DE3526835C2

DE3526835C2 -

Info

Publication number: DE3526835C2
Application number: DE3526835A
Authority: DE
Inventors: Kunihiro Higashimurayama Tokio/Tokyo Jp Abe; Yoshitake Hachiouji Tokio/Tokyo Jp Matsumura; Takurou Mitaka Tokio/Tokyo Jp Morozumi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1985-07-26
Publication date: 1990-02-01
Also published as: GB2162661A; DE3526835A1; GB8518953D0; GB2162661B; JPS6138135A; US4737914A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum elektrischen Regeln der Brennstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-PS 28 46 804 ist es bekannt, daß man eine Aktualisierung von Motorbetriebsdaten im Rahmen von Lernvorgängen nur dann vornehmen soll, wenn sich der Motor in einem stationären Zustand befindet. Nach der Lehre dieser Druckschrift tritt ein solcher stationärer Zustand jedoch nur relativ selten auf, so daß eine Aktualisierung der Daten nur sehr selten möglich ist.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 28 45 043 bekannt. Gemäß der Lehre dieser Druckschrift müssen Speicher hoher Kapazität vorgesehen werden, um in einem weiten Bereich von Motorbetriebszuständen eine einwandfreie Lern-Regelung sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine sichere Regelung im Rahmen von Lernvorgängen bei verringertem Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Regeln des Betriebs einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Mikrocomputersystems, das zur Durchführung des Verfahrens geeignet ist,

Fig. 3a eine Darstellung einer Matrix zum Bestimmen des stetigen Zustands des Motorbetriebs,

Fig. 3b eine Darstellung einer Tabelle für Lernregelkoeffizienten,

Fig. 4a eine Darstellung der Ausgangsspannung eines O₂-Fühlers,

Fig. 4b eine Darstellung der Ausgangsspannung eines Integrators,

Fig. 5 eine Darstellung einer linearen Interpolation zum Lesen der Tabelle der Fig. 3b,

Fig. 6a und 6b Darstellungen zum Erläutern der Wahrscheinlichkeit der Aktualisierung und

Fig. 7a und 7b Flußdiagramme des Betriebs bei einer Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 wird einem Verbrennungsmotor 1 für ein Kraftfahrzeug Luft über einen Luftreiniger 2, ein Ansaugrohr 2 a und ein Drosselventil 5 in einem Drosselventilkörper 3 zugeführt und mit Brennstoff gemischt, der von einer Einspritzeinrichtung 4 eingespritzt wird. Ein Dreiwegkatalysator 6 und ein O₂-Fühler 16 sind in einem Auspuffkanal 2 b vorgesehen. Ein Auspuffgasrückführventil (EGR) 7 ist in einem EGR-Kanal 8 vorgesehen.

Brennstoff aus einem Brennstofftank 9 wird der Einspritzeinrichtung 4 durch eine Brennstoffpumpe 10 über ein Filter 13 und einen Druckregler 11 zugeführt. Ein Elektromagnetventil 14 ist in einem Bypass 12 um das Drosselventil 5 vorgesehen, um die Motordrehzahl im Leerlaufbetrieb zu regeln. Ein Luftmengenströmungsmesser 17 ist an dem Ansaugrohr 2 a vorgesehen und ein Drosselstellungsfühler 18 ist an dem Drosselventilkörper 3 vorgesehen. Ein Kühlmitteltemperaturfühler 19 ist an dem Motor angebracht. Ausgangssignale des Strömungsmessers 17 und der Fühler 18 und 19 werden einem Mikrocomputer 15 zugeführt. Der Mikrocomputer 15 wird auch mit einem Kurbelwinkelsignal von einem Kurbelwinkelfühler 21, der an einem Verteiler 20 angebracht ist, und einem Startersignal von einem Starterschalter 23 zum Ein- und Ausschalten des elektrischen Stroms von einer Batterie 24 gespeist. Die Anordnung ist des weiteren mit einem Einspritzrelais 25 und einem Brennstoffpumpenrelais 26 zum Betätigen der Einspritzeinrichtung 4 und der Brennstoffpumpe 10 versehen.

Gemäß Fig. 2 enthält der Mikrocomputer 15 eine Mikroprozessoreinheit 27, ein ROM 29, ein RAM 30, ein RAM 31 mit Sicherstellung, einen A/D-Umsetzer 32 und ein I/O-Interface 33. Ausgangssignale des O₂-Fühlers 16, des Luftmengenströmungsmessers 17 und des Drosselstellungsfühlers 18 werden in digitale Signale umgesetzt und der Mikroprozessoreinheit 27 über eine Sammelschiene 28 zugeführt. Andere Signale werden der Mikroprozessoreinheit 27 über das I/O-Interface 33 zugeführt. Der Mikroprozessor verarbeitet die Eingangssignale und führt das nachfolgend beschriebene Verfahren aus.

In der Anordnung wird die Menge des durch die Einspritzeinrichtung 4 eingespritzten Brennstoffs in Übereinstimmung mit Motorbetriebsvariablen, wie der Luftmengenströmung, der Motordrehzahl und der Motorlast, bestimmt. Die Menge des Brennstoffs wird durch eine Brennstoffeinspritzerregungszeit (Einspritzimpulsbreite) bestimmt. Eine Grundeinspritzimpulsbreite Tp kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:

Tp = K × Q/N (1)

worin Q die durch einen Querschnitt strömende Luftmenge, N die Motordrehzahl und K eine Konstante sind.

Eine gewünschte Einspritzimpulsbreite Ti wird durch Korrigieren der Grundeinspritzimpulsbreite Tp gemäß Motorbetriebsvariablen erhalten. Ein Beispiel einer Gleichung zum Berechnen der gewünschten Einspritzimpulsbreite ist wie folgt:

Ti = Tp × (COEF) × α × Ka (2)

worin COEF ein Koeffizient ist, der durch Addieren verschiedener Korrektur- oder Kompensationskoeffizienten, wie der Koeffizienten der Kühlmitteltemperatur, der vollen Drosselöffnungsstellung, der Motorlast usw., erhalten wird. α ist ein λ-Korrekturkoeffizient (das Integral des Rückkopplungssignals des O₂-Fühlers 16). Ka ist ein Korrekturkoeffizient durch Lernen (nachfolgend mit Lernregelkoeffizient bezeichnet). Koeffizienten, wie der Kühlmitteltemperaturkoeffizient und die Motorlast, werden durch Nachschlagetabellen in Übereinstimmung mit abgetasteten Informationen erhalten.

Die in einer Ka-Tabelle gespeicherten Lernregelkoeffizienten Ka werden mit Daten aktualisiert, die während des stetigen Zustands des Motorbetriebs berechnet werden. In der Anordnung wird der stetige Zustand durch Motorbetriebsbedingungen in vorbestimmten Bereichen der Motorlast und der Motordrehzahl und durch Andauer eines festgestellten Zustands bestimmt. Fig. 3a zeigt eine Matrix für die Bestimmung, die beispielsweise fünfundzwanzig Unterteilungen aufweist, die durch sechs Reihenlinien und sechs Spaltenlinien begrenzt sind. Größen der Motorlast werden an sechs Punkten von geringer Last L 0 bis hoher Last L 5 auf der X-Achse festgelegt. Größen der Motordrehzahl werden an sechs Punkten von niedriger Drehzahl N 0 bis hoher Drehzahl N 5 auf der Y-Achse festgelegt. Somit wird die Motorlast in fünf Bereiche aufgeteilt, d. h. L 0-L 1, L 1-L 2, L 2-L 3, L 3-L 4 und L 4-L 5. In gleicher Weise wird die Motordrehzahl in fünf Bereiche aufgeteilt.

Die Ausgangsspannung des O₂-Fühlers 16 wechselt zyklisch um eine Bezugsspannung entsprechend einem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis, siehe Fig. 4a. Die Spannung wechselt nämlich zwischen hohen und niedrigen Spannungen entsprechend einem fetten bzw. mageren Luft-Brennstoff- Gemisch. Wenn die Ausgangsspannung (Rückkopplungssignal) des O₂-Fühlers während dreier Zyklen innerhalb einer der fünfundzwanzig Unterteilungen in der Matrix gleich bleibt, so wird angenommen, daß sich der Motor im stetigen Zustand befindet.

Fig. 3b zeigt eine Ka-Tabelle zum Speichern der Lernregelkoeffizienten Ka, die in dem RAM 31 der Fig. 2 enthalten ist. Die Ka-Tabelle enthält eine dreidimensionale Tabelle Ka-1 und eine zweidimensionale Tabelle Ka-2. Die Tabelle Ka-1 hat Adressen a 1, a 2, a 1-2 und a 2-2 die Tabelle Ka-2 hat Adressen a 3 bis a 5. Die Adressen a 1 bis a 5 entsprechen den Motorlastbereichen L 0-L 1, L 1-L 2, L 2-L 3, L 3-L 4 und L 4-L 5, die Adressen a 1 und a 1-2 entsprechen beispielsweise den Motordrehzahlbereichen N 0-N 2 und N 2-N 5. Alle Koeffizienten Ka, die in der Ka-Tabelle gespeichert sind, werden anfänglich auf denselben Wert eingestellt, d. h. den numerischen Wert "1". Dies ist dadurch bedingt, daß das Brennstoffeinspritzsystem so aufgebaut ist, daß es die geeignetste Brennstoffmenge ohne den Koeffizienten Ka vorsieht. Jedes Kraftfahrzeug kann jedoch nicht so hergestellt werden, daß es eine gewünschte Funktion, die zu selben Ergebnissen führt, hat. Demgemäß soll der Koeffizient Ka durch Lernen bei jedem Kraftfahrzeug, wenn dieses tatsächlich benutzt wird, aktualisiert werden.

Nachfolgend wird die Berechnung der Einspritzimpulsbreite (Ti in Gleichung 2) beim Starten des Motors beschrieben. Da die Temperatur des Körpers des O₂-Fühlers 16 niedrig ist, ist die Ausgangsspannung des O₂-Fühlers sehr niedrig. In diesem Zustand ist die Anordnung in der Lage, "1" als Wert des Korrekturkoeffizienten α abzugeben. Der Computer berechnet somit die Einspritzimpulsbreite Ti aus der Luftmengenströmung Q, der Motordrehzahl N, COEF, α und Ka. Wenn der Motor warmgelaufen ist und der O₂-Fühler aktiviert ist, wird ein Integral der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers zu einer vorbestimmten Zeit als Wert α vorgesehen. Insbesondere hat der Computer die Funktion eines Integrators, so daß die Ausgangsspannung des O₂-Fühlers integriert wird. Fig. 4b zeigt die Ausgangsspannung des Integrators. Die Anordnung sieht Werte der Integration bei vorbestimmten Intervallen (40 ms) vor. In Fig. 4b sind beispielsweise Integrale I 1, I 2 . . . zu Zeiten T 1, T 2 . . . vorgesehen. Die Brennstoffmenge wird demgemäß in Übereinstimmung mit dem Rückkopplungssignal von dem O₂-Fühler, das durch ein Integral dargestellt ist, geregelt.

Nachfolgend wird die Lernoperation beschrieben. Wenn der stetige Zustand des Motorbetriebs in einer der Unterteilungen der Matrix festgestellt worden ist, werden die Daten in einer entsprechenden Adresse der Ka-Tabelle mit einem Wert entsprechend dem Rückkopplungssignal vom O₂-Fühler aktualisiert. Wenn der stetige Zustand in einem Bereich niedriger Last L 0-L 1 oder L 1-L 2 festgestellt wird, werden die Daten in einer entsprechenden Adresse der dreidimensionalen Tabelle Ka-1 in Abhängigkeit auch von den Motordrehzahlbereichen N 0-N 2 oder N 2-N 5 aktualisiert. Das Aktualisieren wird mit einem arithmetischen Durchschnitt A zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert in einem Zyklus der Integration, beispielsweise der Werte I_max und I_min in Fig. 4b, ausgeführt. Wenn der Wert α nicht 1 ist, wird daraufhin die Ka-Tabelle mit einem Minimalwert Δ A, der in dem Computer erhalten werden kann, erhöht oder verringert. Ein Bit wird nämlich zu einem BCD-Kode, der den Wert A des Koeffizienten Ka darstellt, der beim ersten Lernen eingeschrieben worden ist, addiert oder von diesem substrahiert.

Die Arbeitsweise der Anordnung bzw. das Verfahren wird nachfolgend im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 7a und 7b beschrieben. Das Lernprogramm wird bei einem vorbestimmten Intervall (40 ms) gestartet. Beim ersten Arbeiten des Motors und beim ersten Fahren des Kraftfahrzeugs wird die Motordrehzahl im Schritt 101 festgestellt. Wenn die Motordrehzahl innerhalb des Bereichs zwischen N 0 und N 5 liegt, geht das Programm zum Schritt 102. Falls die Motordrehzahl außerhalb des Bereichs liegt, gibt das Programm die Routine beim Schritt 122 aus. Im Schritt 102 wird die Stelle der Reihe der Matrix der Fig. 3a, in der die festgestellte Motordrehzahl enthalten ist, bestimmt und im RAM 30 gespeichert. Danach geht das Programm zum Schritt 103, in dem die Motorlast festgestellt wird. Wenn die Motorlast innerhalb des Bereichs L 0 und L 5 liegt, geht das Programm zum Schritt 104. Falls die Motorlast außerhalb des Bereichs liegt, gibt das Programm die Routine aus. Die Stelle der Spalte entsprechend der festgestellten Motorlast wird daraufhin in der Matrix festgestellt und im RAM gespeichert. Die Stelle der Unterteilung entsprechend dem Motorbetriebszustand, der durch die Motordrehzahl und die Motorlast dargestellt ist, wird somit in der Matrix festgestellt, beispielsweise wird die Unterteilung D 1 in Fig. 3a festgestellt. Das Programm geht zum Schritt 105, in dem die festgestellte Stelle der Unterteilung mit der Stelle verglichen wird, die beim ersten Lernen festgestellt worden ist. Da jedoch das Lernen zum ersten Mal stattfindet, kann der Vergleich nicht ausgeführt werden. Somit wird das Programm beendet, indem es über die Schritte 107 und 111 läuft. Im Schritt 107 wird die Stelle der Unterteilung im RAM 30 gespeichert.

Bei einem Lernen nach dem ersten Lernen wird die festgestellte Stelle mit der zuletzt gespeicherten Stelle der Unterteilung im Schritt 105 verglichen. Falls die Stelle der Unterteilung in der Matrix dieselbe wie beim letzten Lernen ist, geht das Programm zu einem Schritt 106, in dem die Ausgangsspannung des O₂-Fühlers 16 festgestellt wird. Falls die Spannung vom fetten zum mageren Luft-Brennstoff-Verhältnis und umgekehrt wechselt, geht das Programm zum Schritt 108. Falls nicht, wird das Programm beendet. Im Schritt 108 wird die Zahl der Zyklen der Ausgangsspannung durch einen Zähler gezählt. Falls der Zähler beispielsweise bis drei aufwärtszählt, geht das Programm vom Schritt 109 zum Schritt 110. Wenn die Zählung nicht drei erreicht, wird das Programm beendet. Im Schritt 110 wird der Zähler gelöscht und das Programm geht zum Schritt 112.

Falls andererseits im Schritt 105 die Stelle der Unterteilung nicht dieselbe wie beim letzten Lernen ist, geht das Programm zum Schritt 107, in dem alte Daten der Stelle durch neue Daten ersetzt werden. Im Schritt 111 wird der Zähler, der beim Schritt 108 beim letzten Lernen gezählt hat, gelöscht.

Im Schritt 112 wird der arithmetische Durchschnitt A der Maximal- und Minimalwerte des Integrals der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers beim dritten Zyklus der Ausgangswellenform berechnet und in einem RAM gespeichert. Das Programm geht danach zum Schritt 113, in dem bestimmt wird, ob die Motorlast L, bei welcher der stetige Zustand festgestellt worden ist, größer als der Bezugswert L 2 ist. Falls die Last L größer als die Last L 2 ist, geht das Programm zum Schritt 114; falls nicht, zum Schritt 115. Im Schritt 114 wird die Adresse entsprechend der Stelle der Unterteilung festgestellt. Beispielsweise wird die Adresse a 1 entsprechend der Unterteilung D 2 festgestellt. Im Schritt 114 oder 115 wird die festgestellte Adresse mit der zuletzt gespeicherten Adresse verglichen. Da vor dem derzeitigen Lernen keine Adresse gespeichert wurde, geht das Programm zum Schritt 116 oder 124, in dem die festgestellte Adresse in einem RAM gespeichert wird, um ein Kennzeichen zu setzen. Beim Schritt 117 wird der Lernregelkoeffizient Ka in der Adresse der Ka-Tabelle der Fig. 3b vollständig mit dem neuen Wert A, d. h. dem im Schritt 112 erhaltenen arithmetischen Durchschnitt, aktualisiert. Ein neuer Wert A, der in der Unterteilung D 3 erhalten wird, wird in die Tabelle Ka-1 bei der Adresse a 2-2 geschrieben.

Falls bei einem Lernen nach dem ersten Aktualisieren die bei dem Vorgang festgestellte Adresse dieselbe wie die letzte Adresse ist, d. h. das Kennzeichen in der Adresse vorhanden ist, geht das Progamm vom Schritt 114 oder 115 zum Schritt 118, in dem bestimmt wird, ob der Wert α (das Integral der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers) beim Lernen größer als "1" ist. Wenn α größer als "1" ist, geht das Programm zum Schritt 119, in dem die Minimaleinheit Δ A (ein Bit) zu dem Lernregelkoeffizienten Ka in der entsprechenden Adresse addiert wird. Falls α kleiner als "1" ist, geht das Programm zum Schritt 120, in dem bestimmt wird, ob α kleiner als "1" ist. Falls α kleiner als "1" ist, wird die Minimaleinheit Δ A von Ka im Schritt 121 subtrahiert. Wenn α nicht kleiner als "1" ist, was bedeutet, daß α "1" ist, gibt das Programm die aktualisierte Routine aus. Der Aktualisierungsvorgang dauert somit an, bis der Wert α "1" wird.

Wenn die Einspritzimpulsbreite Ti berechnet wird, wird der Lernregelkoeffizient Ka aus der Ka-Tabelle in Übereinstimmung mit der Motorlast L ausgelesen. Werte von Ka werden jedoch in Intervallen der Last gespeichert. Fig. 5 zeigt eine Interpolation der Tabelle Ka-2. Bei Motorlasten X 2, X 3 und X 4 werden aktualisierte Werte Y 3 und Y 4 (als Koeffizient K) gespeichert. Wenn die festgestellte Motorlast nicht mit den gewählten Lastwerten X 2 bis X 4 zusammenfällt, wird der Koeffizient Ka durch lineare Interpolation erhalten. Der Wert Y von Ka bei der Motorlast X wird beispielsweise durch die folgende Formel erhalten:

Y = ((X-X 3) / (X 4-X 3)) × (Y 4-Y 3) + Y 3 .

Fig. 6a ist ein Matrixmuster, das die Aktualisierungswahrscheinlichkeit über 50% zeigt. Fig. 6b ist ein Muster, das die Wahrscheinlichkeit über 70% durch die schraffierten Unterteilungen in der Matrix zeigt. In dem schraffierten Bereich in Fig. 6b wird das Aktualisieren insbesondere bei einer Wahrscheinlichkeit über 70% ausgeführt. Aus den Figuren ist ersichtlich, daß die Aktualisierungswahrscheinlichkeit bei extremem stetigen Motorbetriebszustand, wie beim Zustand mit niedriger Motorlast und hoher Motordrehzahl bzw. hoher Motorlast und niedriger Motordrehzahl, sehr klein ist. Zusätzlich wird festgestellt, daß die Differenz zwischen Werten des Koeffizienten Ka in benachbarten Drehzahlbereichen bei hoher Motorlast klein ist. Demgemäß ist ersichtlich, daß die zweidimensionale Tabelle für Zustände mit hoher Motorlast und die dreidimensionale Tabelle mit einer kleinen Zahl von Adressen auf der anderen Achse für Zustände geringer Last ausreichend sind, um die Lernregelung eines Motors auszuführen.

Claims

1. Verfahren zum elektrischen Regeln der Brennstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, wobei im stationären Zustand des Motorbetriebs eine Brennstoffeinspritzzeitdauer in Lernvorgängen gemäß den Motorbetriebsdaten aktualisiert und aktualisierte Werte für die Brennstoffeinspritzzeitdauer in Abhängigkeit von Motorlast und Drehzahl gespeichert werden,
dadurch gekennzeichnet, daß
in denjenigen Motorbetriebsbereichen, in denen die Wahrscheinlichkeit einer Aktualisierung der Werte für die Brennstoffeinspritzzeitdauer gering ist, nämlich bei hoher Drehzahl und niedriger Last sowie bei hoher Last und niedriger Drehzahl, die Feststellung des stationären Zustandes bei größeren Schwankungen der Motorbetriebsdaten erfolgt als in den übrigen Motorbetriebsbereichen, und daß
der Zustand hoher Last und niedriger Drehzahl anhand von Werten (Ka) aus einer zweidimensionalen Tabelle (Ka-2) und der Zustand niedriger Last und hoher Drehzahl anhand von Werten aus einer dreidimensionalen Tabelle (Ka-1) festgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von diskreten Werten (X) der Motorlast zugehörige aktualisierte Werte gespeichert werden und bei einem Auslesen der Daten zwischen den gespeicherten Werten linear interpoliert wird.