DE3438465C2

DE3438465C2 - Verfahren zur Steuerung des Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnisses, das einer Brennkraftmaschine zuzuführen ist

Info

Publication number: DE3438465C2
Application number: DE3438465A
Authority: DE
Inventors: Takashi Koumura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1993-10-14
Anticipated expiration: 2004-10-20
Also published as: FR2553831B1; JPS6088839A; GB8426520D0; JPH0465218B2; US4549516A; GB2148547B; DE3438465A1; GB2148547A; FR2553831A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem nach der DE 23 50 208 B2 bekannten Verfahren die ser Art wird bei Leerlauf oder geringer Last und bei einem unter einem bestimmten Wert liegenden Verhältnis des Ansaug luftdrucks hinter und vor der Drossel der Öffnungsgrad der Drossel als Maß für den Ansaugluftdurchsatz verwendet. Zur genaueren Bestimmung des Ansaugluftdurchsatzes wird aus dem atmosphärischen Druck die Dichte der Ansaugluft berechnet und berücksichtigt. Dabei ist die Berechnung der Dichte der Ansaugluft nicht auf einen bestimmten Lastbereich der Brennkraftmaschine beschränkt. Allerdings ist aus der DE 23 50 208 B2 nicht im einzelnen entnehmbar, wie das Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnis im Zustand niederer Last und im Zustand höherer Last der Brennkraftmaschine durch die Berücksichtigung des atmosphärischen Drucks geändert werden soll und wie dabei der Zustand niederer Last vor teilhafterweise zu definieren ist.

Nach der japanischen Patentanmeldung 58-85337 ist ein Ver fahren bekannt, bei dem im Zustand höherer Last eine Steuerung des Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnisses unter Be rücksichtigung eines vom atmosphärischen Druck abhängigen Druck abhängenden Korrekturwerts erfolgt, der das Kraft stoff-Luft-Mengenverhältnis mit abnehmendem atmosphärischem Druck vergrößert.

Allgemein sind in den japanischen Patentanmeldungen 58-85337, 54-153929 und 58-88429 Verfahren beschrieben, bei denen eine Grundbetriebsgröße einer Brennkraftmaschine zur Steuerung des Betriebes der Brennkraftmaschine bestimmt und berück sichtigt wird. Bei dieser Grundbetriebsgröße kann es sich um eine Kraftstoffeinspritz-Grundmenge, um einen Grundwert der Einstellung der Zündung oder um einen Grundbetrag zum Zurückführen der Auspuffgase handeln. Dabei erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Maschine, die die Menge der von der Maschine angesaugten Luft kennzeichnen. Als solche Betriebsparameter kommen der abso lute Druck im Ansaugrohr der Maschine stromabwärts der Drossel und die Drehzahl der Maschine in Betracht. Die so bestimmte Grundbetriebsgröße wird nach Maßgabe des Atmo sphärendrucks korrigiert, da sich der Druck der Auspuff gase bei einer Änderung des Atmosphärendrucks ändert, so daß die Menge der in die Maschine pro Ansaughub eingesaugten Luft selbst dann geändert wird, wenn der absolute Druck im Ansaugrohr konstant bleibt. Läuft die Maschine in einem Zustand niedriger Last, beispielsweise im Leerlauf, ändert sich der absolute Druck im Ansaugrohr in Abhängigkeit von der Zeit bei einer Änderung der Drehzahl der Maschine nur rela tiv geringfügig. Aus diesem Grunde ist es dann schwierig, in Abhängigkeit vom absoluten Druck im Ansaugrohr und von der Drehzahl der Maschine (SD-Verfahren) eine Betriebs größe, wie beispielsweise die Kraftstoffversorgungsmenge genau entsprechend dem Betriebszustand der Maschine einzu stellen. Eine Folge ist, daß die Maschine im Zustand niedri ger Last unruhig läuft (rüttelt).

Um dies zu vermeiden, ist in der japanischen Patentschrift 52-6414 ein Verfahren (KMe-Verfahren) vorgeschlagen, bei dem, wenn das Verhältnis des Druckes im Ansaugrohr stromabwärts der Drossel zum Druck im Ansaugrohr stromaufwärts der Dros sel unter einem kritischen Verhältnis (= 0,528) liegt, das zeigt, daß die Strömungsgeschwindigkeit durch die Drossel größer als die Schallgeschwindigkeit ist, die Menge der Ansaugluft allein in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad der Drossel bestimmt wird, sofern der Druck im Ansaugrohr strom aufwärts der Drossel konstant bleibt. Bei diesem Verfahren wird daher allein der Öffnungsgrad der Drossel zur Ermittlung der Menge der An saugluft herangezogen, wenn die Maschine in einem Zustand besonders niedriger Last läuft, und es wird die Betriebs größe, beispielsweise die Kraftstoffeinspritzmenge, auf der Basis des auf diese Weise ermittelten Wertes der Ansaug luftmenge eingestellt. Wenn jedoch der Druck im Ansaugrohr stromaufwärts der Drossel einen Wert annimmt, der vom Atmo sphärendruck verschieden ist, ist das KMe-Verfahren zur ge nauen Bestimmung der Betriebsgröße nicht geeignet, weshalb eine Korrektur der unter Anwendung des KMe-Verfahrens be stimmten Betriebsgröße nach Maßgabe des tatsächlichen Druckes im Ansaugrohr stromaufwärts der Drossel erforder lich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren eingangs ge nannter Art anzugeben, bei dem sowohl im Zustand niederer Last der Brennkraftmaschine als auch im Zustand höherer Last der Brennkraftmaschine als auch bei Übergängen von niederer Last zu höherer Last und höherer Last zu niederer Last die Brennkraftmaschine mit besonders guter Leistung bei rela tiv geringem Kraftstoffverbrauch läuft.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei spiel unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen be schrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild der gesamten Anordnung eines Systems zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine, wobei dieses System im Zusammmenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren anwendbar ist;

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Innenaufbaus einer elektronischen Steuereinheit der Fig. 1;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das die Art der Be rechnung der Ventilöffnungsperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile zeigt;

Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, das die Art zeigt, durch die bestimmt wird, ob die Maschine in einem vorbestimmten Betriebszustand arbeitet oder nicht;

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm, das die Art der Berechnung eines von dem Atmosphärendruck abhängigen Kor rekturkoeffizienten KPA zeigt.

Im folgenden wird nun die Erfindung im Zusammenhang mit den Figuren, die eine Ausführungsform der Erfindung zei gen, erläutert.

Als ein Beispiel, bei dem eine Betriebsgröße, beispiels weise die Kraftstoffversorgungsmenge, die entsprechend der SD-Methode bestimmt wird, einer Steuereinrichtung für den Betrieb einer Brennkraftmaschine korrigiert wird, wurde in der US 4,481,929 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Kraftstoffeinspritzgrundperiode Ti als der als Funktion des absoluten Druckes des Ansaugdurchganges und der Drehzahl der Maschine bestimmten Betriebsgröße durch den folgenden Korrekturkoeffizienten KPA1 multipliziert wird.

Dabei bezeichnet PA den tatsächlichen Atmosphärendruck (absoluten Druck). PAO bezeichnet den normalen bzw. übli chen Atmosphärendruck. ε stellt das Kompressionsverhält nis und das Verhältnis der spezifischen Wärme der Luft dar. Die Berechnung des Wertes des von dem Atmosphären druck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA1 unter Anwendung der oben genannten Gleichung beruht auf der Erkenntnis, daß die Menge der in die Maschine pro Ansaug zyklus der Maschine angesaugten Luft theoretisch aus dem absoluten Druck PBA im Ansaugrohr und dem absoluten Druck in dem Auspuffrohr, der so betrachtet werden kann, daß er beinahe gleich dem Atmosphärendruck PA ist, be stimmt werden kann, und daß die Kraftstoffversorgungsmenge mit einer Geschwindigkeit bzw. Rate geändert werden kann, die gleich dem Verhältnis der Menge der Ansaugluft beim tatsächlichen Atmosphärendruck PA zur Menge der Ansaug luft bei dem üblichen bzw. normalen Atmosphärendruck PAO ist.

Wenn die Beziehung PA ≦ωτ PAO in der Gleichung (1) gilt, ist der Wert KPA1 des vom Atmosphärendruck abhängigen Koeffizienten KPA größer als 1. So lange der absolute Druck PBA im Ansaugrohr derselbe bleibt, wird die Menge der in die Maschine eingesaugten Ansaugluft bei einer großen Höhe, in der der Atmosphärendruck PA kleiner ist als der übliche Atmosphärendruck PAO, größer als im Tiefland. Aus diesem Grunde kann, wenn an die Maschine eine Kraftstoff menge geliefert wird, die als eine Funktion des absoluten Druckes PBA des Ansaugrohres und der Drehzahl Ne der Ma schine in einem Zustand eines niedrigen Atmosphärendruckes, wie beispielsweise bei großen Höhen, bestimmt wird, sich eine schwache bzw. magere bzw. arme Luft/Kraftstoff-Mi schung ergeben. Eine derartige Schwächung der Mischung kann durch die Anwendung des oben genannten Wertes des Koeffizienten KPA1 zur Kraftstoffmengenvergrößerung ver hindert werden.

Wenn das Verhältnis (PBA/PA′) des Druckes PBA im An saugrohr stromabwärts vom Drosselbereich, wie bei spielsweise eines Drosselventiles, zum Druck PA′ des An saugrohres stromaufwärts vom Drosselbereich kleiner ist als das kritische Druckverhältnis (= 0,528), bildet die den Drosselbereich passierende Ansaugluft einen Schall fluß (sonic flow). Die Flußrate bzw. Geschwindigkeit Ga (g/sec) der Ansaugluft kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

A stellt eine dem Drosselbereich, beispielsweise dem Dros selventil, äquivalente Öffnungsfläche (mm²) dar. C bezeich net einen Korrekturkoeffizienten, dessen Wert durch die Be schaffenheit usw. des Drosselbereiches bestimmt wird. PA stellt den Atmosphärendruck (PA = PA′, mmHg) dar. be zeichnet das Verhältnis der spezifischen Wärme der Luft. R bezeichnet die Gaskonstante der Luft. TAF stellt die Temperatur (°C) der Ansaugluft unmittelbar stromaufwärts vom Drosselbereich dar. g bezeichnet die Erdbeschleunigung (m/sec²). So lange die Temperatur TAF der Ansaugluft und die Öffnungsfläche A konstant bleiben, kann das Verhältnis der Flußrate der Ansaugluft Ga (spezifisches Gewicht bzw. Raumgewicht oder Gewicht) bei dem tatsächlichen Atmosphä rendruck PA zur Flußrate der Ansaugluft GaO (spezifisches Gewicht bzw. Raumgewicht oder Gewicht) bei dem üblichen Atmosphärendruck PAO folgendermaßen ausgedrückt werden:

Wenn die Menge des an die Maschine gelieferten Kraftstoffes mit einer Rate geändert wird, die gleich dem obigen Verhältnis der Flußrate der Ansaugluft ist, wird das sich ergebende Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einem konstanten Wert gehalten. Aus diesem Grunde kann die Flußrate Gf des Kraftstoffes aus der Flußrate GfO desselben bei dem übli chen Atmosphärendruck PAO (= 760 mmHg) bestimmt werden, wie dies durch die folgende Gleichung zum Ausdruck kommt:

Der Wert des vom Atmosphärendruck abhängigen Korrektur koeffizienten KPA2 kann theoretisch folgendermaßen ausge drückt werden:

In der Praxis müssen jedoch verschiedene Fehler, die sich aus dem Aufbau bzw. der Konfiguration usw. des Ansaugdurch ganges ergeben, in Betracht gezogen werden. Aus diesem Grunde kann die obige Gleichung folgendermaßen ausgedrückt werden:

Dabei bezeichnet CPA eine Eichvariable, die experimentell bestimmt wird.

Gemäß der Gleichung (3) ist der Wert des Korrekturkoeffi zienten KPA2 kleiner als 1, wenn die Beziehung PA ≦ωτ 760 mmHg gilt. Da gemäß der KMe-Methode die Menge der Ansaugluft allein aus der dem Drosselbereich äquivalenten Öffnungs fläche A in dem Ansaugdurchgang in bezug auf den übli chen Atmosphärendruck PAO bestimmt wird, nimmt sie im Verhältnis bzw. proportional ab, wenn der Atmosphären druck PA abnimmt, wie dies beispielsweise bei einer großen Höhe der Fall ist, in der der Atmosphärendruck PA kleiner ist als der üblichen Atmosphärendruck PAO. Aus diesem Grunde wird die sich ergebende Luft/Kraftstoff- Mischung im Gegensatz zur SD-Methode stark bzw. reich, wenn die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der oben genannten Öffnungsfläche A eingestellt wird. Eine der artige Anreicherung der Mischung kann dadurch verhindert werden, daß der Wert des oben genannten Korrekturkoeffi zienten KPA2 angewendet wird.

Die Fig. 1 zeigt schematisch die Gesamtanordnung eines Steuersystems zur Kraftstoffeinspritzung für Brennkraft maschinen, auf das das erfindungsgemäße Verfahren anwend bar ist. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine Brennkraftmaschine, die vier Zylinder aufweisen kann. Mit der Maschine 1 sind ein Ansaugrohr 3, dessen Luftansaug ende ein Luftfilter 2 aufweist, und ein Auspuffrohr 4 ver bunden. In dem Ansaugrohr 3 ist ein Drosselventil 9 vor gesehen. Ein Luftdurchgang 8 öffnet sich an einem Ende 8a in das Ansaugrohr 3 an der stromabwärts gelegenen Seite des Drosselventiles 9. Der Luftdurchgang 8 steht über sein anderes Ende mit der Atmosphäre in Verbindung. Der Luft durchgang 8 weist ein Luftfilter 7 auf, das am anderen sich zur Atmosphäre öffnenden Ende vorgesehen ist. Im Quer schnitt des Luftdurchganges 8 ist ein Ventil zur Steuerung der Menge zusätzlicher Luft, das nachfolgend lediglich als "das Steuerventil" 6 bezeichnet wird, angeordnet, bei dem es sich um ein normalerweise geschlossenes elektromagne tisches Ventil handelt, das ein Solenoid 6a und einen Ven tilkörper 6b aufweist, die so angeordnet sind, daß der Luftdurchgang 8 bei einer Erregung des Solenoid 6a geöff net wird. Das Solenoid 6a ist elektrisch mit einer elektro nischen Steuereinheit 5 (ECU) verbunden.

In das Ansaugrohr 3 ragen Kraftstoffeinspritzventile 10 an einem Ort zwischen der Maschine 1 und dem offenen Ende 8a des Ansaugdurchganges 8 hinein. Sie sind mit einer nicht dargestellten Kraftstoffpumpe und mit der elektroni schen Steuereinheit 5 verbunden.

Ein Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (RTH) ist mit dem Drosselventil 9 verbunden. Ein Sensor 11 für die Temperatur der Ansaugluft (TA) und ein Sensor 12 für den absoluten Druck (PBA) des Ansaugrohres sind in dem An saugrohr 3 an Orten angeordnet, die stromabwärts vom offenen Ende 8a des Luftdurchganges 8 liegen. Außerdem weist der Hauptkörper der Maschine 1 einen Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Maschine und einen Sensor 14 für die Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. für die Drehzahl (Ne) der Maschine auf. Diese Sensoren sind elek trisch mit der elektronischen Steuereinheit 5 verbunden. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet elektrische Einrichtungen, wie beispielsweise Scheinwerferlampen, eine Bremslampe, einen elektrischen Motor zum Antrieb eines den Kühler kühlenden Ventilators. Ein Anschluß jeder dieser elektri schen Einrichtungen 15 ist elektrisch mit der elektroni schen Steuereinheit 5 über einen Schalter 16 verbunden, während ein anderer Anschluß jeder Einrichtung elektrisch mit der Batterie 19 verbunden ist.

Das Bezugszeichen 18 bezeichnet einen Sensor für den Atmo sphärendruck, der ebenfalls mit der elektronischen Steuer einheit 5 verbunden ist.

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise des wie oben be schrieben aufgebauten Steuersystems zur Kraftstoffein spritzung erläutert.

An die elektronische Steuereinheit 5 werden Signale ange legt, die die Betriebsparameterwerte der Maschine anzei gen und vom Sensor 17 für die Drosselventilöffnung, vom Sensor 11 für die Temperatur der Ansaugluft, vom Sensor 12 für den absoluten Druck des Ansaugrohres, vom Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur der Maschine, vom Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine und vom Sensor 18 für den Atmosphärendruck stammen. Die elektronische Steuereinheit arbeitet auf der Basis dieser Betriebsparametersignale der Maschine und von Signalen, die elektrische Lasten von den elektrischen Einrichtungen 15 anzeigen, um zu bestimmen, ob die Maschine in einem Betriebszustand arbeitet oder nicht, der die Lieferung zusätzlicher Luft an die Maschine erfordert, und stellt einen gewünschten Wert der Leerlauf geschwindigkeit bzw. Leerlaufdrehzahl ein. Wenn bestimmt wird, daß die Maschine in dem Zustand arbeitet, in dem zusätzliche Luft geliefert wird, bestimmt die elektroni sche Steuereinheit 5 die an die Maschine zu liefernde Menge der zusätzlichen Luft in Antwort auf die Differenz zwischen dem Wert der eingestellten Leerlaufdrehzahl und der tatsäch lichen Drehzahl der Maschine derart, daß diese Differenz Null wird. Dabei berechnet die elektronische Steuereinheit 5 einen Wert des Tastverhältnisses DOUT der Ventilöffnung für das Steuerventil 6, um dieses mit dem berechneten Tast verhältnis anzusteuern.

Das Solenoid 6a des Steuerventiles 6 wird während einer Ventilöffnungsperiode erregt, deren Zeit dem berechneten Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung entspricht, um den Ventilkörper 6b zur Öffnung des Luftdurchganges 8 zu öff nen, so daß eine geforderte Menge von Luft, die durch die Ventilöffnungsperiode des Ventiles 6 bestimmt wird, an die Maschine 1 über den Luftdurchgang 8 und das Ansaugrohr 3 ge liefert wird.

Wenn die Ventilöffnungsperiode für das Steuerventil 6 auf einen größeren Wert eingestellt wird, um die Menge zusätz licher Luft zu vergrößern, wird eine vergrößerte Menge der Mischung an die Maschine 1 geliefert, um dadurch deren Aus gangsleistung zu vergrößern, so daß die Drehzahl der Ma schine zunimmt. Wenn andererseits die Ventilöffnungsperiode auf einen kleineren Wert eingestellt wird, führt dies zu einer verringerten Menge der Mischung und daher zu einer Abnahme der Drehzahl der Maschine. Durch die Steuerung der Menge der zusätzlichen Luft, d. h. durch die Steuerung der Ventilöffnungsperiode des Steuerventiles 6 auf diese Weise, kann die Drehzahl der Maschine während des Leerlaufbetriebes der Maschine auf den gewünschten Wert der Leerlaufdreh zahl gehalten werden.

Andererseits arbeitet die elektronische Steuereinheit 5 auf der Bassis von Werten der zuvor genannten verschiedenen Be triebsparametersignale der Maschine und synchron mit der Er zeugung von Impulsen eines TDC-Signales, das die Positionen des oberen Totpunktes der Maschinenzylinder anzeigt, um die Kraftstoffeinspritzperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritz ventile 10 unter Anwendung der folgenden Gleichung zu be rechnen:

TOUT = Ti × K1 + K2. (4)

Das TDC-Signal kann von dem Sensor 14 für die Drehzahl der Maschine geliefert werden. In der Gleichung 4 stellt Ti eine Kraftstoffeinspritzgrundperiode dar, die entsprechend der zuvor genannten SD-Methode oder der KMe-Methode bestimmt wird, die in Abhängigkeit davon ausgewählt wird, ob die Maschine in einem Betriebsbereich arbeitet, in dem ein vorbestimmter Leerlaufzustand erfüllt ist oder nicht, wie dies nachfol gend ausführlich erläutert werden wird.

In der obigen Gleichung bezeichnen K1 und K2 Korrekturkoef fizienten oder Korrekturvariable, die auf der Basis von Werten der Betriebsparametersignale der Maschine, die von den zuvor genannten verschiedenen Sensoren, wie beispiels weise den Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW), dem Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (RTH) und dem Sen sor 18 für den Atmosphärendruck (PA) geliefert werden. Bei spielsweise wird der Korrekturkoeffizient K1 unter Anwen dung der folgenden Gleichung berechnet:

K1 = KPA × KTW × KWOT. (5)

Dabei bezeichnet KPA einen vom Atmosphärendruck abhängi gen Korrekturkoeffizienten, der nachfolgend ausführlicher erläutert werden wird. KTW stellt einen Koeffizienten zur Vergrößerung der Kraftstoffversorgungsmenge dar, dessen Wert in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur TW der Maschine bestimmt wird, die durch den Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Maschine ermittelt wird.

KWOT bezeichnet einen Koeffizienten zur Anreicherung der Mischung, der bei einem Betrieb der Maschine mit einem weit geöffneten Drosselventil anwendbar ist und einen konstanten Wert aufweist.

Die elektronische Steuereinheit 5 liefert an die Kraft stoffeinspritzventile 10 Steuersignale, die der wie oben berechneten Kraftstoffeinspritzperiode TOUT entsprechen, um diese Ventile zu öffnen.

Die Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung in der elektroni schen Steuereinheit 5 der Fig. 1. Ein Ausgangssignal vom Sensor 14 für die Drehzahl (Ne) der Maschine wird an einen Wellenformer 501 angelegt, in dem seine Impulswellenform geformt wird, und sowohl an einen Zentralprozessor 503 (CPU) als TDC-Signal als auch an einen Me-Wert-Zähler 502 angelegt. Der Me-Wert-Zähler 502 zählt das Zeitintervall zwischen einem vorangehenden Impuls des TDC-Signales und einem gegenwärtigen Impuls dieses Signales, das an ihn vom Ne-Sensor 14 angelegt wird. Der gezählte Wert Me ist daher proportional zum reziproken Wert der tatsächlichen Drehzahl Ne der Maschine. Der Me-Wert-Zähler 502 liefert den gezählten Wert Me an den Zentralprozessor 503 über einen Datenbus 510.

Die Spannungspegel der entsprechenden Ausgangssignale von dem Sensor 17 für die Drosselventilöffnung (RTH), dem Sensor 12 für den absoluten Druck (PBA) im Ansaugrohr, dem Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur (TW) der Ma schine, dem Sensor 18 für den Atmosphärendruck (PA) usw., die in der Fig. 1 dargestellt sind, werden durch eine Pegelverstelleinheit 504 auf einen vorbestimmten Spannungs pegel verschoben und nachfolgend an einen Analog-Digital- Wandler 506 über einen Multiplexer 505 angelegt. Der Analog- Digital-Wandler 506 wandelt analoge Ausgangsspannungen von den zuvor genannten verschiedenen Sensoren aufeinander folgend in digitale Signale um. Die sich ergebenden digi talen Signale werden an den Zentralprozessor 503 über den Datenbus 510 angelegt.

Von den Schaltern 16 der elektrischen Einrichtungen 15 der Fig. 1 gelieferte, die Einschalt-Ausschalt-Zustände an zeigende Signale werden an eine andere Pegelverstelleinheit 502 angelegt, durch die ihre Spannungspegel auf einen vor bestimmten Spannungspegel verschoben werden. Die Signale mit den verschobenen Pegeln werden durch einen Daten-Ein gangskreis 513 verarbeitet und über den Datenbus 510 an den Zentralprozessor 503 angelegt.

Außerdem sind mit dem Zentralprozessor 503 über den Daten bus 510 ein Festwertspeicher, der nachfolgend als ROM-Spei cher 507 bezeichnet wird, ein Speicher mit wahlfreiem Zu gang, der nachfolgend als RAM-Speicher 508 bezeichnet wird, und Steuerkreise 509 und 511 verbunden. Der RAM-Speicher 508 speichert zeitweise verschiedene berechnete Werte von dem Zentralprozessor 503, während der ROM-Speicher 507 ein Steuerprogramm speichert, das in dem Zentralprozessor 503 ausgeführt wird.

Der Zentralprozessor 503 arbeitet entsprechend dem in dem ROM-Speicher 507 gespeicherten Steuerprogramm, um Betriebs zustände der Maschine auf der Basis der Betriebsparameter signale der Maschine und um Zustände der elektrischen Be lastung bzw. elektrische Lastzustände der Maschine auf der Basis der Einschalt-Ausschalt-Signale von den elektrischen Einrichtungen 15 zu bestimmen, um das Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung für das Steuerventil 6 zu einem Wert zu berechnen, der den bestimmten Belastungszuständen der Ma schine entspricht.

Der Zentralprozessor 503 legt an den Steuerkreis 511 ein Steuersignal an, das dem berechneten Tastverhältnis DOUT der Ventilöffnung für das Steuerventil 6 entspricht. Dann verarbeitet der Steuerkreis 511 das Steuersignal, um ein Antriebssignal an das Steuerventil 6 anzulegen, um dieses anzutreiben. Der Zentralprozessor 503 verarbeitet auch ver schiedene Betriebsparametersignale der Maschine, um die Ventilöffnungsperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzven tile 10 zu berechnen. Er liefert ein der berechneten Ventil öffnungsperiode entsprechendes Steuersignal an den Steuer kreis 509, um zu bewirken, daß dieser Antriebssignale an die Kraftstoffeinspritzventile 10 anlegt, um diese anzu treiben.

Die Fig. 3 zeigt eine Art der Berechnung der Ventilöff nungsperiode TOUT für die Kraftstoffeinspritzventile 10. Zuerst wird beim Schritt 1 der Fig. 3 bestimmt, ob ein Zustand zur Anwendung der KMe-Methode zur Berechnung des Grundwertes Ti der Ventilöffnungsperiode 10 erfüllt ist oder nicht. Nachfolgend wird dieser Zustand als "der Leer laufbetrieb" bezeichnet. Diese die Erfüllung des Leerlauf betriebes betreffende Bestimmung kann beispielsweise da durch ausgeführt werden, daß bestimmt wird, ob die Ma schine in einem vorbestimmten Betriebsbereich arbeitet oder nicht, wie dies in dem Ablaufdiagramm der Fig. 4 dar gestellt ist. Dies bedeutet, daß beim Schritt 1a der Fig. 4 bestimmt wird, ob die Drehzahl Ne der Maschine klei ner ist als ein vorbestimmter Wert NIDL (z. B. 1000 U/min). Wenn die Antwort negativ ist, oder "Nein" lautet, springt das Programm zum Schritt 1d, in dem eine Entscheidung ge troffen wird, daß der Leerlaufbetrieb nicht erfüllt ist. Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1a "JA" lautet, schreitet das Programm zum Schritt 1b fort, in dem be stimmt wird, ob der absolute Druck PBA im Ansaugrohr kleiner ist als ein vorbestimmter Bezugswert PBAC. Der Bezugswert PBAC wird auf einen solchen Wert eingestellt, daß bestimmt wird, ob das Verhältnis (PBA/PA′) des abso luten Druckes PBA im Ansaugrohr stromabwärts vom Dros selventil 9 zum absoluten Druck PA′ des Ansaugrohres stromaufwärts vom Drosselventil 9 kleiner ist als das kritische Druckverhältnis (= 0,528) bei dem der Fluß der durch das Drosselventil 9 hindurchtretenden bzw. passie renden Ansaugluft einen Schallfluß bildet oder nicht. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 1b negativ ist oder "Nein" lautet, wird die Erfüllung des Leerlaufbetrie bes beim Schritt 1d negiert bzw. verneint, während dann, wenn die Antwort bejahend ist, das Programm zum Schritt 1c fortschreitet, bei dem eine Bestimmung durchgeführt wird, ob die Ventilöffnung RTH des Drosselventiles 9 kleiner ist als ein vorbestimmter Wert RIDLH oder nicht. Dies bedeu tet, daß bei einem Übergang des Maschinenbetriebes von einem Leerlaufzustand, bei dem das Drosselventil 9 in seiner im wesentlichen geschlossenen Position ist, zu einem Be schleunigungszustand, bei dem das Drosselventil 9 schnell geöffnet wird, wenn dieser Beschleunigungszustand allein durch Änderungen der Drehzahl der Maschine und des absolu ten Druckes des Ansaugrohres angezeigt wird, eine Ermitt lungs- bzw. Nachweisverzögerung auftritt, die hauptsäch lich auf die Ansprechverzögerung des Sensors 12 für den absoluten Druck zurückzuführen ist. Aus diesem Grunde wird die Drosselventilöffnung RTH zur Ermittlung dieses Be schleunigungszustandes angewendet. Wenn dieser Beschleu nigungszustand durch den Sensor 17 für die Drosselventil öffnung ermittelt wird, wird die SD-Methode, auf die nach folgend noch Bezug genommen werden wird, angewendet, um eine geeignete vergrößerte Kraftstoffmenge für die Be schleunigung an die Maschine zu liefern. Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1c negativ ist, wird entschie den, daß der Leerlaufbetrieb dann nicht erfüllt ist. Wenn alle Antworten auf die Fragen der Schritte 1a bis 1c gleich zeitig bejaht werden, schreitet das Programm zum Schritt 1e fort, um zu entscheiden, daß die Maschine in dem Leer laufbetrieb arbeitet.

Gemäß Fig. 3 wir die SD-Methode angewendet, um beim Schritt 2 den Wert Ti der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode zu bestimmen, wenn die Bestimmung beim Schritt 1 eine ne gative Antwort ergibt. Gemäß der SD-Methode wird ein Wert Ti der Kraftstoffeinspritzgrundperiode aus einer Mehrzahl von vorbestimmten Werten, die in dem ROM-Speicher 507 in der elektronischen Steuereinheit 5 gespeichert sind, ausge wählt, der einer Kombination der ermittelten Werte des ab soluten Druckes PBA des Ansaugrohres und der Drehzahl Ne der Maschine entspricht. Der derart bestimmte Wert Ti der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode wird auf die zuvor ge nannte Gleichung 4 zusammen mit dem vom Atmosphärendruck abhängigen Korrektureffizienten KPA angewendet, der einen Teil der Korrekturkoeffizienten K1 bildet, um beim Schritt 4 die endgültige Kraftstoffeinspritzperiode TOUT zu be stimmen.

Wenn die Antwort auf die Frage beim Schritt 1 bejahend ist, schreitet das Programm zu Schritt 3 fort, so daß zur Berechnung der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode Ti die KMe-Methode angewendet wird.

Die Kraftstoffeinspritz-Grundperiode Ti gemäß der KMe-Me thode wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

Ti = K(A) × Me. (6)

K(A) bezeichnet die äquivalente Öffnungsfläche des Dros selbereiches in dem Ansaugdurchgang, die durch die Summe der Ventilöffnungsflächen des Drosselventiles 9 und des Steuerventiles 6 bestimmt wird. Die Ventilöffnungsflächen dieser Ventile 9, 6 können jeweils aus einem Wert des Aus gangssignales vom Sensor 17 für die Drosselventilöffnung und einem Wert des von dem Zentralprozessor berechneten Tastverhältnisses der Ventilöffnung für das Steuerventil 6 erhalten werden. In der Gleichung 6 stellt Me ein Zeitintervall der Erzeugung von Impulsen des TDC-Signales dar, das durch den Me-Zähler 502 in der Fig. 2 gemessen wird. Die Kraftstoff- Grundperiode Ti kann unter Anwendung der oben genannten Gleichung 6 aus dem folgenden Grund bestimmt werden. Die Menge der durch den Drosselbereich des Ansaugdurchganges pro Zeiteinheit hindurchtretenden Luft wird allein als eine Funktion der äquivalenten Öffnungsfläche des Drosselberei ches gegeben, vorausgesetzt, daß der Atmosphärendruck PA und die Temperatur TAF der Ansaugluft konstant bleiben, wie dies durch die Gleichung 2 bekräftigt wird. Außerdem ist die Menge der in einen Maschinenzylinder pro Ansaug hub gesaugten Ansaugluft proportional zu dem reziproken Wert der Drehzahl Ne der Maschine. Sie entspricht daher dem Me-Wert.

Der auf diese Weise bestimmte Wert Ti der Kraftstoffein spritz-Grundperiode wird auf die Gleichung 4 angewendet, um die endgültige Kraftstoffeinspritzperiode TOUT beim Schritt 4 zu bestimmen.

Die Fig. 5 zeigt eine Art der Berechnung des vom Atmo sphärendruck abhängigen Korrekturkoeffizienten KPA als ein Teil der Korrektureffizienten K1, die in der Gleichung 5 erscheinen.

Zuerst wird beim Schritt 1 der Fig. 5 bestimmt, ob die Maschine in dem Leerlaufbetrieb arbeitet oder nicht, wie dies auch beim Schritt 1 der Fig. 3 der Fall ist. Wenn die Antwort negativ ist, schreitet das Programm zum Schritt 2 fort, bei dem der vom der Atmosphärendruck abhän gige Korrektureffizient KPA1 unter Anwendung der Glei chung 1 berechnet wird, so daß er zur Korrektur der Ein spritz-Grundperiode Ti angewendet werden kann, die gemäß der SD-Methode bestimmt wurde. Der so bestimmte Wert des Koeffizienten KPA1 wird als der Korrekturkoeffizient KPA beim Schritt 3 im Zusammenhang mit den Gleichungen 5 und 4 angewendet. Wenn die Antwort auf die Frage des Schrittes 1 bejahend ist, schreitet das Programm zum Schritt 4 fort, bei dem der vom Atmosphärendruck abhängige Korrekturkoef fizient KPA2 unter Anwendung der Gleichung 3 berechnet wird, so daß er zur Korrektur der Kraftstoffeinspritz-Grundperiode Ti angewendet wird, die gemäß der KMe-Methode bestimmt wurde. Der Wert des so bestimmten Koeffizienten KPA2 wird als der Korrekturkoeffizient KPA im Zusammenhang mit den Glei chungen 5 und 4 beim Schritt 5 angewendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die Steuerung der Kraftstoffversorgungsmenge in einem System zur Steuerung der Lieferung von Kraftstoff an eine Brennkraft maschine, wie dies bei der voranstehenden Ausführungsform erfolgt, begrenzt. Vielmehr kann es auch angewendet wer den, um eine Betriebsgröße irgendeiner Einrichtung zur Steuerung des Betriebes einer Brennkraftmaschine zu steuern, sofern die Betriebsmenge durch die Verwendung eines Para meters bestimmt wird, der die Menge der Ansaugluft anzeigt. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren ange wendet werden, um eine Betriebsgröße eines Steuersystems zur Einstellung der Zündung und eines Steuersystems für das Wiederinumlaufsetzen von Auspuffgas zu steuern.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung des Kraftstoff-Luft- Mengenverhältnisses (TOUT), das einer ein Luft ansaugsystem (3) mit einer einstellbaren Drossel vorrichtung (9) aufweisenden Brennkraftmaschine (1) in Abhängigkeit davon zugeführt wird, ob die Brenn kraftmaschine (1) in einem Zustand niederer Last oder in einem an den Zustand niederer Last angren zenden Zustand höhere Last läuft, bei dem im Zustand niederer Last der Luftdurchsatz durch das Luftansaugsystem (3) aus der effektiven Durchlaß- Querschnittsfläche (A) des Luftansaugsystems (3) ermittelt und zusammen mit der Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine (1) zur Steuerung des Kraftstoff- Luft-Mengenverhältnisses (TOUT) verwendet wird (KMe- Methode), und bei dem im Zustand höherer Last der Luftdurchsatz aus der Drehzahl (Ne) der Brennkraft maschine (1) und dem Druck (PAB) der Luft zwischen der Drosselvorrichtung (9) und der Brennkraftmaschine (1) ermittelt und zusammen mit dem Druck (PA′) der Luft stromaufwärts der Drosselvorrichtung (9) zur Steuerung des Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnisses (TOUT) verwendet wird (SD-Methode), dadurch gekennzeichnet, daß im Zustand niederer Last das Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnis (TOUT) mit einem vom Druck (PA) der umgebenden Atmosphäre ab hängenden ersten Korrekturwert (KPA 2) korrigiert wird, der das Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnis (TOUT) mit abnehmendem Druck (PA) der umgebenden Atmosphäre abmagert, und daß im Zustand höherer Last das Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnis (TOUT) mit einem vom Druck (PA) der umgebenden Atmosphäre abhängenden zweiten Korrekturwert (KPA 1) korrigiert wird, der das Kraftstoff-Luft-Mengenverhältnis (TOUT) mit ab nehmendem Druck (PA) der umgebenden Atmosphäre an reichert, wobei der Zustand niederer Last jener ist, bei dem ssowohl die Drehzahl (Ne) der Brennkraftmaschine (1) niedriger als ein vorbestimmter Wert (NIDL) ist, als auch der Druck (PBA) der Luft im Luftansaug system (3) zwischen der Drosselvorrichtung (9) und der Brennkraftmaschine (1) niedriger als ein vorbe stimmter Druck (PBAC) ist, unterhalb dem die Ansaug luft im Luftansaugsystem (3) zwischen der Drossel vorrichtung (9) und der Brennkraftmaschine (1) mit Schallgeschwindigkeit strömt, als auch die Öffnung (RTH) der Drosselvorrichtung (9) kleiner als eine vorbestimmte Öffnung (R IDLH) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck (PA′) der Luft stromaufwärts der Drosselvorrichtung (9) der Druck (PA) der umgebenden Atmosphäre ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß der erste Korrekturwert (KPA 2) der Formel genügt, in der
CPA eine Eichgröße,
PA der Druck der umgebenden Atmosphäre in mmHg ist.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Korrekturwert (KPA 1) der Formel genügt, in der
ε das Kompressionsverhältnis der Brennkraftmaschine (1),
PA der Druck der umgebenden Atmosphäre,
PAO der Normaldruck der umgebenden Atmosphäre,
PBA der Druck der Luft zwischen dem Drosselglied (9) und der Brennkraftmaschine (1),
das Verhältnis c_p der spezifischen Wärmen c_p und c_v ist.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Betriebsgröße (TOUT) die der Brennkraftmaschine (1) pro Takt zugeführte Kraft stoffmenge ist.