DE3721911C2

DE3721911C2 - Ansaugvolumenfühleinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3721911C2
Application number: DE3721911A
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Nagaishi; Yasuo Seimiya; Hideyuki Tamura; Hiromichi Miwa; Hiroshi Sanbuichi; Masaaki Uchida; Toshio Takahata
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1987-07-02
Publication date: 1998-01-22
Anticipated expiration: 2007-07-03
Also published as: US4873641A; DE3721911A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zum indirekten Abschätzen der in eine Brennkraftmaschine eingeführten Luftmenge aus an der Maschine gemessenen Be triebsgrößen.

Für die optimale Steuerung von Einspritz-Brennkraftmaschinen ist es wesentlich, die der Maschine zugeführte Luftmenge genau zu kennen. Zu diesem Zweck gibt es zwei verschiedene Arten von Ansaugluftmengenfühleinrichtungen, nämlich (a) solche, die direkt die der Maschine zugeführte Luftmenge ermitteln, und (b) solche, die die Luftmenge indirekt ermitteln, indem sie zwei oder mehr auf die Luftmenge bezogene Parameter verwenden.

Heißdrahtwirbel- und Klappen-Luftströmungssensoren fallen in die erste Kategorie. Diese Sensoren neigen jedoch dazu, übermä ßig auf Druckschwingungen anzusprechen, die im Ansaugsystem auftreten, und sie haben daher den Nachteil, daß ihre Genauig keit in großem Umfang von der Betriebsart der Maschine abhängt. Die der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge wird nämlich unter Verwendung des ermittelten Ansaugvolumens bestimmt, so daß das von der Maschine erzeugte Drehmoment in unerwünschter Weise mit der Genauigkeit im Ansaugsystem schwankt.

Für die indirekte Ermittlung der Ansaugluftmenge ist es be kannt, die Maschinendrehzahl, die Ausgabe eines Drucksensors, der den Druck in der Ansaugzweigleitung ermittelt, und den Aus gang eines Drosselklappen-Positionssensors miteinander zu kom binieren.

Aus der DE-OS 29 39 013 ist ein System bekannt, bei dem im An saugsystem der Maschine ein Wirbelstromsensor angeordnet ist, das den Ansaugluftstrom angibt, und das weiterhin einen Dros selklappenöffnungssensor und einen Drehzahlsensor aufweist, so daß dreierlei Daten herangezogen werden, um eine Ansaugluftmen ge zu ermitteln, wobei die zuvor beschriebenen Nachteile, die vom Einsatz des Wirbelströmungssensors herrühren, nicht besei tigt sind.

Aus der DE-OS 34 38 465 ist ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffzuführung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, das insbesondere den herrschenden Atmosphärendruck berücksichtigt, um den Betrieb der Maschine besonders im Leerlaufzustand, aber auch das Antriebsverhalten der Maschine zu verbessern. Dazu wird der Druck der Ansaugluft stromaufwärts von der Drossel klappe gemessen, und in Abhängigkeit vom jeweiligen Lastzustand der Maschine werden erste oder zweite Korrekturwerte bestimmt, die mittels arithmetischer Verfahren verarbeitet und für die Korrektur von Betriebsgrößen, wie Öffnungsfläche des An saugdurchgangs und Kraftstoffzumessung, verwendet werden. Aus MTZ 47 (1986) Nr. 5, Seite 179, ist ein geregeltes Einspritzsy stem bekannt, bei dem die benötigte Kraftstoffmenge über nur ein Ventil an eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine zugemessen und an einer zentralen Stelle, oberhalb der Drosselklappe, ein gespritzt wird. Das System verwendet ein vereinfachtes Kenn feld, das aus der Drosselklappenstellung und der Motordrehzahl abgeleitet wird.

Die DE-OS 30 45 997 beschreibt ein System zum Beeinflussen des Betriebs einer Brennkraftmaschine, das als Parameter den Drosselklappenöffnungswinkel, den Saugleitungsunterdruck und die Maschinendrehzahl verwendet. Im Teillastzustand der Maschine werden der Saugleitungsunterdruck und die Maschinendrehzahl und im Vollastzustand der Drosselklappenöffnungswinkel und die Maschinendrehzahl für die Bestimmung der zuzuführenden Kraftstoffmenge herangezogen. Für die Umschaltung vom Saugleitungsunterdruck auf den Drosselklappenöffnungswinkel als einer der Parameter für die Kraftstoffzumessung kann eine Hysterese vorgesehen sein. Ferner kann der Umschaltpunkt in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl veränderbar sein.

Wenn man zur indirekten Ermittlung der einer Brennkraftmaschine augenblicklich zugeführten Luftmenge die Maschinendrehzahl, den im Ansaugsystem herrschenden Druck und die Drosselklappenstel lung gemeinsam verarbeiten und alle möglichen Parameterkombina tionen abdecken möchte, um auf diese Weise eine gute Anpassung der eingespritzten Kraftstoffmenge an den augenblicklichen Be triebszustand über den gesamten Betriebsbereich der Maschine zu ermöglichen, ist es notwendig, eine sehr große Datenmenge in Form eines Vier-Parameter-Systems aufzuzeichnen und zur Verfü gung zu haben, bei dem jeder Wert eines Parameters drei korre spondierende Werte hat, die seine Position in einem dreidimen sionalen Kennfeld bestimmen. Es ist daher erforderlich, Tabel len zu speichern, die man in Form von dreidimensionalen Kenn feldern darstellen kann. Dies erfordert einen großen Speicher platz und steigert die Kosten des Systems. Wenn man zur Vermei dung dieses Problems den Umfang der Daten vermindert, werden die Schritte zwischen den einzelnen aufgezeichneten Werten ver größert, das heißt die Auflösung wird gröber. Dieses führt dann zu einer recht groben Regelung des Systems und beeinträchtigt dessen Genauigkeit.

Das oben erwähnte Speicherproblem wird darüber hinaus noch er schwert, wenn die Brennkraftmaschine mit einer Wirbelsteueran ordnung ausgerüstet ist. Weil das Wirbelsteuerventil den wirk samen Querschnitt der Einlaßleitung beeinflußt, wird die Genauigkeit der Werteableitung, die unter Verwendung nur der oben erwähnten Parameter möglich ist, ernsthaft beeinträchtigt. Dementsprechend ist bei Beachtung dieser Auswirkungen die Spei cherung einer zusätzlichen großen Datenmenge erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die einer Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge genau abge schätzt, d. h. indirekt ermittelt werden kann, ohne daß es notwen dig ist, sehr große Datenmengen in Form von Nachschlage tabellen für vier Parameter zu speichern und ein ROM od. dgl. Speichereinrichtung für eine große Datenmenge zu verwenden.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird die Drosselklappen stellung ermittelt, und der ermittelte Wert wird dazu verwendet, den wirksamen Querschnitt der Ansaugleitung durch Tabellennachschlag zu ermitteln. Die Daten sind in einer Tabelle oder Karte gespeichert, die in Form eines Dreiparametersystems aufgezeichnet ist. Der durch diese Technik abgeleitete Wert wird dann durch die Ma schinendrehzahl geteilt oder alternativ durch ein Pro dukt aus der Maschinendrehzahl und dem Hubraum. Eine Grund-Luftansaugmenge wird dann durch Tabellennachschlag ermittelt. Dieser Wert wird nachfolgend unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten modifiziert, um der Auswir kung der Maschinendrehzahl Rechnung zu tragen. Die Aus wirkungen der Einspritzdüsenposition (d. h. MPI/SPI) und/oder des Vorhandenseins eines Wirbelsteuerventils können ebenfalls durch Verwendung von geeigneten Algo rithmen oder zusätzlichen Tabellen in Betracht gezogen werden, die in Form von zwei oder drei Parametern aufge zeichnet sind. Wenn eine Leerlaufregelungs-Nebenschlußleitung vorgesehen ist, dann kann das Öffnen des Ventils, das in dieser Leitung angeordnet ist, in Betracht gezogen werden, wenn der wirksame Querschnitt der Ansaugleitung ermittelt wird.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist im Anspruch 1 angegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 6. Ausgestaltungen da von sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Brennkraftmaschine, bei der die Aus führungsformen der vorliegenden Erfindung Anwendung finden;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1, die Gestalt eines Wirbelsteuerventils zeigend, das im stromabwärtigen Abschnitt des Ansaugsystems angeordnet ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Kon zepts, das der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm der Schritte, die die Ableitung der Ansaugluftmenge nach der ersten Ausfüh rungsform der Erfindung charakterisieren;

Fig. 5 eine graphische Darstellung einer ersten Tabelle, die im Speicher in Form von Drosselklappen öffnungen und zugehörigen wirksamen Querschnitten des Ansaugkanals aufgezeichnet ist.

Fig. 6 eine graphische Darstellung einer zweiten Tabelle, die im Speicher als Leerlaufventilöffnung und zugehörigem wirksamem Querschnitt einer Bypassleitung aufgetragen ist, die um die Hauptdrosselklappe herumführt;

Fig. 7 eine graphische Darstellung einer dritten Tabelle, die im Speicher als Maschinendrehzahl, als Ver hältnis des wirksamen Querschnitts des Ansaugkanals zur Maschinendrehzahl und als Wert QH aufgezeichnet ist, der die Ansaugluftmenge angibt;

Fig. 8 eine graphische Darstellung einer vierten Tabelle, die als Maschinendrehzahl, wirksamer Querschnitt und Korrekturfaktor K aufgezeichnet ist, der dazu verwendet wird, den unter Verwendung der Tabelle nach Fig. 7 abgeleiteten Wert QH zu modifizieren;

Fig. 9 ein Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die während der Berechnung einer Ansaugluftmenge, die zur Verwendung in SPI-Ansaugsystemen modifiziert wird, ausgeführt werden;

Fig. 10 ein Flußdiagramm, das die charakteristi schen Schritte eines Programms zeigt, mit welchem die einzuspritzende Ansaugluftmenge unter Verwendung der in den Programmen nach den Fig. 4 und 9 abgeleiteten An saugluftmenge eingespritzt wird;

Fig. 11 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen der Änderung der Drosselklappenstellung und der Änderung der Werte der Luftansaugmengen zeigt, die für Mehrpunkt-Einspritzsysteme (QC) und SPI-Anordnungen (Qaing) berechnet werden;

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die die Ableitung der Ansaugluftmenge gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung charakterisieren;

Fig. 13 und 14 graphische Darstellungen von Tabellen, die im Speicher zur Verwendung bei der zweiten Ausführungsform gespeichert sind;

Fig. 15 in schematischer Darstellung die Anordnung, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet;

Fig. 16 ein Flußdiagramm, das die Schritte zeigt, die die Betriebsweise der dritten Ausführungs form kennzeichnen;

Fig. 17 ein Flußdiagramm der Schritte, die die Berechnung der Kraftstoffmenge kennzeichnen, die unter den augenblicklich eingestellten Betriebsbedingungen eingespritzt werden sollte;

Fig. 18 und 19 graphische Darstellungen von Tabellen, die im Speicher aufgezeichnet sind und in Zusammenwirken mit der dritten Ausführungsform ver wendet werden;

Fig. 20 ein Flußdiagramm der Schritte, die die Betriebsweise einer vierten Ausführungsform der Erfin dung kennzeichnen;

Fig. 21 bis 24 graphische Darstellungen, die vorgespeicherte ROM-Tabellen zeigen, die im Zusammenwirken mit der vierten Ausführungsform und/oder dazu verwendet werden, die mit der vierten Ausführungs form erzielbaren Vorteile zu demonstrieren;

Fig. 25 eine schematische Darstellung der Anord nung, die eine fünfte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet, und

Fig. 26 und 27 Flußdiagramme, die die Schritte zeigen, die die Betriebsweise der fünften Ausführungs form charakterisieren.

Fig. 1 zeigt teilweise im Schnitt eine Brennkraftmaschi ne, an der die Ausführungsformen der Erfindung Anwendung finden. Bei dieser Anordnung ist ein Einpunkt-Einspritzventil 100 in dem stromaufwärtigen Ab schnitt einer Ansaugzweigleitung 102 an einer Stelle stromaufwärts einer Drosselklappe 104 angeordnet. Eine Bypass-Leitung 106 führt um die Drosselklappe 104 herum, und ein Leerlaufsteuerventil 108 ist in der Bypass-Leitung 106 angeordnet. Ein Positionssensor 110 ist wirkungsmäßig mit der Drosselklappe 104 verbunden, um den Öffnungsgrad derselben zu ermitteln. Am stromab wärtigen Ende der Zweigleitung ist ein Wirbelsteuerven til od. dgl. Vorrichtung 112 vorgesehen. Diese Vorrich tung ist wirkungsmäßig mit einem Servoantrieb 114 ver bunden.

Die dargestellte Anordnung enthält fernerhin einen Tem peratursensor 116, der die Tempera tur des Maschinenkühlmittels ermittelt, das durch einen Kühlmantel 118 strömt, der längs der Unterseite von Ablaufrinnen 120 angeordnet ist, die von einem Stei ger der Zweigleitung 102 zu jedem der Einlaßkanäle 122 der Maschine führen.

Ein Luftkraftstoff-Verhältnissensor 124 (beispielsweise ein Sauerstoffsensor od. dgl.) ist im Abgassystem der Ma schine angeordnet, um die Abgaszusammensetzung der von den Brennkammern der Maschine abgegebenen Abgase zu er mitteln.

Wirkungsmäßig mit der Kurbelwelle der Maschine oder mit dem Zündsystem ist ein Maschinendrehzahlsensor 126 ver bunden.

Eine Steuereinheit 130, die bei dieser Ausführungsform einen Mikroprozessor enthält, ist dazu vorgesehen, Ein gänge von den oben erwähnten Sensoren über eine Eingangs/ Ausgangs-Schnittstelle entgegenzunehmen. Der ROM des Mikroprozessors enthält verschiedene Programme und vor bestimmte Daten. Diese Programme sind, wie nachfolgend noch erläutert wird, dazu vorgesehen, die Informationen zu verarbeiten, die von den Sensoren geliefert werden und selektiv die Abgabe verschiedener Steuersignale zum Kraftstoffeinspritzer, einem Servo 132 (siehe Fig. 3), der das Leerlaufregelventil 108 betreibt und den Servo 114 der Wirbelsteueranordnung 112 hervorzurufen. Die ebenerwähnten Servos sind so eingerichtet, daß sie Rück kopplungssignale erzeugen, die der Steuereinheit über die genannte Schnittstelle zugeführt werden.

Ein Beispiel einer Wirbelerzeugungsklappe, die in Kombi nation mit dem Servoantrieb 114 vollendet wird, ist in Fig. 2 gezeigt. Die Klappe enthält einen Ausschnitt 134 zum Erzeugen einer Strömung relativ hoher Geschwindig keit, die in die Brennkammer eines jeden Maschinenzylin ders in einer solchen Weise eintritt, daß in der Brenn kammer ein wirbelndes Strömungsmuster hervorgerufen wird.

Die charakteristische Anordnung der ersten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 3 darge stellt. Diese Ausführungsform verwendet die indirekte Ableitung der der Maschine zugeführten Luftströmungsmen ge unter Verwendung nur der Drosselklappenpositions- und der Maschinendrehzahl-Parameter.

Kurz gesagt, ein Wert α, der für den Drosselklappen öffnungsgrad repräsentativ ist, wird dazu verwendet, einen Wert A abzuleiten, der für den wirksamen Quer schnitt des Ansaugkanals kennzeichnend ist. Dieser Wert wird dann durch die Maschinendrehzahl N geteilt, um einen Wert A/N zu erzeugen. Dieser Wert A/N wird nachfolgend in Kombination mit der Maschinendrehzahl N verwendet, um einen Wert QH durch Tabellennachschlag ab zuleiten, der für die angesaugte Grund-Luftmenge kenn zeichnend ist.

In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel, bei dem das Ansaugsystem mit einer Bypassleitung (z. B. 106) versehen ist, die um die Drosselklappe 104 für die Leerlaufregelung herumführt, wird der Öffnungs grad des Ventils 108, das diese Bypassleitung steuert, ermittelt und ein Signal β, der für den Öffnungsgrad kennzeichnend ist, wird erzeugt. Dieser Wert wird in Kombination mit dem Wert α dazu verwendet, den Wert von A abzuleiten.

Fig. 4 zeigt in Flußdiagrammform die Schritte, die ein Programm kennzeichnen, das in der ersten Ausführungs form dazu verwendet wird, die obenbeschriebenen Berech nungen auszuführen.

Wie dargestellt, dient der erste Schritt 1001 dazu, den Eingang vom Drosselklappensensor 110 abzutasten und ein Signal Aα abzuleiten, das für den wirksamen Quer schnitt der Ansaugleitung bei dem jeweiligen Drossel klappenöffnungsgrad repräsentativ ist. Bei dieser Aus führungsform wird diese Ableitung durch Tabellennach schlag unter Verwendung einer Tabelle von der Art ausgeführt, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Wie man aus dieser Tabelle erkennt, ist diese in Form von nur zwei Parametern aufgezeichnet und benötigt daher nur relativ wenig Speicherplatz.

Im Schritt 1002 wird das ISCD (Idle Servo Control Drive = Leerlaufservoregelantrieb)-Rückkoppelsignal β vom Leerlaufregelventilservo abgetastet und ein Wert Aβ wird unter Verwendung einer Tabellennachschlagtechnik abgeleitet. Bei dieser Ausführungsform hat diese Tabelle die in Fig. 6 dargestellte Charakteristik.

Im Schritt 1003 werden die Werte von Aα und Aβ summiert, um den verfügbaren Gesamtquerschnitt der den Zylindern der Maschine zuströmenden Luft zu ermitteln.

Im Anschluß an die Ableitung von A erhält man den Wert von A/N, wobei N die augenblickliche Maschinendrehzahl darstellt, wie sie durch Abtastung des Ausgangs des Maschinendrehzahlsensors ermittelt wird. Dieser Wert A/N und der entsprechende Wert von N werden dazu verwendet, einen Tabellennachschlag in einer Tabelle der Art nach Fig. 7 auszuführen. Diese Tabelle ist in Form von drei Parametern aufgezeichnet, d. h. von N, A/N und QH, wobei QH die Grund-Luftansaugmenge ist, wie schon erwähnt wurde.

Im Schritt 1005 wird eine Tabellennachschlagtechnik un ter Verwendung der Werte von A und N ausgeführt, um den Wert eines Korrekturkoeffizienten K zu erhalten, der die auf die Maschinendrehzahl bezogenen Schwankungen der in die Maschinenzylinder eingesaugten Luftmenge kompen siert. Die bei diesem Vorgang verwendete Tabelle hat die in Fig. 8 dargestellte Charakteristik. Wie man aus die ser Figur erkennt, hängt die Ladecharakteristik der Zy linder über einen Drehzahlbereich von 0 bis 6000 U/min in erheblichem Maße vom Öffnungsgrad ab, mit welchem die Drosselklappe geöffnet ist. Bis z. B. die Drosselklappe 104 über einen gegebenen Betrag hinaus geöffnet ist, nimmt die in die Zylinder eingesaugte Luftmenge pro Zyklus mit steigender Drehzahl ab.

Im Schritt 1006 wird der im vorangehenden Schritt er mittelte Koeffizient K dazu verwendet, einen korrigier ten Luftansaugwert (Qc) unter Verwendung der nachfolgen den Gleichung zu erhalten:

Qc = QCo + K (QH0 - QCo) (1)

wobei QCo der Wert von QH, abgeleitet aus dem vorherigen Durchlauf des gegenwärtigen Programms (unter Gleichge wichts-Betriebsbedingungen ist QCo = QH0) ist.

Während der Wert von Qc für die Verwendung mit Mehrpunkt-Kraftspritzeinspritzanordnungen (MPI) geeignet ist, bei denen jeweils ein Einspritzventil in oder un mittelbar stromaufwärts den Maschineneinlaßöffnungen an geordnet ist, muß doch die Tatsache in Betracht gezogen werden, daß bei SPI-Systemen das Einspritzventil in einigem Abstand stromaufwärts der jeweiligen Einlaßven tile angeordnet ist. In diesem Falle ist eine Korrektur erforderlich, um eine genaue Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des den Zylindern der Ma schine augenblicklich zugeführten Kraftstoffgemischs zu ermöglichen.

Bei der vorliegenden Ausführungsform sind Programme vor gesehen, die diese Faktoren berücksichtigen und die ent sprechenden Korrekturen ausführen, um Werte für beide Anordnungen zu erzeugen.

Die Schritte, die die soeben erwähnten Programme kenn zeichnen, sind in den Fig. 9 und 10 dargestellt.

Im Schritt 2001 des Flußdiagramms nach Fig. 9 wird ein Wert ΔCm unter Verwendung der folgenden Gleichung be rechnet:

ΔCm = K1 (Qc - QCo) (2)

wobei
ΔCm ein Wert ist, der für die Luftmenge repräsentativ ist, die zu der Grundluftmenge hinzugefügt werden muß, um den Abstand zwischen dem SPI-Einspritzer und den Zylindern zu kompensieren;
K1 eine Konstante ist, die für jede Art von Ansaug- Zweigleitungssystem bestimmt ist, und QCo und Qc die Werte sind die im Schritt 1006 des Flußdiagramms nach Fig. 4 verwendet werden.

Im Schritt 2002 wird die Berechnung eines Wertes Qaing durchgeführt und im Schritt 2003 wird der augenblick liche Wert von Qc im RAM als QCo in Vorbereitung des nächsten Programmlaufs, das in Verbindung mit den Schritten 1001 bis 1006 in Fig. 4 beschrieben worden ist, eingestellt, und der augenblickliche Lauf dieses Programms endet.

Im Schritt 3001 des Flußdiagramms nach Fig. 10 wird be stimmt, ob das Ansaugsystem, auf das die vorliegende Erfindung angewendet ist, ein solches mit einem ein zelnen Einspritzpunkt (SPI) oder ein solches mit einem Mehrpunkt-Einspritzsystem (MPI) ist.

Im Falle, daß das System ein MPI-System ist, geht das Programm zum Schritt 3002 über, in welchem die folgende Gleichung ausgeführt wird:

Tp = Ka×Qc×Kt×Kp (3)

wobei:
Tp die Grund-Kraftstoffeinspritzmenge ist;
Ka eine Konstante ist;
Kt ein Lufttemperatur-Korrekturkoeffizient ist; und
Kp ein Luftdruck-Korrekturkoeffizient ist.

Wenn andererseits das System ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten und mit einem einzigen Einspritzer (SPI) stromaufwärts der Drosselklappe ausgerüstet ist, dann geht das Programm zum Schritt 3003 über, in welchem die Gleichung (4) berechnet wird:

Tp = Ka×Qaing×Kt×Kp (4)

Man erkennt hieraus, daß mit Ausnahme von Qc die Werte wie oben sind.

Im Schritt 3004 wird die augenblickliche Kraftstoffmenge (Ti), die beim herrschenden Maschinenzyklus einzu spritzen ist, unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt:

Ti = Tp×COEFF×LAMBDA + Ts (5)

wobei
COEFF bestimmt einen Korrekturfaktor, der dazu bestimmt ist, mehrere Koeffizienten zu kompensieren, die die Zeit beeinflussen, die der Kraftstoff benötigt, um die Brennkammer zu erreichen. Dieser Faktor enthält die Einflüsse, die durch Befeuchtung der Ansaugkanalwände, durch den Einfluß der Maschinentemperatur, die Verdam pfungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, das Aufwärmen der Maschine, den Leerlauf usw. verursacht werden;
LAMBDA ist ein Rückkopplungs-Korrekturkoeffi zient, der mit dem Ausgang des Luft-Kraftstoff-Verhält nissensors, der im Abgassystem der Maschine angeordnet ist, variabel ist und
Ts ist eine Korrekturgröße, die die Ansprech zeit des Kraftstoffeinspritzers berücksichtigt und die zu der Impulsdauer (Ti) hinzugefügt wird, um die Ver kürzung der Einspritzmenge zu kompensieren, die sonst auftreten würde.

Mit der oben beschriebenen Steuerung aufgrund der Ableitung von Qc ist es möglich, die Kraftstoffein spritzung in einer solchen Weise zu regeln, daß eine gute Luft-Kraftstoff-Verhältnisregelung sowohl während der Beschleunigung als auch während der Verzögerung, d. h. in Übergangsbetriebsarten, und auch im gleich förmigen Betriebszustand ausgeführt wird. Das heißt, wie aus den Zeitdiagrammen nach Fig. 11 hervorgeht, ist es mit der beschriebenen Technik möglich, sowohl die Zu führung zu großer Kraftstoffmengen als auch unzurei chender Kraftstoffmengen über den gesamten Betriebsbe reich der Maschine zu verhindern.

Es sei angemerkt, daß, obgleich das obige Verfahren den Zündzeitpunkt der Maschine nicht in Betracht zieht, eine Regelung desselben nicht außerhalb des Umfangs der vor liegenden Erfindung liegt.

Fig. 12 zeigt in Flußdiagrammform die Schritte, die den Betrieb der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er findung kennzeichnen. Wie dargestellt, wird im ersten Schritt dieses Programms (4001) ein Wert A/N in im we sentlichen der gleichen Weise wie unter Bezugnahme auf die Schritte 1001 bis 1004 des Flußdiagramms nach Fig. 4 erläutert, abgeleitet. Im Schritt 4002 wird ein Tabel lennachschlag ausgeführt, um einen Wert von QH0 zu be stimmen. Dieser Vorgang erfordert die Verwendung einer Tabelle, bei der ein linearisierter Wert von QH0 über A/N aufgetragen ist (siehe beispielsweise Fig. 13). Im Anschluß daran wird eine Tabelle, die in N (Maschinen drehzahl) und QH0 aufgetragen ist (Fig. 14), dazu ver wendet, einen Korrekturkoeffizienten KFLAT zu bestimmen. Anschließend wird ein Wert QH abgeleitet, indem QH0 mit dem Korrekturkoeffizienten unter Verwendung der folgen den Gleichung modifiziert wird:

QH = QH0×KFLAT (6)

Es sie angemerkt, daß die in Fig. 14 dargestellte Tabelle in drei Para metern aufgezeichnet ist, während die Tabelle nach Fig. 13 unter Verwendung von nur zwei Parametern erstellt ist (nämlich A/N und QH0). Dies ermöglicht eine Verminderung des erforderlichen Gesamtspeicherplatzes im Vergleich zu der ersten Ausführungsform, bei der die in den Fig. 7 und 8 dargestellten Tabellen in Form von drei Parametern aufgezeichnet sind.

Fig. 15 zeigt in schematischer Form die Anordnung, die eine dritte Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen ähnlich der ersten, sie sieht jedoch eine Veränderung in der Hin sicht vor, daß sie einen Wert V verwendet, der für den Maschinenhub repräsentativ ist. Wie dargestellt wird der Wert α in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausfüh rungsform verwendet, um den wirksamen Querschnitt A des Ansaugsystems zu ermitteln, nämlich durch Tabellen nachschlag. Dieser Wert wird jedoch dann sowohl durch die Maschinendrehzahl auch durch den Hub dividiert und wird anschließend dazu verwendet, einen Luftansaugwert QH durch Tabellennachschlag zu finden. Dieser QH-Wert wird dann unter Verwendung eines Korrekturfaktors K2 modifiziert, der durch Tabellennachschlag erhalten wird, um einen Wert abzuleiten, der für die augenblicklich eingestellten Betriebsbedingungen korrigiert ist.

Wie sich aus den Fig. 16 bis 20 ergibt, ist die Art, in der diese Ausführungsform den erforderlichen Ansaug-Luftmengenwert ableitet, im wesentlichen ähnlich der unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 10 dargestellten Ausführungsformen. Eine detaillierte Beschreibung der selben wird daher hier nicht wiederholt. Es sei ange merkt, daß diese Ausführungsform von Tabellen Gebrauch macht, die im wesentlichen identisch den Tabellen nach den Fig. 5 und 6 sind und die daher hier nicht nochmals wiederholt zu werden brauchen.

Fig. 20 zeigt eine vierte Ausführungsform der vorliegen den Erfindung. Diese Ausführungsform ist im wesentlichen ähnlich der in den Fig. 12 bis 14 dargestellten Ausfüh rungsform. Hier jedoch wird ein Wert A/N·V in Kombina tion mit QH0 verwendet. Wie man aus Fig. 21 erkennt, wird durch Verwendung von A/N·V anstelle von A/N eine gute Korrelation zwischen Maschinen mit großem Hubraum und mit kleinem Hubraum erzielt. Wie sich aus Fig. 22 jedoch ergibt, variiert der Wert von QH0 beachtlich mit dem Maschinenhubraum, wenn nur A/N verwendet wird. Wenn A/N verwendet wird, dann ist es dementsprechend notwen dig, einen Datensatz für jeden Hubraum gesondert auf zuzeichnen.

Wenn, wie sich aus Fig. 23 ergibt, die A/N·V-Werte ver wendet werden, dann erscheint eine Differenz zwischen den entsprechenden Werten des Korrekturkoeffizienten KFLAT. Diese Differenzen sind jedoch ziemlich klein und eine Korrektur ist dementsprechend relativ einfach. An dererseits wird bei Verwendung des Wertes A/N diese Differenz gemäß Fig. 24 merklich, und es ist daher not wendig, zwei Datensätze aufzuzeichnen.

Wie man erkennt, ermöglicht diese Ausführungsform die Verminderung der Datenmenge, die im ROM gespeichert werden müssen, indem man den Wert A/N·V verwendet, den man schnell berechnen kann, ohne daß Speicherplatz verbrauchende Tabellen oder Karten verwendet werden müssen.

Dies erlaubt eine Verminderung der Kosten im Falle, daß die gleiche Speichereinheit mit Maschinen unterschiedlicher Typen verwendet werden soll, die unterschiedliche Hubräume haben. Es ist daher die Notwendigkeit vermieden, für jede Maschine einen anderen ROM bereitstellen zu müssen.

Fig. 25 zeigt in schematischer Form die charakteristi sche Anordnung einer fünften Ausführungsform der vorlie genden Erfindung. Diese Ausführungsform ist im Hinblick auf die Tatsache vorgeschlagen worden, daß wenn das Ein laßsystem mit einer Wirbelsteuereinrichtung ausgerüstet ist, es notwendig ist, die Auswirkungen derselben in Be tracht zu ziehen, wenn die einzuspritzende Kraftstoff menge berechnet wird. Das heißt, die Lage der Wirbel klappe oder des Wirbelventils beeinflußt den Querschnitt des Ansaugkanals und wirft daher das Problem auf, daß die Ableitung der in die Maschine einzuführenden Luft menge unter Verwendung der obenbeschriebenen Techniken fehlerhaft wird.

Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, daß das Wir belsteuerventil (SCV) in einer Weise gesteuert wird, die von einem Betriebszustand in einen inaktiven Zustand um schaltet, und umgekehrt. Das heißt, bei geringer Last wird die Klappe oder das Ventilelement 114 in die in Fig. 2 dargestellte Position bewegt, so daß die Strömung der eintretenden Luft gedrosselt und gleichzeitig dazu gezwungen wird, durch den Ausschnitt 134 zu strömen. Dies ruft einen Luftstrahl und/oder ein Luft-Kraftstoff-Gemisch (je nach Lage des Kraftstoffein spritzers) hoher Geschwindigkeit hervor, der in die Brennkammer eintritt und darin ein wirbelndes Strömungs muster hervorruft. Wenn umgekehrt die Maschine unter mittlerer Last bis hoher Last betrieben wird, dann wird das Ventil in seine inaktive Stellung bewegt. Hierdurch wird die Drosselung der Maschine vermindert, wodurch der Ladewirkungsgrad gesteigert werden kann.

Obgleich der Betrieb, der nachfolgend beschrieben wird, derart ist, daß eine Steuerung des SCV nur in zwei Posi tionen vorgesehen ist (wodurch der Umfang der zu spei chernden Daten herabgesetzt ist), so ist es doch mög lich, auch eine Steuerung vorzusehen, die viele Ein stellpositionen zuläßt. Dies erfordert jedoch die Spei cherung von Daten für jede dieser Positionen und hat da her eine Vergrößerung des Speicherraums zur Folge.

Die Schritte 8001 bis 8008 des Flußdiagramms nach Fig. 26 sind im wesentlichen identisch mit den Schritten 1001 bis 1004 nach Fig. 4 und machen von Tabellen der Art nach den Fig. 5 bis 8 Gebrauch. Im Schritt 8005 wird der augenblickliche Status des SCV abgetastet. Wenn das SCV geschlossen ist (d. h. sich in der wirksamen Stellung befindet), dann werden im Schritt 8006 die Werte von QH0 und N beim Tabellennachschlag dazu verwendet, einen Korrekturfaktor KFLAT2 zu bestimmen, der nachfolgend vorübergehend im RAM gespeichert wird. Wenn jedoch das Wirbelsteuerventil offen ist, d. h. sich in seinem inak tiven Zustand befindet, dann wird als Schritt 8007 eine Prozedur ähnlich der im Schritt 8006 ausgeführt. In die sem Falle jedoch wird der Tabellennachschlag unter Ver wendung einer KFLAT1-Tabelle ausgeführt. Es sei ange merkt, daß die KFLAT1-Tabelle und die KFLAT2-Tabelle hier nicht dargestellt sind, jedoch im wesentlichen ähnlich denen in Fig. 14 sind.

Im Schritt 8008 wird eine Korrektur des im Schritt 8004 abgeleiteten Wertes ausgeführt, um dem Einfluß des SCV Rechnung zu tragen und das Programm geht zum Schritt 8009 über, wo ein Korrekturfaktor K2 durch Tabellennach schlag erhalten wird. Im Schritt 8010 wird ein Luftan saugwert korrigiert, um dem Einfluß der Maschinendreh zahl Rechnung zu tragen, und der Programmablauf endet.

Fig. 27 zeigt eine sechste Ausführungsform der vorlie genden Erfindung. Diese Ausführungsform ist mit Ausnahme der Adaption zur Berücksichtigung der Auswirkungen des Wirbelerzeugungsventils (SCV) im wesentlichen identisch mit der Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf die Fig. 20 bis 24 erläutert worden ist. Es sei jedoch her vorgehoben, daß zwei Tabellensätze erforderlich sind, um das Nachschlagen von QH1, QH2, KFLAT1 und KFLAT2 zu er möglichen. Wie man aus der vorangehenden Beschreibung entnimmt, ist das erforderliche Speichervermögen dennoch klein im Vergleich zum Stand der Technik, da die Tabel len in Termen von zwei oder drei Parametern aufgezeich net sind.

Claims

1. Verfahren zum indirekten Abschätzen der in eine Brennkraft maschine eingeführten Luftmenge durch Messung der Drosselklap penstellung α und Messung der Maschinendrehzahl N und Bestim mung einer ersten Variablen Aα aus einem ersten Satz vorge speicherter Daten, die in Abhängigkeit von der Drosselklappen stellung α aufgezeichnet sind, wobei die Variable Aα der wirk samen Querschnittsfläche des Ansaugkanals entspricht, Bestim mung einer zweiten Variablen durch Division der ersten Varia blen Aα durch das Produkt aus Maschinendrehzahl N und Hubraum V, Bestimmung einer dritten Variablen QH0 aus einem zweiten Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der Ma schinendrehzahl N und dem Wert der zweiten Variablen Aα/(N×V) aufgezeichnet sind, wobei die dritte Variable QH0 der Luftein führgrundmenge entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messung des Öffnungsgrades des Leerlaufregelventils (108) in einer Nebenschlußleitung (106), die die Drosselklappe (104) überbrückt, und Erzeugen eines dafür kennzeichnenden Signals β,
Bestimmung der wirksamen Querschnittsfläche Aβ der Nebenschluß leitung (106) aus einem Satz vorgespeicherter Daten, die in Ab hängigkeit vom Öffnungsgrad des Leerlaufregelventils (108) auf gezeichnet sind, und
Addieren der ersten Variablen Aα zur wirksamen Querschnitts fläche Aβ und Verwendung der dadurch gebildeten Summe A = Aα + Aβ anstelle der ersten Variablen Aα bei der Bestimmung der zweiten und dritten Variablen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch
Bestimmung eines Korrekturfaktors K aus einem dritten Satz vor gespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der ersten Varia blen Aα und dem Produkt aus Maschinendrehzahl N und Hubraum V aufgezeichnet sind,
Verwenden des Korrekturfaktors K zur Korrektur der dritten Va riablen QH0 zur Erzielung einer vierten Variablen Qc gemäß Qc = Qc0 + K×(QH0-Qc0)wobei Qc0 der im vorangehenden Zyklus abgeleitete Wert von QH0 ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Anwendung bei einer mit einem Wirbelsteuerventil ausgerüsteten Brennkraftma schine, gekennzeichnet durch
Ermitteln der Stellung des Wirbelsteuerventils (112) und Be stimmung eines zweiten Korrekturfaktors KFLAT1 bzw. KFLAT2 je nach Stellung des Wirbelsteuerventils aus einem vierten bzw. fünften Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl N und der dritten Variablen QH0 aufge zeichnet sind, und
Verwenden des zweiten Korrekturfaktors KFLAT1 bzw. KFLAT2 zur Korrektur der dritten Variablen QH0 zur Erzielung einer korri gierten Größe QH für die Kraftstoffzumessung durch Multiplika tion der dritten Variablen QH0 mit dem zweiten Korrekturfaktor KFLAT1 bzw. KFLAT2.

5. Verfahren zum indirekten Abschätzen der in eine mit einem Wirbelsteuerventil (112) ausgerüsteten Brennkraftmaschine ein geführten Luftmenge durch
Messung der Drosselklappenstellung α und Messung der Maschi nendrehzahl N und Bestimmung einer ersten Variablen Aα aus einem ersten Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung α aufgezeichnet sind, wobei die Variable Aα der wirksamen Querschnittsfläche des Ansaugkanals entspricht,
Bestimmung einer zweiten Variablen durch Division der ersten Variablen Aα durch die Maschinendrehzahl N,
Bestimmung einer dritten Variablen QH0 aus einem zweiten Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der Maschinen drehzahl N und dem Wert der zweiten Variablen Aα/N aufgezeich net sind, wobei die dritte Variable QH0 der Lufteinführgrund menge entspricht,
Ermitteln der Stellung des Wirbelsteuerventils (112) und Be stimmung eines zweiten Korrekturfaktors KFLAT1 bzw. KFLAT2 je nach Stellung des Wirbelsteuerventils aus einem vierten bzw. fünften Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl N und der dritten Variablen QH0 aufge zeichnet sind, und
Verwenden des zweiten Korrekturfaktors KFLAT1 bzw. KFLAT2 zur Korrektur der dritten Variablen QH0 zur Erzielung einer korri gierten Größe QH für die Kraftstoffzumessung durch Multiplika tion der dritten Variablen QH0 mit dem zweiten Korrekturfaktor KFLAT1 bzw. KFLAT2.

6. Vorrichtung zum indirekten Abschätzen der in eine Brenn kraftmaschine eingeführten Luftmenge, enthaltend eine Einrich tung zum Ermitteln der Stellung der Maschinendrosselklappe, eine Einrichtung zum Ermitteln der Maschinendrehzahl und eine Einrichtung zum Verwenden vorgespeicherter Daten zur Abschät zung der in die Maschine eingeführten Luftmenge auf der Grund lage der Drosselklappenstellung und der Maschinendrehzahl, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum Verwenden einer der genannten Drosselklap penstellung (α) entsprechenden Größe zusammen mit einem ersten Satz vorgespeicherter Daten zum Ableiten einer ersten Varia blen, die für die wirksame Ansaugkanal-Querschnittsfläche (Aα) kennzeichnend ist, wobei der genannte erste Satz vorgespeicher ter Daten nach Drosselklappenöffnung und wirksamer Quer schnittsfläche aufgezeichnet ist;
eine Einrichtung zum Modifizieren der ersten Variablen (Aα) unter Verwendung der Kombination aus Maschinendrehzahl (N) und Maschinenhubraum (V), um eine zweite Variable (Aα/N×V) abzu leiten, und
eine Einrichtung zum Verwenden der zweiten Variablen (Aα/N×V) und der Maschinendrehzahl (N) in Kombination mit einem zweiten Satz vorgespeicherter Daten, um eine dritte Variable (QH0) zu bestimmen, die für die Lufteinführgrundmenge kennzeichnend ist, wobei der zweite Satz vorgespeicherter Daten in Abhängigkeit von der genannten zweiten Variablen (Aα/N×V) und der Maschi nendrehzahl aufgezeichnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin enthält:
eine Einrichtung zum Messen des Öffnungsgrades des Leerlaufre gelventils (108) in einer Nebenschlußleitung (106), die die Drosselklappe (104) überbrückt, und zum Erzeugen eines dafür kennzeichnenden Signals (β),
eine Einrichtung zum Bestimmen der wirksamen Querschnittsfläche (Aβ) der Nebenschlußleitung (106) aus einem Satz vorgespeicher ter Daten, die in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des Leerlaufre gelventils (108) aufgezeichnet sind, und
eine Einrichtung zum Addieren der ersten Variablen (Aα) zur wirksamen Querschnittsfläche (Aβ) und zum Abgeben eines dement sprechenden Signals an die Einrichtung zum Modifizieren der ersten Variablen als deren Eingangssignal.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, weiterhin gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Korrekturfaktors (K) aus einem dritten Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängigkeit von der ersten Variablen (Aα) und dem Produkt (N×V) aus Ma schinendrehzahl und Maschinenhubraum aufgezeichnet sind, und
eine Einrichtung, die den genannten Korrekturfaktor (K) dazu verwendet, die dritte Variable (QH0) so zu korrigieren, daß eine vierte Variable (QC) erhalten wird, die die der Maschine zugeführte Luftmenge exakt widerspiegelt, gemäß dem Zusammen hang: QC = QC0 + K×(QH0-QC0)wobei QC0 der im vorangehenden Zyklus abgeleitete Wert von QH0 ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 zum Einsatz bei einer mit einem Wirbelsteuerventil ausgerüsteten Brennkraftmaschine, gekenn zeichnet durch:
eine Einrichtung zum Ermitteln der Stellung des Wirbelsteuer ventils (112), das die Ausbildung eines Wirbels in der Maschi nenbrennkammer beeinflußt, und zum Bestimmen eines zweiten Kor rekturfaktors (KFLAT1 bzw. KFLAT2) je nach Stellung des Wirbel steuerventils aus einem vierten bzw. fünften Satz vorgespei cherter Daten, die in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl (N) und der dritten Variablen (QH0) aufgezeichnet sind, und
eine Einrichtung zum Verwenden des zweiten Korrekturfaktors (KFLAT1 bzw. KFLAT2) zur Korrektur der dritten Variablen (QH0), um eine korrigierte Größe (QH) für die Kraftstoffzumessung durch Multiplikation der dritten Variablen (QH0) mit dem zwei ten Korrekturfaktor (KFLAT1 bzw. KFLAT2) zu erzeugen.

10. Vorrichtung zum indirekten Abschätzen der in eine mit einem Wirbelsteuerventil (112) ausgerüsteten Brennkraftmaschine ein geführten Luftmenge, enthaltend eine Einrichtung zum Ermitteln der Stellung der Maschinendrosselklappe, eine Einrichtung zum Ermitteln der Maschinendrehzahl und eine Einrichtung zur Ver wendung vorgespeicherter Daten zur Abschätzung der in die Ma schine eingeführten Luftmenge auf der Grundlage der Drossel klappenstellung und der Maschinendrehzahl, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung zum Verwenden der genannten Drosselklappen stellung (α) zusammen mit einem ersten Satz vorgespeicherter Daten zur Ableitung einer ersten Variablen, die für die wirksa me Ansaugkanal-Querschnittsfläche (Aα) kennzeichnend ist, wo bei der genannte erste Satz vorgespeicherter Daten nach Dros selklappenöffnung und wirksamer Querschnittsfläche aufgezeich net ist;
eine Einrichtung zum Dividieren der ersten Variablen (Aα) durch die Maschinendrehzahl (N) zur Erzeugung einer zweiten Variablen (Aα/N),
eine Einrichtung zum Bestimmen einer dritten Variablen (QH0) aus einem zweiten Satz vorgespeicherter Daten, die in Abhängig keit von der Maschinendrehzahl (N) und dem Wert der zweiten Variablen (Aα/N) aufgezeichnet sind, wobei die dritte Variable (QH0) der Lufteinführgrundmenge entspricht, und
eine Einrichtung zum Ermitteln der Stellung des Wirbelsteuer ventils (112) und zum Bestimmen eines zweiten Korrekturfaktors (KFLAT1 bzw. KFLAT2) je nach Stellung des Wirbelsteuerventils (112) aus einem vierten bzw. fünften Satz vorgespeicherter Da ten, die in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl (N) und der dritten Variablen (QH0) aufgezeichnet sind, und
eine Einrichtung zum Verwenden des zweiten Korrekturfaktors (KFLAT1 bzw. KFLAT2) zur Korrektur der dritten Variablen (QH0) zur Erzielung einer korrigierten Größe (QH) für die Kraftstoff zumessung durch Multiplikation der dritten Variablen (QH0) mit dem zweiten Korrekturfaktor (KFLAT1 bzw. KFLAT2).