnlicher Parameter über einem gegebenen Wert liegt, um eine Regelung mit Rückführung durchführen zu können. Wenn eine Regelung mit Rückführung nicht durchgeführt werden kann, d.h., wenn die Regelvorrichtung mit Rückführung sich im Zustand der offenen Regelschleife befindet, erfolgt der folgende Schritt 307* um Kg gleich 1 zu setzen, woraufhin auf den folgenden Schritt 306 übergegangen wird.

Wenn andererseits eine Regelung mit Rückführung erfolgen kann, wird der Schritt 302 ausgeführt, um festzustellen, ob der gemessene Zeitablauf eine Zeiteinheit At/, überschritten hat. Wenn das Ergebnis des Schrittes 302 negativ ist, wird die Ausführung des Programmschrittes 1004· beendet. Wenn das Ergebnis dieses Schrittes 302 positiv ist, d. h., wenn der gemessene Zeitablauf die Zeiteinheit At^i überschritten hat, erfolgt der folgende Schritt 303, um zu sehen, ob das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 anzeigt, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch reich ist oder nicht. Wenn angenommen wird, daß ein Ausgangssignal mit hohem Pegel des Kraftstoff-Luft-Verhältniscensors 14 ein reiches Gemisch anzeigt, so tritt das Programm dann, wenn ein derartiges

Ausgangssignal mit hohem Pegel wahrgenommen wird, in den Schritt 304 ein, in dem der Wert von K«, der im vorhergehenden Programmzyklus erhalten wurde, UmAK₂ verringert wird. Wenn im Gegensatz dazu festgestellt wird, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch arm ist, nämlich, wenn das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 einen niedrigen Pegel hat, erfolgt der Schritt 305, um den Wert von K₂ um AKp zu erhöhen. Nachdem der Wert von Kp entweder erhöht oder herabgesetzt ist, wie es oben beschrieben wurde, erfolgt der oben erwähnte Schritt 306, um den neuen Wert von Kp in den Specher RAM 107 einzuspeichern.

Pig. 5 zeigt im einzelnen das Flußdiagramm des Programmschrittes 1005 in Fig. 3, in dem der zweite Kompensations faktor IL-, berechnet wird. Dabei sei angenommen, daß die Konstanten Kg₁SKg und Nc im Initialisierungsschritt 1001 von I¹Xg. 3 auf die folgenden Anfangswerte gesetzt sind:

β O

Zunächst wird im Schritt 401 bestimmt, ob die Lernbedingungen erfüllt sind oder nicht. Das heißt, daß der Schritt 401 bestimmt, ob der Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor 14 aktiv ist oder ob der Kraftstoff entsprechend der Kühlwassertemperatur und ähnlichem erhöht wird. Das heißt, daß der Schritt 401 bestimmt, ob die Regelung in geschlossener oder offener Regelschleife erfolgt. Darüberhinaus bestimmt der Schritt 401, ob sich die Maschine in einem Übergangsbetriebszustand, beispielsweise im Zustand der Beschleunigung oder Verzögerung befindet, das heißt, ob die Maschine sich in stabilen Arbeitsverhältnissen befindet. Derartige stabile Arbeitsverhältnisse werden _ *.

über das Ausmaß der Änderung des Luftstromes zur Maschine mit der Zeit "bestimmt. Die Lernbedingungen sind darüber hinaus nicht auf die oben beschriebenen Verhältnisse mit geschlossener Regelschleife oder die stabilen Arbeitsverhältnisse beschränkt.

Wenn die Lernbedingungen erfüllt sind, geht die Steuerung auf den Schritt 402 über, der bestimmt, ob die Anzahl N_ der Änderungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von der reichen Seite zur armen Seite oder umgekehrt kleiner als der vorbestimmte Wert; N₁^ ist. Wenn das Ergebnis im Programmschritt 402 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 403 über, in dem eine Integration ausgeführt wird. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis im Programmschritt 402 negativ ist, geht die Steuerung auf den Schritt 404 über, in dem eine Mittelwertberechnung erfolgt.

Im Schritt 403 wird der Wert K_g, der zum Zeitpunkt des Übergangs von der reichen Seite zur armen Seite oder umgekehrt genommen wird und später beschrieben wird, zur Variablen 51 K~ addiert, das heißt, wird ZKp =ΣΚρ + K

gesetzt, woraufhin die Steuerung auf den Schritt 408 übergeht.

Im Schritt 404 wird andererseits der Integrationswert durch die Anzahl der Werte N^ dividiert, um den Mittelwert Kg zu erhalten, das heißt, wird Kp = JKp/N^ gebildet. Im nächsten Schritt 405 wird die Abweichung K des Mittelwertes Kg vom geregelten Mittenwertes K _f (der beispielsweise gleich 1 ist), das heißt, K «= ^K _ref - *%> gebildet. Der nächste Schritt 406 nimmt die vorliegende Drehzahl N der Maschine und die angesaugte Luftmenge Q auf und liest den Lernwert K_115n aus der Liste oder dem Speicher RAM 107 nach Maßgabe der Werte N und Q.

Der Schritt 408 "bestimmt, ob die Abweichung K größer als 0 ist oder nicht, um den Lernwert K abzuändern. Wenn das Ergebnis des Schrittes 408 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 410 über, der einen bestimmten Wert 4iK zu K zuaddiert. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis des Schrittes 408 negativ ist, geht die Steuerung auf den Schritt 409 über, der den Wert ΔK von K abzieht.

Im nächsten Schritt 411 wird der korrigierte Lernwert K^ an dem entsprechenden Speicherplatz des Speichers EAM 107 gespeichert. Anschließend wird im Schritt 412 die Operation Ko = 0 ausgeführt, wonach im Schritt 413 der Lernwert der Variablen K^ zugeordnet wird. In dieser Weise wird die Ausführung des Programmschrittes 1005 beendet.

Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn das Ergebnis des Schrittes 401 negativ ist oder wenn die Ausführung des Schrittes 403 beendet ist, die vorliegende Drehzahl der Maschine Ή und die angesaugte Luftmenge Q aufgenommen werden, und daß auf der Grundlage dieser Information der Lernwert K aus dem Speicher RAM 107 gelesen wird, was jedoch in Pig. 4 nicht dargestellt ist. Danach wird im Programmschritt 413 die Operation K, = K ausgeführt, was für die Korrekturberechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in einem Unterbrechungsunterprogramm verwendet wird.

Die Liste der Kompensationsfaktoren Ko in Pig. 7 wird beispielsweise dadurch gebildet, daß die Drehzahl N der Maschine jeweils bei 200 Umdrehungen/min unterteilt wird und daß die angesaiigte Luftmenge Q von der Leerlauf stellung des Drosselventils bis zur rollen Drosselstellung in 32 Blöcke unterteilt wird.

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Die Sprungkorrektur (Proportionalkorrektur) des Integrationswertes Kg wird im folgenden anhand des in Fig. 6 dargestellten Flußdiagramms beschrieben, das ein Zeitunterbrechungsunterprogramm darstellt, das alle 4- ms ausgeführt wird. Zunächst wird im Schritt 501 bestimmt, ob das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luftverhältnissensors 14· sich von der reichen Seite zur armen Seite oder umgekehrt geändert hat oder nicht. Wenn das Ergebnis im Schritt negativ ist, kehrt die Steuerung zum Hauptprogramm zurück. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis im Schritt 501 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 502 über.

Im Schritt 502 wird der Integrationswert K2 zu diesem Zeitpunkt genommen und als Variable K_ gespeichert, die zur Berechnung des Integrationswertes im Schritt 403 in Fig. 5 benutzt wird.

Im Schritt 503 wird bestimmt, ob das Kraftstoff-Luft-Verhältnis sich von der reichen Seite zur armen Seite geändert hat oder nicht,indem eine Änderung im Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14· aufgenommen wird. Wenn das Ergebnis im Schritt 503 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 504- über, der einen bestimmten Sprungwert AK_g ( » Δ Κ ) dem Wert K2 zuaddiert. Wenn das Ergebnis im Schritt 503 negativ ist, das heißt, wenn sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis von der armen Seite zur reichen Seite geändert hat, geht die Steuerung zum Schritt 505 über, in dem der Sprungwert ΔΚ_ vom Integrationswert abgezogen wird. Im nächsten Schritt 5Ο6 wird der neue Integrationswert Kp in den Speicher RAM 107 eingespeichert.

Wie es im Unterbrechungsprogramm von Fig. 4- dargestellt ist, erfolgt somit eine Addition oder Subtraktion zu oder vom Integrationswert Kp zu jedem bestimmten Zeitintervall.

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Das bedeutet, daß einedigitale Integration des Wertes K₂ erfolgt, die in Fig. 8 in Form schräg verlaufender Vellenformteile dargestellt ist. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die schräg verlaufenden Wellenformteile in Fig. 8 in Wirklichkeit schrittweise verlaufen und daher diese Teile makroskopisch dargestellt sind. Wie es im Unterprogramm von Fig. 6 dargestellt ist,wird darüber hinaus der Sprungwert ΔK_g an den Übergangsstellen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses dem Wert Kp zuaddiert oder vom Wert K~ abgezogen, um eine Sprungsteuerung (Proportionalsteuerung) durchzuführen, die den steilen Weilenformteilen vom Punkt A zum Punkt B oder umgekehrt in Fig. 8 entspricht.

Die Zeitpunkte, an denen die Werte Kg im Unterprogramm von Fig. 6 genommen werden, um den Mittelwert von Kg zu erhalten, liegen daher an Stellen (Integrationssteuerendpunkt) unmittelbar vor einem Sprung, der am Wert Kg liegt. Diese Stelle entspricht dem Punkt A in Fig. 8. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß in Fig. 6 der Schritt auch vor dem Schritt 506 und nicht vor dem Schritt 503 ausgeführt werden kann. In diesem Fall liegt dieser Zeitpunkt an einer Stelle (Proportionalsteuerendpunkt) unmittelbar hinter einem Sprung, der am Wert K* liegt, wobei diese Stelle dem Punkt B in Fig. 8 entspricht.

Da somit eine Vielzahl von Integrationswerten Ko genommen wird und der Mittelwert daraus erhalten wird, um den Lernwert abzuändern, ist es ausgeschlossen, daß der Lernwert in die falsche Richtung durch periodische Schwankungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses verändert wird, so daß eine genaue Lernregelung durchgeführt wird.

Im folgenden wird wiederum anhand von Fig. 3 der Initialisierungsschritt 1001 erläutert. Es kann beispielsweise vorkommen, daß die Batterie 17 in Fig. 2 entfernt

ist, wenn das Fahrzeug sich, in einer Inspektion befindet oder repariert wird. In diesem lall können die Konstanten einschließlich der Kompensationsfaktoren K^, die im Speicher EAM 107 gespeichert sind, zerstört oder in nicht signifikante Werte umgewandelt werden. Eine Konstante mit einem "bestimmten Muster wird daher gewöhnlich an einem bestimmten Speicherplatz des Speichers RAM 107 gespeichert, um zu bestimmen, ob die Batterie 17 herausgenommen worden war. Wenn das Programm startet, bestimmt der Schritt 1001, ob der Wert der Konstanten zerstört oder umgewandelt ist. Wenn dieser Wert falsch ist, wird angenommen, daß die Batterie 17 entfernt worden war und werden daher die Konstanten rückgesetzt. Das heißt, daß alle Kompensationsfaktoren K, (K_111n) auf 1 gesetzt werden, was zu einer Konstanten mit einem bestimmten Muster führt. Wenn das Programm wieder in Gang gesetzt wird, und das Konstantenmuster nicht zerstört war, werden die Konstanten einschließlich der Kompensationsfaktoren, die im Speicher RAM 107 gespeichert sind, nicht initialisiert.

Normalervreise werden die Arbeitsvorgänge der Programmschritte 1002 bis 1005 im Hauptprogramm wiederholt dem Rege!programm entsprechend ausgeführt. Wenn ein Unterbrechungssignal für die Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge von der Unterbrechungssteuerschaltung 102 an der Zentraleinheit OPU 100 liegt, unterbricht selbst dann, wenn das Hauptprogramm ausgeführt viird, die Zentraleinheit CPU 100 sofort die Ausführung des Hauptprogramms und geht die Zentraleinheit CPU 100 auf das Unterbrechungshandhabungsunterprogramm des Programmschrittes 1010 über. Im Schritt 1011 wird das Ausgangssignal des Drehzahlzählers 101 aufgenommen, das die Drehzahl N der Maschine wiedergibt, die durch den Programmschritt 1012 im Speicher EAM 107 gespeichert wird. Anschließend wird im Programmschritt 1015 vom analogen Eingangsteil 104 das Signal

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aufgenommen, das die angesaugte Luftmenge oder die Größe des Luftstromes Q wiedergibt, die im Programmschritt 1014-im Speicher RAM 107 gespeichert wird. Die Drehzahl Ei und die angesaugte Luftmenge Q können als Parameter dazu verwandt werden, normale Verhältnisse bei der Berechnung der Kompensationsfaktoren Kg und R^ durch die Schritte 1004 und 1005 des Hauptprogrammes festzustellen. Anschließend wird im Schritt 1015 eine Grundkraftstoffeinspritzmenge, das heißt die Einspritzzeitdauer T der Öffnung der Kraftstoff einspritzer 5 berechnet, die durch die Drehzahl N und die angesaugte Luftmenge Q bestimmt ist. Die Berechnunggleichung lautet T = Fx Q/N,wobei Έ eine Konstante ist. Im Schritt 1016 werden anschließend aus dem Speicher RAM 107 drei Arten von Kompensationsfaktoren K^,, K~ und K^ ausgelesen, die durch das Hauptprogramm berechnet wurden, woraufhin die Einspritzmenge (Einspritzzeitdauer) kompensiert wird, die das Kraftstoff-Luft-Verhältnis bestimmt. Die Berechnungsgleichung für diese Einspritzzeitdauer T lautet: T = T χ K₁ χ K₂ χ E,. Ii Schritt 1017 werden anschließend die kompensierten Kraftstoffeinspritzmengendaten in den Zähler 109 eingegeben. Die Zentraleinheit CPU 100 geht dann auf den Schritt 1018 über, der die Steuerung zum Hauptprogramm zurückführt. In diesem Fall kehrt die Steuerung zum Programmschritt zurück, der durch die Unterbrechung unterbrochen worden ist.

Im obigen wurde insoweit die Funktion der Zentraleinheit CPU 100 kurz beschrieben.

Da somit eine große Anzahl von Kompensationsfaktoren (Lernkorrekturfaktoren) K₅ (= K^_n) im Speicher RAM I07 nach Maßgabe der Drehzahl N der Maschine und der angesaugten Luftmenge K vorbereitet werden, kann unmittelbar ein optimaler Kompensationsfaktor auf den Betriebszustand der Maschine ansprechend benutzt werden, so daß eine ^p,

Regelung mit schnellem Ansprechen für alle Arten von Betriebszuständen einschließlicli den Übergangsbetriebszustanden ausgeführt werden kann. Da darüber hinaus die Kompensationsfaktoren K, auf den.Betriebszustand der Maschine ansprechend abgeändert werden, werden auch die Kompensationsfaktoren K^ automatisch auf eine Alterung oder eine Verschlechterung der Maschine und ihrer einzelnen Bauteile ansprechend geändert.

Claims

Dr. F. Zumstein sen.---Ur₅"E. Assmanp - £**..-R. KoeniösbeYger Dipi.-lng. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

UD-34-97-DE 10.8.1982

NIPPONDENSO CO.,LTD. - Kariya-shi, Aicni-ken

Japan

"Verfahren und Vorrichtimg zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmschine

SiSSSSSS3"53SS^SSSZ!Z TSSHZ SShXSSISCS SSSSSSSSSSSS SSSS SSS SSS SSSSSSS SS SSSS SSSSSSS SSSSS SS SS

PATENTANSPRÜCHE

M-/Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ^-^ für eine Brennkraftmaschine,

dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Abgas der Brennkraftmaschine festgestellt wird, der Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgestellt wird, ein Wert, der einer Grundkraftstoffversorgungsmenge der Brennkraftmaschine ent spricht, unter Verwendung der Betriebsverhältnisse berechnet wird, ein Integrationskompensationsfaktor, der der Abweichung des tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von einem gewünschten Kraftstoff -Luftverhältnis entspricht, in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen berechnet wird, ein Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit vom Integrationskompensationsfaktor und den Betriebsverhältnissen be-

rechnet wird, der berechnete Wert bezüglich der Kraftstoffversorgungsmenge unter Vervrendung des Integrationskompensationsfaktors und des Lernkompensationsfaktors entsprechend den Betriebsverhältnissen kompensiert wird, die tatsächlich zugeführte Kraftstoffmenge unter Verwendung des kompensierten Wertes bezüglich der Kraftstoff Versorgungsmenge nachgestellt wird, die obige Abfolge der Verfahrensschritte wiederholt wird, um das tatsächliche Kraftstoff-Luft-Verhältnis in. der Brennkraftmaschine in einem bestimmten Bereich zu regeln, eine bestimmte Anzahl der Integrationskompensationsfaktoren gemittelt wird und der Lernkompensationsfaktor nach Maßgabe des Mittelwertes der bestimmten Anzahl der Integrationskompensationsfaktoren korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei der Mittlung Integrationskompensationsfaktoren bei jedem Übergang des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von der reichen Seite zur armen Seite oder umgekehrt genommen werden, die genommenen Integrationskompensationsfaktoren integriert werden, bestimmt wird, ob die Anzahl der genommenen Integrationskompensationsfaktoren den bestimmten Wert erreicht und nur dann, wenn die Anzahl der genommenen Integrationskompensationsfaktoren den bestimmten Wert erreicht, die Integrationskompensationsfaktoren durch den bestimmten Wert dividiert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,

daß bei der Korrektor bestimmt wird, ob der Mittelwert der Integrationckompensationsfaktoren kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, dann,wenn der Mittelwert der

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Integrationskompensationsfaktoren kleiner als der bestimmte Wert ist, ein "begrenzter Wert dem Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen zuaddiert wird ,und dann, wenn der Mittelwert der Integrationskompensationsfaktoren größer als der bestimmte Wert ist,ein begrenzter Wert von dem Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen abgezogen wird.

Verfahren zur Regelung mit Rückführung des' Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines einer Brennkraftmaschine gelieferten Kraftstoff-Luft-Gemisches auf einen gewünschten Wert mittels eines Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors, der im Abgas angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Proportionalintegration der Kraftstoff-Luft-Verhältnisse nach Maßgabe des Ausgangssignals des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors ausgeführt wird, um einen Proportionalintegralkompensationsfaktor zu berechnen, ein Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine nach Maßgabe des Proportionalintegralfaktors berechnet und gespeichert wird, eine bestimmte Anzahl von Proportionalintegralkompensationsfaktoren bei jedem Übergang des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses am Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor von der reichen Seite zur armen Seite und umgekehrt genommen wird, die bestimmte Anzahl der Proportionalintegralkompensationsfaktoren gemittelt wird und der Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine nach Maßgabe des Mittelwertes der bestimmten Anzahl der Proportionalintegralkompensationsfaktoren geändert wird, wobei das Kraftstoff -Luftverhältnis der Maschine auf ein gewünschtes Kraftstoff-Luft-Verhältnis nach Maßgabe des geänderten Lernkompensationsfaktors rückgeführt wird.

5. Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine
gekennzeichnet durch

eine Einrichtung, die das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Abgas der Brennkraftmaschine feststellt, eine Einrichtung, die die Betriebsverhältnisse der Brennkraftmaschine feststellt, eine Recheneinrichtung, die einen Wert berechnet, der einer Grundkraftstoffversorgungsmenge der Brennkraftmaschine entspricht, indem sie die Betriebsverhältnisse verwendet, wobei die Recheneinrichtung einen Integrationkompensationsfaktor, der der Abweichung des tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von einem gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis entspricht,in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen berechnet, die Recheneinrichtung einen Lernfaktor in Abhängigkeit vom Integrationskompensationsfaktor und den Betriebsverhältnissen berechnet und die Recheneinrichtung den berechneten Wert bezüglich der Kraftstoffversorgungsmenge unter Verwendung des Integrationskompensationsfaktors und des Lernkompensationsfaktors nach Maßgabe der Betriebsverhältnisse kompensiert, eine Einrichtung, die die tatsächliche Kraftstoffversorgungsmenge unter Verwendung des kompensierten Wertes bezüglich der KraftstoffVersorgungsmenge nachstellt, eine Einrichtung, die die obige Abfolge der Arbeitssehritte wiederholt, um das tatsächliche Kraftstoff-Luftverhältnis der Brennkraftmaschine innerhalb eines bestimmten Bereiches zu regeln, eine Einrichtung, die eine bestimmte Anzahl der Integrationskompensationsfaktoren mittelt_/und eine Einrichtung, die den Lernkompensationsfaktor nach Maßgabe des Mittelwertes der bestimmten Anzahl der Integrationskompensationsfaktoren korrigiert.

6· Vorrichtung nach Anspruch 5»
dadurch gekennzeichnet,

daß die Mittelungseinrichtung eine Einrichtung, die Integrationskompensationsfaktoren bei jedem Übergang des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von der reichen zur armen Seite und umgekehrt nimmt, eine Einrichtung, die die genommenen Integrationskompensationsfaktoren integriert, eine Einrichtung, die bestimmt, ob die Anzahl der genommenen Integrationskompensationsfaktoren den vorbestimmten Wert erreicht, und eine Einrichtung aufweist, die die integrierten Kompensationsfaktoren durch den bestimmten Wert nur dann dividiert, wenn die Anzahl der genommenen Integrationskompensationsfaktoren den bestimmten Wert erreicht hat.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Korrektureinrichtung eine Einrichtung, die bestimmt, ob der Mittelwert der Integrationskompensationsfaktoren kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Einrichtung, die einen begrenzten Wert zum Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen zuaddiert, wenn der Mittelwert der Integrationskompensationsfaktoren kleiner als der vorbestimmte Wert ist,und eine Einrichtung aufweist, die den begrenzten Wert vom Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen subtrahiert, wenn der Mittelwert der Integrationskompensationsfaktoren größer als der vorbestimmte Wert ist·