DE3832270C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern
einer einem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffmenge
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Vorrichtung
zum Steuern einer einem Verbrennungsmotor zugeführten
Kraftstoffmenge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs
3.
Bei einem üblichen Kraftstoffsteuersystem werden der Ansaugluftdruck
und die Motordrehzahl als grundlegende Parameter
für die Berechnung einer grundlegenden Kraftstoffzufuhrmenge
gemessen. Üblicherweise wird die grundlegende Kraftstoffzufuhrmenge
durch Auslesen einer zweidimensionalen Tabelle
mittels des Ansaugluftdruckes und der Motordrehzahl erzeugt.
Jedoch erfordert die Berechnung der grundlegenden Kraftstoffzufuhrmenge
aufgrund des Mischungsvolumenwirkungsgrades
ein komplizierteres Verfahren, der der Wirkungsgrad ist, mit
dem eine Luft/Kraftstoff-Mischung einer Brennkammer zugeleitet
wird. Um eine ausreichend genaue Steuerung der Kraftstoffzufuhrmenge
zu erzielen, wird eine vergleichsweise
große, zweidimensionale Auslesetabelle benötigt. Dies führt
nicht nur zu vergleichsweise höheren Kosten, sondern bewirkt
auch eine Verlängerung der Verarbeitungszeit, die eine Verzögerung
bei der Beschleunigung oder der Verzögerung bewirkt,
wodurch das Verhalten der Kraftstoffsteuerung beeinträchtigt
wird.
Aufgrund der langen Verarbeitungsdauer zum Einstellen
der grundlegenden Kraftstoffzufuhrmenge wird der Tabellenzugriff
allgemein als sogenannter "Background-Job" ausgeführt.
In einem derartigen Fall wird das Auf-den-neuesten-
Stand-bringen der grundlegenden Kraftstoffzufuhrmenge in
Abhängigkeit von dem Ansaugluftdruck und der Motordrehzahl
nicht häufig genug ausgeführt, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis
in der Nähe des stöchiometrischen Wertes eines Motorbetriebszustandes
zu halten, was eine häufige Unterbrechung
des "Background-Job" erfordert.
Kraftstoffsteuersysteme, die nach dem soeben erläuterten
Prinzip arbeiten, sind beispielsweise bekannt aus der
DE 36 17 048 A1, der DE 33 09 235 A1, der DE 35 26 895 A1,
der DE 30 15 240 A1 sowie der DE 35 05 965 A1.
Um dieses Problem zu beseitigen, wird in den ersten (ungeprüften)
japanischen Patentveröffentlichungen (Tokkai)
58-41 230 und 59-32 634 die Verwendung eindimensionaler Tabellen
vorgeschlagen, die getrennt für einen separaten Zugriff
in Abhängigkeit von dem Ansaugluftdruck und der Motordrehzahl
zum Berechnen des Ansaugvolumenwirkungsgrades
eingestellt sind. Der Ansaugvolumenwirkungsgrad wird in Abhängigkeit
von dem Ansaugdruck berechnet und mit demjenigen
multipliziert, der in Abhängigkeit von der Drehzahl berechnet
wird. Bei einem anderen Lösungsweg werden sowohl eine
zweidimensionale Tabelle wie auch eindimensionale Tabellen
derart verwendet, daß eine Berechnung des Ansaugvolumenwirkungsgrades
oder Zufuhrvolumenwirkungsgrades unter Verwenden
der zweidimensionalen Tabelle ausgeführt wird, solange der
Motor in seinem niederen Drehzahlbereich ist, und unter Verwenden
der eindimensionalen Tabellen ausgeführt wird, während
sich der Motor in einem hohen Drehzahlbereich befindet. Jedoch
ist in beiden Fällen die Genauigkeit des Pegels bei der
Luft/Kraftstoff-Verhältnissteuerung nicht ausreichend hoch.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden
Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß
eine höhere Genauigkeit bei der Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses
bei erhöhter Verarbeitungsgeschwindigkeit
erreicht wird, wobei im Falle der Vorrichtung die benötigte
Speicherkapazität vermindert werden soll.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch
1 und durch eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 3 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhrsteuersystem wird
ein grundlegender Ansaugvolumenwirkungsgrad, der nachfolgend
als Ansaugvolumenverhältnis bezeichnet wird, auf der
Grundlage des Ansaugluftdruckes berechnet und mit einem
Korrekturwert verändert, der auf der Grundlage der Motordrehzahl
und des Ansaugluftdruckes errechnet wird. Ein Ansaugvolumenverhältnis
wird auf der Grundlage des veränderten
grundlegenden Ansaugvolumenverhältnisses berechnet,
wobei das erhaltene Ansaugvolumenverhältnis zum Berechnen
einer grundlegenden Kraftstoffzufuhrmenge mit dem Ansaugdruck
verwendet wird. Die auf diese Weise berechnete grundlegende
Kraftstoffzufuhrmenge wird zum Steuern der Kraftstoffzufuhr
zu dem Motor verwendet.
Bei dem bevorzugten Verfahren wird eine Berechnung des
grundlegenden Ansaugvolumenverhältnisses durch eine Inter
rupt-Routine (Unterbrechungsprogramm) zu vorbestimmten
Zeitpunkten ausgeführt, die in Abhängigkeit von der Zeit
oder in Synchronisation mit dem Motordrehzyklus berechnet
werden. Der Korrekturwert kann in einem "Background-Job"
berechnet werden. Da der Veränderungsbereich des Korrekturwertes
vergleichsweise klein bezüglich der Variation des
grundlegenden Ansaugvolumenverhältnisses ist, wird eine
kleinere Speicherkapazität auch dann benötigt, wenn der
Korrekturwert in Form einer zweidimensionalen Tabelle abgespeichert
wird. In diesem Fall kann die Speicherkapazität
zum Einstellen der zweidimensionalen Tabelle kleingehalten
werden, wobei dennoch eine ausreichend hohe Präzision bei
der Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erreicht
wird.
Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind
Gegenstand der neben- und untergeordneten Patentansprüche.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm des bevorzugten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen
Kraftstoffzufuhrsteuersystems;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Details einer Steuereinheit
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
des Kraftstoffzufuhrsteuersystems gemäß
Fig. 1;
Fig. 3 ein Flußdiagramm einer Routine zum Berechnen
eines Ansaugluftdruckes auf der Grundlage
eines den Ansaugluftdruck anzeigenden Signals
eines Ansaugluftdrucksensors;
Fig. 4(A) und 4(B) Flußdiagramme der Abfolge einer Interrupt-
Routine zum Berechnen der Kraftstoffeinspritz
menge;
Fig. 5(A) und 5(B) Flußdiagramme einer Interrupt-
Routine zum Einstellen des Lastverhältnisses,
das den Motorleerlauf steuert, und zum Annehmen
einer Höhe für die höhenabhängige Korrektur
der Kraftstoffzufuhrmenge;
Fig. 6 ein Flußdiagramm einer Interrupt-Routine zum
Berechnen eines Luft/Kraftstoff-Verhältnis-
Rückkopplungskorrekturkoeffizienten auf der
Grundlage einer Sauerstoffkonzentration in dem
Abgas;
Fig. 7(A) und 7(B) Flußdiagramme der Abfolge eines "Background-
Job", der durch die Steuereinheit gemäß Fig. 2
ausgeführt wird;
Fig. 8 ein Flußdiagramm einer Routine zum Berechnen
einer mittleren angenommenen Höhe;
Fig. 9 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem
Luft/Kraftstoff-Verhältnis, der grundlegenden
Kraftstoffeinspritzmenge Tp und einem Drossel
ventilwinkel;
Fig. 10 eine graphische Darstellung eines grundlegenden
Ansaugvolumenverhältnisses bezogen auf den
Ansaugluftdruck, die experimentell erhalten
worden ist;
Fig. 11 eine graphische Darstellung eines experimentell
erhaltenen Ansaugvolumenverhältniskorrekturwertes
bezogen auf die Motordrehzahl;
Fig. 12 eine graphische Darstellung eines experimentell
erhaltenen Ansaugvolumenverhältnisses;
und
Fig. 13 eine graphische Darstellung einer experimentell
erhaltenen grundlegenden Kraftstoff
einspritzmenge.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und
insbesondere auf Fig. 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Kraftstoffzufuhrsteuersystems gemäß der vorliegenden
Erfindung unter Bezugnahme auf die Kraftstoffzufuhrsteuerung
eines Motors mit Kraftstoffeinspritzung erläutert. Der Einspritzmotor
1 hat ein Luftansaugsystem mit einem Luftfilter
2, einer Ansaugröhre 3, einer Drosselkammer 4 und einem
Einlaßkrümmer 5. Ein Ansauglufttemperaturfühler 6 liegt im
Luftfilter 2 zum Überwachen der Temperatur der Ansaugluft
zum Erzeugen eines die Ansauglufttemperatur anzeigenden Si
gnales.
Ein Drosselventil 7 liegt drehbar innerhalb der Drosselkammer
4 zum Einstellen der Querschnittsfläche des Ansaugluftweges
in Abhängigkeit von dem Grad des Niederdrückens
des Gaspedals (nicht dargestellt). Ein Drosselwinkelfühler 8
ist dem Drosselventil 7 zugeordnet, um die Winkellage des
Drosselventils zu überwachen und um ein den Drosselventil
anzeigendes Signal TVO zu erzeugen. Der Drosselwinkelfühler
8 beinhaltet einen Leerlaufschalter 8A, mit dem die Drosselventilwinkellage
in ihrer im wesentlichen geschlossenen Lage
erfaßbar ist. In der Praxis bleibt der Leerlaufschalter 8A
ausgeschaltet, wenn der Drosselventilöffnungswinkel größer
als ein vorbestimmtes Motorleerlaufkriterium ist, und ist
eingeschaltet, wenn der Drosselventilöffnungswinkel kleiner
oder gleich dem Motorleerlaufkriterium ist. Ein Ansaugluftdrucksensor
9 liegt in der Ansaugröhre 3 strömungsmäßig
hinter dem Drosselventil 7 zum Überwachen des Druckes des
Ansaugluftflusses durch das Drosselventil 7 zum Erzeugen
eines den Ansaugluftdruck anzeigenden Signales.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Mehrzahl von
Kraftstoffeinspritzventilen (lediglich eines ist dargestellt)
10 vorgesehen, die in den jeweiligen Verzweigungswegen
des Ansaugkrümmers 5 liegen, um eine gesteuerte Kraftstoffeinspritzmenge
für den jeweils zugeordneten Motorzylinder
einzuspritzen. Jedes Kraftstoffeinspritzventil 10 ist
mit einer Steuereinheit 11, die einen Mikroprozessor enthält,
verbunden. Die Steuereinheit 11 erzeugt Kraftstoffeinspritzpulse
für jedes Kraftstoffeinspritzventil 10 zu
gesteuerten Zeitpunkten in Synchronisation mit dem Motordrehzyklus
zum Ausführen der Kraftstoffeinspritzung.
Die Steuereinheit 11 ist gleichfalls mit einem Motorkühlmitteltemperatursensor
12 verbunden, der in eine Motorkühlmittelkammer
des Motorblockes eingesetzt ist, um die Temperatur
des Motorkühlmittels zu überwachen und um ein die
Motorkühlmitteltemperatur anzeigendes Signal Tw zu erzeugen.
Die Steuereinheit 11 ist ferner mit einem Sauerstoffühler 14
verbunden, der innerhalb eines Abgasweges 13 des Motores
liegt. Der Sauerstoffühler 14 überwacht die Sauerstoffkonzentration
in dem Abgas, das durch den Abgasweg 13 fließt,
um ein die Sauerstoffkonzentration anzeigendes Signal zu
erzeugen. Die Steuereinheit ist ferner mit einem Kurbelwinkelfühler
15, einem Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 16 und
einem Neutralschalter für das Getriebe 17 verbunden. Der
Kurbelwinkelfühler 15 überwacht den Kurbelwinkel der Kurbelwelle
und erzeugt daher ein Winkelsignal für den Motorumdrehungszyklus,
um ein Kurbelbezugssignal Rref zu jeder vorbestimmten
Winkellage zu erzeugen, wie beispielsweise bei
einer Kurbelwinkellage von 70° vor dem oberen Totpunkt
(BTDC), und erzeugt ferner ein Kurbelpositionssignal oder
Kurbellagesignal für jeden vorbestimmten Winkel von beispielsweise
1° der Motorumdrehung. Der Getriebeneutralschalter
17 erfaßt die Einstellung einer Neutrallage eines Leistungsgetriebes
(nicht dargestellt) und erzeugt ausgangsseitig
ein die neutrale Getriebelage darstellendes Signal NT
mit hohem Pegel.
Ferner empfängt die Steuereinheit 11 das die Ansauglufttemperatur
anzeigende Signal von dem Ansauglufttemperatursensor
6 und das die Drosselwinkellage anzeigende Signal von
dem Drosselwinkelfühler 8, dem Leerlaufschalter 8A und dem
Ansaugluftdruckfühler 9.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Hilfsluftweg
18 zu dem Luftansaugsystem vorgesehen, der parallel zum
Drosselventil 7 zum Zuführen einer Hilfsluft vorgesehen ist.
Ein für die Einstellung der Drehzahl dienendes Hilfsluftstromsteuerventil
19 liegt in dem Hilfsluftweg 18. Das
Hilfsluftflußsteuerventil 19 ist ferner mit der Steuereinheit
11 verbunden, um ein Leerlaufdrehzahlsteuersignal zu
empfangen, das ein Pulszug ist, der eine Ein- und Aus-Zeitdauer
aufweist, die veränderlich in Abhängigkeit von dem
Motorantriebsverhältnis sind, um das Lastverhältnis der
eingeschalteten Zeitdauer des Hilfsluftflußsteuerventiles 19
einzustellen. Daher kann durch das Leerlaufdrehzahlsteuersignal
während dessen Vorliegen die Motordrehzahl eingestellt
werden.
Allgemein beinhaltet die Steuereinheit 11 eine CPU 101, ein
RAM 102, ein ROM 103 und eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle
104. Die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 104 hat einen Analog-
Digital (A/D)-Wandler 105, einen Motordrehzahlzähler 106 und
eine Kraftstoffeinspritzsignalausgabeschaltung 107. Der A/D-
Wandler 105 dient zum Umwandeln von analog vorliegenden
Eingangssignalen, wie beispielsweise dem die Ansauglufttemperatur
anzeigenden Signal Ta von dem Ansauglufttemperaturfühler
6, dem die Kühlmitteltemperatur anzeigenden Signal Tw
von dem Motorkühlmitteltemperaturfühler 12, dem die Sauerstoffkonzentration
anzeigenden Signal O₂, einem die Fahrzeuggeschwindigkeit
anzeigenden Signal VSP des Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler
16 usw. Der Motordrehzahlzähler 106
zählt Taktpulse zum Messen des Intervalls des Auftretens des
Kurbelbezugssignales Rref zum Erzeugen von Motordrehzahldaten
N auf der Grundlage des Kehrwertes der gemessenen
Zeitdauer. Die Kraftstoffeinspritzsignalausgabeschaltung 107
beinhaltet ein Zwischenregister, dem die Kraftstoffeinspritzpulsbreite
für die jeweiligen Kraftstoffeinspritzventile
10 eingegeben werden und das ein Treibersignal für das
Kraftstoffeinspritzsignal zu gesteuerten Zeitpunkten ausgangsseitig
erzeugt, das auf der Grundlage der eingestellten
Kraftstoffeinspritzpulsbreite und den vorbestimmten Ansaugventilöffnungszeiten
berechnet wird.
Einzelheiten der genauen Form der Bauweise der Steuereinheit
werden nachfolgend von Zeit zu Zeit bei der Erläuterung des
bevorzugten Verfahrens zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung
mittels der Steuereinheit erläutert. Das Verfahren
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 13 dis
kutiert.
Fig. 3 zeigt eine Routine zum Berechnen von Ansaugluftdruckdaten
PB auf der Grundlage des den Ansaugluftdruck anzeigenden
Signales VPB, das ein Spannungssignal ist, das sich in
Abhängigkeit von der Größe des Ansaugluftdruckes ändert. Die
in Fig. 3 gezeigte Routine wird alle 4 ms getriggert und
ausgeführt, wobei ein "Background-Job" unterbrochen wird,
der eine Routine enthalten kann, um die Triggerzeitpunkte
von verschiedenen Interrupt-Routinen zu steuern, worauf
nachfolgend eingegangen wird.
Unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung der Routine gemäß
Fig. 3 wird das den Ansaugluftdruck anzeigende Signal
VPB beim Schritt S 1 ausgelesen. Dann wird auf eine Ansaugluftdrucktabelle
110, die in dem ROM 103 in Form einer eindimensionalen
Tabelle abgespeichert ist, bei einem Schritt S 2
Zugriff genommen. Bei dem Schritt S 2 wird ein Tabellenzugriff
mittels des den Ansaugluftdruck anzeigenden Signales VPB
durchgeführt, um Ansaugluftdruckdaten PB zu erzeugen. Nach
dem Erzeugen der Ansaugluftdruckdaten PB (mmHg) geht das
Verfahren zurück zum "Background-Job".
Die Fig. 4(A) und 4(B) zeigen eine Abfolge der Berechnungsroutine
für die Kraftstoffeinspritzmenge Ti, die alle 10 ms
ausgeführt wird. Unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung
werden Eingangssensorsignale mit dem den Drosselventil anzeigenden
Signal TVO beim Schritt S 11 ausgelesen. Beim
Schritt S 11 werden gleichfalls Ansaugluftdruckdaten PB, die
durch die Routine gemäß Fig. 3 berechnet werden, ausgelesen.
Bei einem Schritt S 12 wird eine Drosselventilwinkelverstellrate
DELTA TVO berechnet. In der Praxis wird die Drossel
winkelverstellrate DELTA TVO durch Vergleich des den
Drosselwinkel anzeigenden Signalwertes TVO, der beim Schritt
S 11 gelesen wurde, mit dem den Drosselwinkel anzeigenden
Signalwert, der in dem unmittelbar vorhergehenden Ausführungszyklus
gelesen wurde, berechnet. Zu diesem Zweck hat
das RAM 102 eine Speicheradresse 111 zum Speichern des den
Drosselwinkel anzeigenden Signalwertes TVO zur Verwendung
bei der Berechnung der Drosselwinkelverstellrate DELTA TVO
beim nächsten Ausführungszyklus. Daher wird am Ende des Verfahrens
bei dem Schritt S 12 der Inhalt der TVO-speichernden
Speicheradresse 111 durch den den Drosselwinkel anzeigenden
Signalwert, der bei dem Schritt S 11 gelesen wird, auf den
neuesten Stand gebracht. Dann wird die Drosselwinkelverstellrate
DELTA TVO mit einem Beschleunigungsschwellenwert
und mit einem Verzögerungsschwellenwert verglichen, um zu
bestimmen, ob eine Beschleunigung oder Verzögerung des
Motors gewünscht ist oder nicht, was beim Schritt S 13 ge
schieht.
Wenn die Drosselwinkelverstellrate DELTA TVO größer oder
gleich bezogen auf den Beschleunigungsschwellenwert oder
kleiner als der Verzögerungsschwellenwert ist, was beim
Schritt S 13 überprüft wird, so wird eine weitere Prüfung
beim Schritt S 14 ausgeführt, ob der momentane Zyklus der
erste Zyklus ist, bei dem eine gewünschte Beschleunigung
oder Verzögerung erfaßt wird. Um diese Beurteilung zu ermöglichen,
wird eine Flagge FLACC in einem Flaggenregister 112
in der CPU 101 gesetzt, wenn zum erstenmal eine gewünschte
Beschleunigung oder Verzögerung erfaßt wird. Obwohl keine
Routine des Rücksetzens der FLACC-Flagge in dem Flaggenregister
112 gezeigt ist, kann es wünschenswert sein, die
FLACC-Flagge nach einer vorbestimmten Zeitdauer der Beendigung
der gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung rückzusetzen.
Wenn erstmals beim Schritt S 15 eine gewünschte Beschleunigung
oder Verzögerung erfaßt wird, wird ein Zeitgeber 113
zum Messen einer Zeitdauer, während der eine gewünschte Beschleunigung
oder Verzögerung aufrechterhalten wird, rückgesetzt,
um einen Zeitgeberwert TACC auf null (0) zu löschen.
Nach dem Schritt S 14 wird eine Flagge FALT in einem
Flaggenregister 114 in dem Schritt S 16 rückgesetzt, die
einen lernbereiten Zustand für eine geschätzte Höhe in Abhängigkeit
vom Motorbetriebszustand anzeigt und im rückgesetzten
Zustand einen nicht-lernbereiten Zustand anzeigt.
Wenn andererseits nicht der Wunsch nach einer Beschleunigung
oder Verzögerung gemäß der Prüfung beim Schritt S 13 erfaßt
wird, oder wenn die FLACC-Flagge des FLACC-Flaggenregisters
gemäß Schritt S 14 überprüft wird, wird der Zeitgeberwert
TACC des TACC-Zeitgebers 113 um 1 beim Schritt S 17 inkrementiert.
Daraufhin wird der Zeitgeberwert TACC mit einem eine
Verzögerungszeit darstellenden Bezugswert TDEL verglichen,
die eine Verzögerungszeit zwischen dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt
und dem Zeitpunkt der Zufuhr von Kraftstoff zu dem
Motorzylinder darstellt, was bei Schritt S 18 geschieht. Dementsprechend
ist der die Zeit darstellende Bezugswert TDEL
in Abhängigkeit von den Zerstäubungscharakteristika des
Kraftstoffes veränderlich. Wenn der Zeitgeberwert TACC größer
als der die Zeit anzeigende Bezugswert TDEL ist, geht
das Verfahren zum Schritt S 16. Wenn andererseits der Zeitgeberwert
TACC kleiner oder gleich dem die Zeit anzeigenden
Bezugswert ist, wird die Flagge FALT bei einem Schritt S 19
gesetzt.
Nach einem der Schritte S 16 und S 19 geht das Verfahren zu
einem Schritt S 20 in Fig. 4(B). Bei dem Schritt S 20 wird ein
grundlegendes Ansaugvolumenverhältnis ETAvo (%) in Abhängigkeit
von den Ansaugluftdruckdaten PB berechnet. Die experimentell
berechnete Beziehung zwischen dem Ansaugluftdruck PB
und dem Ansaugvolumenverhältnis ETAvo ist in Fig. 10 gezeigt.
Um das grundlegende Ansaugvolumenverhältnis ETAvo zu
berechnen, wird eine eindimensionale Tabelle in dem Speicherblock
115 des ROM 103 eingespeichert, wobei dieser Spei
cherblock nachfolgend als ETAvo-Tabelle bezeichnet wird. Bei
einem Schritt S 21 wird ein vom Motorzustand abhängiger volumetrischer
Wirkungsgradkorrekturkoeffizient KALT, der nachfolgend
als KFLAT-Korrekturkoeffizient bezeichnet wird, und
ein höhenabhängiger Korrekturkoeffizient KALT, der nachfolgend
als KALT-Korrekturkoeffizient bezeichnet wird, ausgelesen.
Daraufhin wird bei einem Schritt S 22 das Ansaugvolumenverhältnis
QCYL durch folgende Gleichung errechnet:
QCYL = ETAvo × KFLAT × KALT
Nach dem Schritt 22, bei dem der Ansaugvolumenwirkungsgrad
bzw. das Ansaugvolumenverhältnis QCYL berechnet wird, wird
bei einem Schritt S 23 der Ansauglufttemperatursignalwert Ta
ausgelesen. Bei einem Schritt S 23 wird gleichfalls ein von
der Ansauglufttemperatur abhängiger Korrekturkoeffizient
KTA, der nachfolgend als KTA-Korrekturkoeffizient bezeichnet
wird, berechnet. Im praktischen Ausführungsbeispiel wird die
Berechnung des von der Ansauglufttemperatur abhängigen
Korrekturkoeffizienten KTA mittels einer Tabelle ausgeführt,
auf die mittels einer Speicheradresse 116 des ROM 103 zugegriffen
wird, wobei in dieser Tabelle der von der Ansauglufttemperatur
abhängige Korrekturkoeffizient KTA bezüglich
der Ansauglufttemperatur Ta abgespeichert ist.
Eine grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp wird beim
Schritt S 24 gemäß folgender Gleichung berechnet:
Tp = Kcon × PB × QCYL × KTA
Beim Schritt S 25 werden ein Korrekturkoeffizient COEF, der
einen Beschleunigungsanreichungskorrekturkoeffizienten,
einen Korrekturkoeffizienten für die Anreicherung bei kaltem
Motor und dgl. beinhaltet und ein Batteriespannungskompensationskorrekturwert
Ts berechnet. Die Berechnung des
Korrekturkoeffizienten COEF wird in einer an sich im Stand
der Technik bekannten Weise durchgeführt, die nicht weiter
erläutert werden muß. Bei einem Schritt S 26 wird ein vom
Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängiger Rückkopplungskorrekturkoeffizient
KLAMBDA, der nachfolgend als KLAMBDA-
Korrekturkoeffizient bezeichnet wird, ausgelesen. Ferner
wird ein Lernkorrekturkoeffizient KLRN ausgelesen, der durch
ein nachfolgend erläutertes Lernverfahren ermittelt wird und
nachfolgend als KLRN-Korrekturkoeffizient bezeichnet wird.
Daraufhin wird beim Schritt S 27 die Kraftstoffeinspritzmenge
Ti gemäß folgender Gleichung berechnet:
Ti = Tp × KLAMBDA × KLRN × COEF + Ts
Die Steuereinheit 11 erzeugt Kraftstoffeinspritzpulse mit
einer Pulsbreite entsprechend der Kraftstoffeinspritzmenge
Ti und speichert Kraftstoffeinspritzpulse in dem Zwischenregister
in der Kraftstoffeinspritzsignalausgabeschaltung
107.
Die Fig. 5(A) und 5(B) zeigen Abfolgen einer Routine zum
Ableiten eines Leerlaufdrehzahlsteuerpulssignals und zum
Schätzen der Höhe. Die dargestellte Routine gemäß den
Fig. 5(A) und 5(B) wird alle 10 ms ausgeführt. Die Triggerzeitpunkte
dieser Routine sind in ihrer Phase um 5 ms bezüglich
der Routine gemäß den Fig. 4(A) und Fig. 4(B) verschoben,
so daß sich diese Programmroutinen nicht miteinander
überschneiden oder einander beeinträchtigen.
Unmittelbar nach dem Beginn der Ausführung wird ein Signalpegel
des Leerlaufschaltsignal SIDL von dem Leerlaufschalter
8a beim Schritt S 31 ausgelesen. Dann wird der Leerlaufschaltsignalpegel
SIDL überprüft, ob dieser eins (1) ist,
was einen Motorleerlaufzustand darstellt, oder ob dies nicht
der Fall ist, wobei diese Überprüfung beim Schritt S 32
durchgeführt wird. Wenn der Leerlaufschaltsignalpegel SIDL
null (0) ist, was sich bei der Prüfung gemäß Schritt S 32
ergibt und damit angezeigt wird, daß der Motor nicht in
einem Leerlaufzustand ist, wird eine Hilfsluftflußrate ISCL
mit einem gegebenen Festwert eingestellt, die auf der Grundlage
eines vorbestimmten Hilfsluftsteuerparameters, wie beispielsweise
der Motorkühlmitteltemperatur Tw bei einem
Schritt S 33 eingestellt wird. Wenn andererseits die Überprüfung
beim Schritt S 32 ergibt, daß der Leerlaufschaltsignalpegel
SIDL eins ist und somit einen Motorleerlaufzustand
darstellt, so wird der Motorbetriebszustand bei einem
Schritt S 34 daraufhin überprüft, ob ein vorbestimmter Rückkopplungssteuerzustand,
der nachfolgend als ISC-Zustand bezeichnet
wird, erfüllt ist oder nicht. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel werden die Motordrehzahldaten N, die
Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten VSP und das die Neutralstellung
des Getriebes mit einem hohen Pegel anzeigende
Schaltsignal NT als bestimmende Parameter des ISC-Zustandes
ausgewählt. Insbesondere ist nämlich der ISC-Zustand erfüllt,
wenn die Motordrehzahldaten N kleiner oder gleich als
ein Leerlaufdrehzahlkriterium sind, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten
VSP kleiner als ein unteres Fahrzeuggeschwindigkeitskriterium
von beispielsweise 8 km/h sind und
wenn der Schaltsignalpegel für die neutrale Getriebestellung
hoch ist.
Wenn der ISC-Zustand nicht erfüllt ist, was sich bei der
Überprüfung bei Schritt S 34 ergibt, wird das Steuersignal
für den Hilfsluftfluß ISCL auf einen Rückkopplungssteuerwert
F.B. eingestellt, der zur Reduktion der Differenz
zwischen der tatsächlichen Motordrehzahl und einer Soll-
Motordrehzahl dient, wobei dieser Wert auf der Grundlage der
Motorkühlmitteltemperatur bei einem Schritt S 35 berechnet
wird. Wenn andererseits der ISC-Zustand gemäß der Überprüfung
bei Schritt S 34 erfüllt ist, wird eine Zusatzsteuerungshilfsluftflußrate
ISCBCV auf einen Wert eingestellt,
der auf der Grundlage der die Motordrehzahl anzeigenden
Daten N und der Ansauglufttemperatur Ta ermittelt ist, um
eine Zusatzsteuerung zum Beibehalten des Unterdruckes in dem
Ansaugkrümmer auf einem konstanten Wert durchzuführen, was
bei einem Schritt S 36 geschieht. Wie in dem Block gemäß
Schritt S 36 in Fig. 5(A) zu sehen ist, ist die Hilfsluftflußrate
(m³/h) grundsätzlich auf der Grundlage der die
Motordrehzahl anzeigenden Daten N berechnet und wird mittels
eines Korrekturkoeffizienten (%) korrigiert, der auf der
Grundlage der Ansauglufttemperatur Ta berechnet wird.
Bei einem Schritt S 37 wird eine stabile Motorhilfsluftflußrate
ISCE bei einem Wert berechnet, der ein Absterben des
Motors verhindert und einen stabilen Motorzustand beibehält.
Daraufhin wird die stabile Motorhilfsluftflußrate ISCE mit
der Zusatzsteuerungshilfsluftflußrate ISCBCV bei einem
Schritt S 38 verglichen. Wenn die Zusatzsteuerungshilfsluftflußrate
ISCBCV größer oder gleich als die stabile Motorhilfsluftflußrate
ISCE ist, wird die Zusatzsteuerungshilfsluftflußrate
ISCBCV bei einem Schritt S 39 als Hilfsluftsteuersignalwert
ISCL gesetzt. Wenn andererseits die stabile
Motorhilfsluftflußrate ISCE größer als die Zusatzsteuerungshilfsluftflußrate
ISCBCV ist, wird der Hilfsluftsteuersignalwert
ISCL auf den Wert der stabilen Motorhilfsluftflußrate
ISCE bei einem Schritt S 40 gesetzt.
Nach einem der Schritte S 39 und S 40 wird die FALT-Flagge bei
einem Schritt S 41 überprüft. Wenn bei dieser Überprüfung bei
Schritt S 41 erfaßt wird, daß die FALT-Flagge gesetzt ist,
wird der Ansaugluftdruck PBD während der Verzögerung in Abhängigkeit
von den die Motordrehzahl anzeigenden Daten N bei
einem Schritt S42 berechnet, wobei dieser Ansaugluftdruck
nachfolgend als Verzögerungsansaugluftdruck bezeichnet wird.
In der Praxis wird der Verzögerungsansaugluftdruck PBD in
einer eindimensionalen Tabelle in einem Speicherblock 117 in
dem ROM 103 gespeichert. Auf die PBD-Tabelle wird mit den
die Motordrehzahl anzeigenden Daten N zugegriffen. Daraufhin
wird eine Differenz des Ansaugluftdruckes PB und des Verzögerungsansaugluftdruckes
PBD bei einem Schritt S 43 berechnet,
wobei diese Differenz nachfolgend als Druckdifferenzdaten
DELTA BOOST bezeichnet wird. Unter Verwenden dieser
Druckdifferenzdaten DELTA BOOST gemäß Schritt S 43 werden
geschätzte Höhendaten ALT₀ (m) berechnet. Die geschätzten
Höhendaten ALT₀ sind in Form einer Tabelle in einem Speicherblock
118 abgespeichert, so daß auf diese mit den Druckdifferenzdaten
DELTA BOOST zugegriffen werden kann.
Nach einem der Schritte S 33, S 35 und S 44 oder in dem Fall,
daß die Überprüfung bei Schritt S 41 ergibt, daß die FALT-
Flagge nicht gesetzt ist, wird eine Hilfsluftsteuerpulsbreite
ISCDY berechnet, die das Lastverhältnis der geöffneten
Zeitdauer zu der geschlossenen Zeitdauer des Hilfsluftsteuerventiles
19 angibt, wobei diese Berechnung auf der
Grundlage des Hilfsluftsteuersignalwertes bei einem Schritt
S 45 erfolgt.
Fig. 6 zeigt eine Routine zum Berechnen des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten
KLAMBDA. Der Rückkopplungskorrekturkoeffizient
KLAMBDA besteht aus einer proportionalen (P)
Komponente und aus einer integralen (I) Komponente. Die dargestellte
Routine wird zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt getriggert,
um regelmäßig den Rückkopplungssteuerkoeffizienten
KLAMBDA auf den neuesten Stand zu bringen. Bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel wird der Triggerzeitpunkt der dargestellten
Routine in Synchronisation mit dem Motorumdrehungszyklus
ermittelt. Der Rückkopplungssteuerkoeffizient KLAMBDA
ist in einem Speicherblock 118 gesteuert und wird zyklisch
während einer Zeitdauer auf den neuesten Stand gebracht,
während der eine Rückkopplungssteuerung ausgeführt wird.
Bei einem Schritt S 51 wird der Motorbetriebszustand daraufhin
überprüft, ob er eine vorbestimmte Bedingung für die
Durchführung des vom Luft/Kraftstoff-Verhältnis abhängigen
Rückkopplungssteuerung der Kraftstoffversorgung erfüllt. In
der Praxis wird eine Routine (nicht dargestellt) ausgeführt,
mit der die Steuerbetriebsart zwischen einer Rückkopplungssteuerbetriebsart
und einer Steuerbetriebsart mit offener
Regelschleife auf der Grundlage des Motorbetriebszustandes
umschaltet. Grundsätzlich findet die Rückkopplungssteuerung
des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses statt, während der Motor
unter Last und bei niedriger Drehzahl betrieben wird, während
die Steuerung mit offener Regelschleife ansonsten
durchgeführt wird. Zum selektiven Ausführen der Rückkopplungssteuerung
und der Steuerung mit offener Regelschleife
wird die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp als Parameter
für die Erfassung des Motorbetriebszustandes verwendet.
Zum Unterscheiden der Motorbetriebszustände ist eine
Tabelle in einem geeigneten Speicherblock des ROM abgespeichert,
in der ein den Rückkopplungszustand anzeigendes Kriterium
Tpref abgespeichert ist. Auf die Tabelle wird mittels
der Motordrehzahl N zugegriffen. Die den Rückkopplungszustand
anzeigenden Kriterien, die in der Tabelle gespeichert
sind, werden experimentell erhalten und definieren einen
Motorbetriebszustand zum Durchführen der Rückkopplungs
steuerung.
Die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp, die berechnet
worden ist, wird dann mit dem den Rückkopplungszustand anzeigenden
Kriterium Tpref verglichen. Wenn die grundlegende
Kraftstoffeinspritzmenge Tp kleiner oder gleich bezogen auf
das den Rückkopplungszustand anzeigende Kriterium Tpref ist,
wird ein Verzögerungszeitgeber in der Steuereinheit, der an
einen Taktgenerator angeschlossen ist, rückgesetzt, um den
Verzögerungszeitgeberwert zu löschen. Wenn andererseits die
grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge Tp größer als das den
Rückkopplungszustand anzeigende Kriterium Tpref ist, wird
der Verzögerungszeitgeberwert TDELAY gelesen und mit einem
Zeitgeberwert Tref verglichen. Wenn der Verzögerungszeitgeberwert
TDELAY kleiner oder gleich bezüglich des Zeitgeberwertes
Tref ist, werden die Motordrehzahldaten N gelesen
und mit einem Motordrehzahlbezugswert Nref verglichen.
Der Motordrehzahlbezugswert Nref stellt das Motordrehzahlkriterium
zwischen einem hohen Motordrehzahlbereich und
einem niedrigen Motordrehzahlbereich dar. In der Praxis wird
der Motordrehzahlbezugswert Nref auf einen Wert entsprechend
einem Hoch/Niedrig-Motordrehzahlkriterium von beispielsweise
3800 UpM eingestellt. Wenn die die Motordrehzahl anzeigende
Date N kleiner ist als der Motordrehzahlbezugswert Nref oder
aber nach dem Schritt 1106 wird eine den Rückkopplungszustand
anzeigende Flagge FLFEEDBACK gesetzt, die in einem
Flaggenregister 119 in der Steuereinheit 100 ist. Wenn der
Verzögerungszeitgeberwert tDELAY größer ist als der Zeitgeberbezugswert
tref, wird die den Rückkopplungszustand anzeigende
Flagge FLFEEDBACK gesetzt.
Ein Springen in der Auswahl der Steuerbetriebsart kann durch
Vorsehen des Verzögerungszeitgebers zum Schalten der Betriebsart
der Steuerung zwischen der Rückkopplungsbetriebsart
und der Steuerbetriebsart mit offener Regelschleife erfolgreich
verhindert werden. Ferner kann durch Vorsehen des
Verzögerungszeitgebers für das Verzögern des Schaltzeitpunktes
der Steuerbetriebsart von der Rückkopplungssteuerung zu
der Steuerung mit offener Regelschleife die Rückkopplungssteuerung
für eine Zeitdauer beibehalten werden, die der
Zeitdauer entspricht, die durch den Bezugswert definiert
ist. Dies verlängert die Zeitdauer zum Durchführen der Rückkopplungssteuerung
und zum Durchführen des Lernens.
Daher wird bei einem Schritt S 51 eine den Rückkopplungszustand
anzeigende Flagge FLFEEDBACK überprüft. Wenn die den
Rückkopplungszustand anzeigende Flagge FLFEEDBACK nicht gesetzt
ist, was sich aus der Überprüfung beim Schritt S 51
ergibt, so bedeutet dies, daß die weitergehende Steuerbetriebsart
die offene Regelschleife ist. Daher geht das Verfahren
direkt zum Ende. Da bei dieser Gelegenheit der Rückkopplungskorrekturkoeffizient
KLAMBDA nicht auf den neuesten
Stand gebracht ist, wird der Inhalt des Speicherblocks 118
zum Speichern des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten unverändert
beibehalten.
Wenn die den Rückkopplungszustand anzeigende Flagge
FLFEEDBACK beim Schritt S 51 gesetzt wird, wird das die
Sauerstoffkonzentration anzeigende Signal 0₂ von dem Sauer
stoffühler 14 bei einem Schritt S 52 gelesen. Der die Sauerstoffkonzentration
anzeigende Signalwert 0₂ wird daraufhin
mit einem vorbestimmten Fett/Mager-Kriterium Vref verglichen,
das einem Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit einem
stöchiometrischen Wert entspricht, was bei einem Schritt S 53
geschieht. In der Praxis wird bei diesem Verfahren eine Beurteilung
dahingehend ausgeführt, daß die Luft/Kraftstoff-
Mischung mager ist, wenn der die Sauerstoffkonzentration anzeigende
Signalwert 0₂ kleiner als das Fett/Mager-Kriterium
Vref ist, wobei bei einem Schritt S 54 eine eine magere
Mischung anzeigende Flagge FLLEAN überprüft wird, die in
einem Register 120 für die die magere Mischung anzeigende
Flagge in der Steuereinheit 100 gespeichert ist.
Wenn andererseits die die magere Mischung anzeigende Flagge
FLLEAN gemäß der Überprüfung bei Schritt S 54 gesetzt ist,
wird ein Zählerwert C eines Fehlersensorerfassungszeitgebers
121 in der Steuereinheit 100 um eins (1) bei einem Schritt
S 55 inkrementiert. Der Zählerwert C wird nachfolgend als
Fehlerzeitgeberwert bezeichnet. Der Fehlerzeitgeber C
wird mit einem vorgegebenen Fehlerzeitgeberkriterium C₀ verglichen,
das die hinnehmbare maximale Zeitdauer zum Aufrechterhalten
eines eine magere Mischung anzeigenden O₂-
Sensorsignals darstellt, während dessen der Sauerstoffkühler
20 in einem normalen Zustand bei einem Schritt S 56 arbeitet.
Wenn der Fehlerzeitgeberwert C kleiner als Fehlerzeitgeberkriterium
C₀ ist, wird die die Fett/Mager-Umkehrung anzeigende
Flagge FLINV bei einem Schritt S 57 rückgesetzt. Danach
wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient KLAMBDA durch
Addieren einer gegebenen Integralkonstante (I konstant) bei
einem Schritt S 58 auf den neuesten Stand gebracht. Wenn
andererseits der Fehlerzeitgeberwert C gemäß der Überprüfung
bei Schritt S 56 größer als und gleich bezogen auf das
Fehlerzeitgeberkriterium C₀ ist, wird eine Fehlersensoranzeigeflagge
FLABNORMAL in einem Flaggenregister 123 bei
einem Schritt S 59 gesetzt. Nach dem Setzen der Fehlersensoranzeigeflagge
FLABNORMAL geht das Verfahren zum Ende.
Wenn andererseits gemäß der Überprüfung bei Schritt S 54 die
die magere Mischung anzeigende Flagge FLLEAN nicht gesetzt
ist, was bedeutet, daß das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis
derart eingestellt ist, daß es sich von fett nach mager
ändert, so wird die die Fett/Mager-Umkehrung anzeigende
Flagge FLINV, die in einem Flaggenregister 122 in der
Steuereinheit 100 gesetzt ist, bei einem Schritt S 60 gesetzt.
Danach wird eine eine fette Mischung anzeigende
Flagge FLRICH, die in einem Flaggenregister 124 gesetzt ist,
rückgesetzt und die die magere Mischung anzeigende Flagge
FLLEAN gesetzt, was bei einem Schritt S 61 geschieht. Danach
wird der Fehlerzeitgeberwert C in dem Fehlersensorerfassungszeitgeber
121 rückgesetzt und die Fehlersensoranzeigeflagge
FLABNORMAL rückgesetzt, was bei einem Schritt S 62
geschieht. Dann wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient
KLAMBDA durch Addieren einer Proportionalkonstante (P konstant)
bei einem Schritt S 63 verändert.
Wenn andererseits der die Sauerstoffkonzentration anzeigende
Signalwert 0₂ größer oder gleich bezogen auf das Fett/Mager-
Kriterium Vref gemäß Schritt S 53 ist, wird eine eine fette
Mischung anzeigende Flagge FLRICH, die in einem eine fette
Mischung anzeigenden Flaggenregister 124 in der Steuereinheit
100 gesetzt ist, bei einem Schritt S 64 überprüft.
Wenn die die fette Mischung anzeigende Flagge FLRICH gemäß
der Überprüfung beim Schritt S 64 gesetzt ist, wird der
Zählerwert C des Fehlersensorerfassungszeitgebers 121 in der
Steuereinheit 100 um eins (1) bei einem Schritt S 65 inkrementiert.
Daraufhin wird der Fehlerzeitgeberwert C mit dem
voreingestellten Fehlerzeitgeberkriterium C₀ verglichen, was
bei einem Schritt S 66 geschieht. Wenn der Fehlerzeitgeberwert
C kleiner als das Fehlerzeitgeberkriterium C₀ ist, wird
die die Fett/Mager-Umwandlung anzeigende Flagge FLINV bei
einem Schritt S 67 rückgesetzt. Daraufhin wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient
KLAMBDA durch Subtrahieren der I-
Konstante bei einem Schritt S 68 auf den neuesten Stand ge
bracht.
Wenn andererseits der Fehlerzeitgeberwert C gemäß der Überprüfung
beim Schritt S 66 größer oder gleich dem Fehlerzeitgeberkriterium
C₀ ist, wird die Fehlersensoranzeigeflagge
FLABNORMAL bei einem Schritt S 69 gesetzt. Nach dem Setzen
der Fehlersensoranzeigeflagge FLABNORMAL geht das Verfahren
zum Ende.
Wenn die die fette Mischung anzeigende Flagge FLRICH gemäß
der Überprüfung beim Schritt S 64 nicht gesetzt ist, bedeutet
dies, daß sich das Luft/Kraftstoff-Mischungsverhältnis
gerade von mager nach fett geändert hat, so wird eine die
Fett/Mager-Umwandlung anzeigende Flagge FLINV in einem
Flaggenregister 122 in der Steuereinheit 100 bei einem
Schritt S 70 gesetzt. Danach wird die die magere Mischung anzeigende
Flagge FLLEAN rückgesetzt und die die fette
Mischung anzeigende Flagge FLRICH bei einem Schritt S 71 gesetzt.
Daraufhin wird der Fehlerzeitgeberwert C in dem
Fehlersensorerfassungszeitgeber 121 rückgesetzt und die
Fehlersensoranzeigeflagge FLABNORMAL bei einem Schritt S 72
rückgesetzt. Dann wird der Rückkopplungskorrekturkoeffizient
KLAMBDA durch Subtrahieren der P-Konstante bei einem Schritt
S 73 verändert.
Nach Ablauf einer der Verfahrensschritte S 58, S 59, S 63, S 68,
S 69 und S 73 geht das Verfahren zum Ende.
Es sei angemerkt, daß bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die P-Komponente auf einen Wert eingestellt ist, der erheblich
größer ist als derjenige der I-Komponente.
Die Fig. 7(A) und 7(B) zeigen eine Abfolge einer Routine,
die ein Teil des Hauptprogrammes ist, das durch die Steuereinheit
11 als "Background-Job" auszuführen ist. Die dargestellte
Routine berechnet den KFLAT-Korrekturkoeffizienten,
den KLRN-Korrekturkoeffizienten und einen höhenabhängigen
Korrekturkoeffizienten zur Berechnung einer geschätzten
Höhe.
Bei einem Schritt S 81, der unmittelbar nach dem Beginn der
gezeigten Routine getriggert wird, wird der KFLAT-Korrekturkoeffizient
auf der Grundlage der Motordrehzahldaten N und
der Ansaugluftdruckdaten PB zur Korrektur des grundlegenden
Ansaugvolumenverhältnisses ETAvo berechnet. In der Praxis
sind die KFLAT-Korrekturkoeffizienten in Form einer zweidimensionalen
Tabelle in einem Speicherblock 125 des ROM 102
gespeichert. Daher werden die KFLAT-Korrekturkoeffizienten
durch Zugriff auf die Tabelle mittels der Motordrehzahldaten
N und der Ansaugluftdruckdaten PB ausgelesen.
Die Größe der Variation des Ansaugvolumenverhältnisses bezogen
auf die Variation der Drehzahl ist vergleichsweise
klein. Daher kann der KFLAT-Korrekturkoeffizient als Funktion
des Ansaugluftdruckes PB eingestellt werden. In diesem
Fall kann der Veränderungsbereich des KFLAT-Korrekturkoeffizienten
in der Nähe von eins (1) konzentriert werden.
Daher kann die Anzahl von Unterteilungen für die Speicherung
der Korrekturkoeffizientenwerte zum Erzeugen des KFLAT-
Korrekturkoeffizienten bezogen auf die Drehzahl und den Ansaugluftdruck
klein sein. Da ferner die Verzögerung bei der
Erneuerung des KFLAT-Korrekturkoeffizienten keinen wesentlichen
Fehler verursachen kann, können die Intervalle zum
Auf-den-neuesten-Stand-bringen des KFLAT-Korrekturkoeffizienten
lang genug sein, um innerhalb des "Background-Job"
ausgeführt zu werden. Obwohl die Intervalle des Auf-den-
neuesten-Stand-bringens relativ lang sind, kann die Genauigkeit
bei der Berechnung des Ansaugvolumenverhältnisses oder
Ansaugvolumenwirkungsgrades erheblich verbessert werden
verglichen mit der Art der Berechnung in der eingangs genannten
japanischen Schrift zum Stand der Technik Nr.
58-41 230 (Tokkai), bei der der Korrekturkoeffizient allein
auf der Grundlage der Drehzahl berechnet wird, da der KFLAT-
Korrekturkoeffizient, der in der gezeigten Routine berechnet
wird, nicht nur von den Drehzahldaten N abhängig variabel
ist, sondern ebenfalls von dem Ansaugluftdruck PB abhängt.
Bei einem Schritt S 82 wird der KLRN-Korrekturkoeffizient auf
der Grundlage der Motordrehzahldaten N und der grundlegenden
Kraftstoffeinspritzmenge PB berechnet. Um dies zu ermöglichen,
werden KLRN-Korrekturkoeffizienten in Form einer zweidimensionalen
Tabelle an einer Speicheradresse 126 in einem
RAM 103 gespeichert. Der bei dem Schritt S 82 berechnete
KLRN-Korrekturkoeffizient wird durch Addieren eines vorgegebenen
Wertes verändert, der als Funktion des Mittelwertes
des KLAMBDA-Korrekturkoeffizienten berechnet wird, um den
Inhalt der Adresse des Speicherblockes 126 entsprechend des
momentanen Motorbetriebsbereiches bei einem Schritt S 83 auf
den neuesten Stand zu bringen. In der Praxis wird das Auf-
den-neuesten-Stand-bringen der Werte KLRN(neu) des KLRN-
Korrekturkoeffizienten durch folgende Gleichung durchge
führt:
KLRN(neu) = KLRN + KLAMBDA/M
Hierbei ist M ein gegebener konstanter Wert.
Danach wird die FALT-Flagge bei einem Schritt S 84 überprüft.
Wenn die FALT-Flagge nicht gesetzt ist, geht das Verfahren
zum Ende. Wenn andererseits die FALT-Flagge gesetzt ist, wie
sich aus der Überprüfung beim Schritt S 84 ergibt, wird ein
Fehlerwert DELTA LAMBDAALT bei einem Schritt S 85 berechnet,
der einen Fehler gegenüber einem Bezugs-Luft/Kraftstoff-
Verhältnis (LAMBDA=1) aufgrund der Höhenvariation darstellt.
Bei dem während des Schrittes S 85 ausgeführten Verfahrens
entspricht der Fehlerwert DELTA LAMBDAALT einem Produkt
durch Multiplizieren des Mittelwertes KLAMBDA des modifizierten
KLRN-Korrekturkoeffizienten KLRN(neu) und des
KALT-Korrekturkoeffizienten.
Bei einem Schritt S 86 wird eine Ansaugluftflußratendate Q
durch Multiplizieren der grundlegenden Kraftstoffeinspritzmenge
Tp mit den Motordrehzahldaten N erhalten. Dann wird
auf der Grundlage des Fehlerwertes DELTA LAMBDAALT, der beim
Schritt S 85 berechnet wird, und der beim Schritt S 86 berechneten
Ansaugluftflußratendate Q eine eine Höhe anzeigende
Date ALT₀ von einer zweidimensionalen Tabelle ausgelesen,
die in einem Speicherblock 127 des RAM 103 gespeichert ist.
Wie man erkennt, wird der Fehlerwert DELTA LAMBDAALT mit ansteigender
Höhe, die eine Abnahme der Luftdichte verursacht,
erhöht. Andererseits wird der Fehlerwert DELTA LAMBDAALT mit
zunehmender Ansaugluftflußrate Q abgesenkt. Daher beeinflußt
die Variation der Höhe in einem erheblichen Ausmaß den Fehlerwert
DELTA LAMBDAALT. Aus diesem Grunde nimmt die geschätzte
Höhe ALT₀, die im Schritt S 87 berechnet werden
soll, mit abnehmender Ansaugluftflußrate Q und mit ansteigendem
Fehlerwert DELTA LAMBDAALT zu.
Die geschätzten Höhendaten ALT₀ werden in einem Schieberegister
128 gespeichert.
Während eines Schrittes S 88 wird der Mittelwert der geschätzten
ALT₀ von einer gegebenen Anzahl (i) von zuvor berechneten
geschätzten Höhendaten ALT₀ berechnet. Um dies zu
ermöglichen, wird die Interrupt-Routine gemäß Fig. 8 zu vorgegebenen
Zeitpunkten von beispielsweise 10 s ausgeführt.
Bei der Routine gemäß Fig. 8 wird ein Sortieren der gespeicherten
geschätzten Höhendaten ALT bei einem Schritt S 91
ausgeführt. Das Schieberegister 128 wird nämlich betrieben,
um die geschätzten Höhendaten ALT in der Reihenfolge ihrer
Berechnungszeitpunkte zu sortieren. Es werden nämlich die
jüngsten Daten als ALT₁ und die ältesten Daten als ALTi ge
speichert.
Bei dem Schritt S 88 werden gemittelte Höhendaten gemäß
folgender Gleichung berechnet:
= W₀ × ALT₀ + W₁ × ALT₁ . . . Wi × ALTi
Hierbei sind W₀, W₁ . . . Wi Konstanten. Es gilt:
(W₀ < W₁ . . . < Wi; W₀ + W₁ . . . Wi = 1).
Unter Verwenden der Ansaugluftflußratendate Q, die beim
Schritt S 86 berechnet ist, und der gemittelten Höhendaten
, die beim Schritt S 86 berechnet werden, wird der KALT-
Korrekturkoeffizient beim Schritt S 89 berechnet. Bei dem
Verfahren gemäß Schritt S 89 wird ein Tabellenauslesen einer
zweidimensionalen Tabelle in dem Speicherblock 129 des ROM
102 in Abhängigkeit von der Ansaugluftflußrate Q und der gemittelten
Höhendate ausgeführt.
Man erkennt daher, daß bei ansteigender Höhe der atmosphärische
Druck abnimmt und den Widerstand des Abgases vermindert.
Daher steigt bei ansteigender Höhe das Ansaugvolumenverhältnis
bzw. der Ansaugvolumenwirkungsgrad selbst dann
an, wenn der Ansaugluftdruck gegenüber demjenigen bei einer
niedrigeren Höhe gleich bleibt. Aufgrund dieser Tatsache
wird das dem Motorzylinder zugeführte Luft/Kraftstoff-
Mischungsverhältnis magerer. Andererseits wird der Abgasdruck
bei abnehmender Ansaugluftflußrate geringer und ist daher
einem stärkeren Einfluß bezüglich der Variation des atmosphärischen
Druckes unterworfen. Aus diesem Grunde wird der
KALT-Korrekturkoeffizient derart eingestellt, daß er sich
mit einer höheren Rate erhöht als die gemittelten Höhendaten
ansteigen und als die Ansaugluftflußrate Q abnimmt.
Zusammengefaßt kann festgestellt werden, daß die Kraftstoffeinspritzmenge
bei einer Kraftstoffeinspritzung des
L-Jetronic-Types auf der Grundlage der Motordrehzahl N und
der Ansaugluftflußrate Q berechnet wird. Wie an sich bekannt
ist, wird die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge
folgendermaßen berechnet:
Tp = KCONL × Q/N
Hierbei ist: KCONL=F/A (F/I-Gradient)×1/60×(Anzahl der
Zylinder).
F/A: Kehrwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses;
F/I: Gradient (ms/kg) = l/(Kraftstoffflußrate pro Einspritzung (1)×RHO)
RHO: spezifisches Gewicht von Kraftstoff.
F/I: Gradient (ms/kg) = l/(Kraftstoffflußrate pro Einspritzung (1)×RHO)
RHO: spezifisches Gewicht von Kraftstoff.
Daher kann die Ansaugluftflußrate Q durch folgende Gleichung
festgestellt werden:
Q = ETA = PV/RT
= (Pn × V₀ × ETAv × N)/2Rm × Tm.
Hierbei gilt
Pn = P
V = 1/2 V₀ × ETAv × N
ETAv ist der volumetrische Wirkungsgrad
R = Rm (= 29,27)
T = Tm
PV = nRT × K × M (Gaszustandsgleichung)
V₀: gesamte Gasmenge (M)
Tm: Absoluttemperatur der Ansaugluft T
n: Ansaugluftgewicht K
R: Gaskonstante M T-1.
V = 1/2 V₀ × ETAv × N
ETAv ist der volumetrische Wirkungsgrad
R = Rm (= 29,27)
T = Tm
PV = nRT × K × M (Gaszustandsgleichung)
V₀: gesamte Gasmenge (M)
Tm: Absoluttemperatur der Ansaugluft T
n: Ansaugluftgewicht K
R: Gaskonstante M T-1.
Aus der obigen Gleichung kann die Gleichung zur Berechnung
von Tp folgendermaßen umgeformt werden:
Tp = KCONL × [(N × 60 × V₀)/(2 Rm × Tmref) × Pn × ETAn
× KTA]/N
Hierbei gilt: l/m = KTA/Tmref
Tmref ist eine Bezugstemperatur von beispielsweise 30°C.
KTA ist ein von der Ansauglufttemperatur abhängiger Korrekturkoeffizient,
der 1 wird, wenn die Ansauglufttemperatur
der Bezugstemperatur entspricht und der bei Absenkung bei
Ansauglufttemperatur unterhalb der Bezugstemperatur ansteigt
und bei Ansteigen der Ansauglufttemperatur oberhalb der
Bezugstemperatur abnimmt.
Es soll nun folgende Annahme getroffen werden:
KCOND = KCONL × (60 × V₀)/(2 Rm × 303° K)
Unter dieser Voraussetzung kann die Gleichung zum Berechnen
von Tp folgendermaßen abgeändert werden:
KCOND = KCONL × (60 × V₀)/(2 Rm × 303° K)
ETAv = (Ansaugluftvolumen)/(Zylindervolumen)
= KPB × KFLAT × KALT
= KPB × KFLAT × KALT
KALT = (Ansaugluftvolumen)/(Bezugsansaugluftvolumen)
= (Vro - Vr′)/(Vro - Vr′ref)
= [Vro × (1 - Vr′/Vro)]/[VRO × (1 - Vr′ref/Vro)]
= (Vro - Vr′)/(Vro - Vr′ref)
= [Vro × (1 - Vr′/Vro)]/[VRO × (1 - Vr′ref/Vro)]
Hierbei ist Vro das Zylindervolumen beim unteren Totpunkt;
Vr′ das beim unteren Totpunkt verbleibende Abgasvolumen;
Vr′ref das standardmäßig verbleibende Abgasvolumen
= [1 - 1/E × (Vr′/Vr)]/[1 - 1/E × (Vr′ref/Vr)]
Vr ist das Zylindervolumen beim oberen Totpunkt.
Vr′ das beim unteren Totpunkt verbleibende Abgasvolumen;
Vr′ref das standardmäßig verbleibende Abgasvolumen
= [1 - 1/E × (Vr′/Vr)]/[1 - 1/E × (Vr′ref/Vr)]
Vr ist das Zylindervolumen beim oberen Totpunkt.
Vr = 1/E × Vro
= [1 - 1/E × (Pr/PB)]/[1 - 1/E × (Prref/PB)]
Vr′/Vr = (Pr/PB)1/K
= [1 - 1/E × (Pr/PB)]/[1 - 1/E × (Prref/PB)]
Vr′/Vr = (Pr/PB)1/K
Hierbei gilt:
E: Kompressionsverhältnis;
K: relative Temperatur;
Pr: Abgasdruck (abs)
K: relative Temperatur;
Pr: Abgasdruck (abs)
Wie man aus der obigen Beschreibung erkennt, kann durch Verwenden
des KALT-Korrekturkoeffizienten ein Fehler in der
LAMBDA-Steuerung, ein höhenabhängiger Fehler bezogen auf den
Ansaugluftdruck beim Verzögern oder Beschleunigen bei einer
bestimmten Höhe bezogen auf die Standardhöhe in zufriedenstellender
Weise kompensiert werden, ohne daß man einen Abgasdrucksensor
oder einen Atmosphärendrucksensor benötigt.
Nachfolgend wird Bezug genommen auf die Fig. 11 und 12.
Fig. 11 zeigt Daten, die experimentell unter Verwenden des
gezeigten Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhrsteuersystems
erhalten wurden. Fig. 12 zeigt
Daten, die von Experimenten erhalten wurden, bei denen das
bekannte Kraftstoffzufuhrsteuersystem verwendet wird, das
eine zweidimensionale Tabelle zum Berechnen des volumetrischen
Wirkungsgrades in Abhängigkeit von der Drehzahl und
dem Ansaugluftdruck verwendet. Wie in Fig. 11 gezeigt ist,
ergab sich ein Fehler des volumetrischen Wirkungsgrades während
der Ansaugluftdruckschwankung von -400 mmHg bis
4/4 mmHg bei einer Drehzahl von 800 UpM von 7% des KFALT,
da sich der volumetrische Wirkungsgrad allgemein in Abhängigkeit
von dem Ansaugluftdruck bei im wesentlichen der
gleichen Motordrehzahl aufgrund einer Verzögerung in der
Antwortcharakteristik der Motorbeschleunigung ändert. Andererseits
ändert sich im Falle der Fig. 12 die grundlegende
Kraftstoffeinspritzpulsbreite von 1,71 ms bei -400 mmHg auf
4,35 ms bei 4/4 mmHg und verursacht eine Veränderung von
254% bei einer Drehzahl von 800 UpM. Daher ändert sich bei
Verwenden der zweidimensionalen Tabelle beim Stand der Technik
das Luft/Kraftstoff-Verhältnis weit gegenüber dem Soll-
Wert, wie man in Fig. 9 erkennt.
Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel die grundlegende
Kraftstoffeinspritzpulsbreite Tp auf der Grundlage des Ansaugluftdruckes
und des volumetrischen Wirkungsgrades oder
des Ansaugvolumenverhältnisses berechnet wird, entspricht
die grundlegende Kraftstoffeinspritzpulsbreite genau dem
gewünschten Motorverhalten, wie man von Fig. 13 entnehmen
kann.
Da erfindungsgemäß die Höhe auf der Grundlage des KLRN-
Korrekturkoeffizienten während der Bergfahrt geschätzt werden
kann und auf der Druckdifferenz zwischen dem gespeicherten
Ansaugluftdruck und dem tatsächlichen Ansaugluftdruck
während einer Talfahrt geschätzt werden kann, kann die
Höhe bei jedem Fahrzustand mit ausreichender Genauigkeit
geschätzt werden. Bei ausreichender Präzision der geschätzten
Höhe ist der KALT-Korrekturkoeffizient genau genug, um
den Ansaugvolumenwirkungsgrad oder das Ansaugvolumenverhältnis
präzise einzustellen.
Ferner berechnet das gezeigte Ausführungsbeispiel des Kraftstoffzufuhrsteuersystems
die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge
durch Multiplizieren des Ansaugluftdruckes PB
mittels des Ansaugvolumenwirkungsgrades QCYL, durch Modifizieren
des Produktes von dem von der Ansauglufttemperatur
abhängigen Korrekturfaktor KTA und durch Multiplizieren des
modifizierten Produktes mit der Konstante KCON, so daß der
sich ergebende Wert für die grundlegende Kraftstoffeinspritzmenge
genau genug ist.
Es sei hervorgehoben, daß die Erfindung nicht nur auf eine
spezielle Bauweise des Kraftstoffeinspritzsteuersystems anwendbar
ist, sondern für jegliche Bauweise des Kraftstoffeinspritzsystems
geeignet ist. So kann die Erfindung angewendet
werden auf Steuersysteme, wie sie in den US-Patentanmeldungen
SN 1 71 022 und 1 97 843 vom 18. und 24. März 1988
beschrieben sind.
Claims (10)
1. Verfahren zum Steuern einer einem Verbrennungsmotor zugeführten
Kraftstoffmenge, mit folgenden Verfahrensschritten:
- - Erfassen eines Motorbetriebszustandes einschließlich der Motordrehzahl und des Ansaugluftdruckes;
- - Erhalten eines volumetrischen Wirkungsgrades aufgrund der Drehzahl oder des Ansaugluftdruckes;
- - Ermitteln der Kraftstoffzufuhrmenge aufgrund des volumetrischen Wikrungsgrades;
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des Erhaltens des volumetrischen
Wirkungsgrades folgende Schritte aufweist:
- - Auslesen einer ersten Tabelle für einen Grundwert (ETAVO) des volumetrischen Wirkungsgrades (QZYL) mittels entweder der Drehzahl oder des Ansaugluftdruckes bei einer ersten Frequenz;
- - Auslesen wenigstens einer zweiten, zweidimensionalen Tabelle für wenigstens einen Korrekturwert (KFLAT, KALT) des volumetrischen Wirkungsgrades (QZYL) sowohl mittels der Drehzahl als auch mittels des Ansaugluftdruckes bei einer zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist; und
- - Berechnen des volumetrischen Wirkungsgrades (QZYL) aufgrund des Grundwertes (ETAVO) und des wenigstens einen Korrekturwertes (KFLAT, KALT) des volumetrischen Wirkungsgrades.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des Auslesens der ersten Tabelle für den Grundwert (ETAVO) des volumetrischen Wirkungsgrades durch eine Interrupt-Routine entweder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Ausführen einer vorherigen Interrupt-Routine oder in Synchronisation mit dem Motorzyklus erfolgt, und
daß der Verfahrensschritt des Auslesens der zweiten Tabelle für den wenigstens einen Korrekturwert (KFLAT, KALT) des volumetrischen Wirkungsgrades in einer Background-Routine, die zur Ausführung der Interrupt-Routine unterbrochen werden kann, ausgeführt wird.
daß der Verfahrensschritt des Auslesens der ersten Tabelle für den Grundwert (ETAVO) des volumetrischen Wirkungsgrades durch eine Interrupt-Routine entweder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Ausführen einer vorherigen Interrupt-Routine oder in Synchronisation mit dem Motorzyklus erfolgt, und
daß der Verfahrensschritt des Auslesens der zweiten Tabelle für den wenigstens einen Korrekturwert (KFLAT, KALT) des volumetrischen Wirkungsgrades in einer Background-Routine, die zur Ausführung der Interrupt-Routine unterbrochen werden kann, ausgeführt wird.
3. Vorrichtung zum Steuern einer einem Verbrennungsmotor
zugeführten Kraftstoffmenge, mit folgenden Merkmalen:
- - einer Einrichtung zum Erfassen eines Motorbetriebszustandes einschließlich der Motordrehzahl und des Ansaugluftdruckes;
- - einer Einrichtung zum Erhalten eines volumetrischen Wirkungsgrades aufgrund der Drehzahl und des Ansaugluftdruckes;
- - einer Einrichtung zum Ermitteln der Kraftstoffmenge aufgrund des volumetrischen Wirkungsgrades;
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Erhalten des volumetrischen Wirkungsgrades
folgende Merkmale aufweist:
- - eine Einrichtung zum Auslesen einer ersten Tabelle für einen Grundwert (ETAVO) des volumetrischen Wirkungsgrades (QZYL) mittels entweder der Drehzahl oder des Ansaugluftdruckes bei einer ersten Frequenz;
- - eine Einrichtung zum Auslesen wenigstens einer zweiten, zweidimensionalen Tabelle für wenigstens einen Korrekturwert (KFLAT, KALT] des volumetrischen Wirkungsgrades (QZYL) sowohl mittels der Drehzahl als auch mittels des Ansaugluftdruckes bei einer zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist; und
- - eine Einrichtung zum Berechnen des volumetrischen Wirkungsgrades (QZYL) aufgrund des Grundwertes (ETAVO) und des wenigstens einen Korrekturwertes (KFLAT, KALT) des volumetrischen Wirkungsgrades.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Auslesen der ersten Tabelle für den Grundwert (ETAVO) des volumetrischen Wirkungsgrades mit einer Interrupt-Routine arbeitet, die entweder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Ausführen einer vorherigen Interrupt-Routine oder in Synchronisation mit dem Motorzyklus erfolgt, und
daß die Einrichtung zum Auslesen der zweiten Tabelle für den wenigstens einen Korrekturwert (KFLAT, KALT) des volmetrischen Wirkungsgrades mit einer Background-Routine arbeitet, die zur Ausführung der Interrupt-Routine unterbrochen werden kann.
daß die Einrichtung zum Auslesen der ersten Tabelle für den Grundwert (ETAVO) des volumetrischen Wirkungsgrades mit einer Interrupt-Routine arbeitet, die entweder zu einem vorgegebenen Zeitpunkt nach dem Ausführen einer vorherigen Interrupt-Routine oder in Synchronisation mit dem Motorzyklus erfolgt, und
daß die Einrichtung zum Auslesen der zweiten Tabelle für den wenigstens einen Korrekturwert (KFLAT, KALT) des volmetrischen Wirkungsgrades mit einer Background-Routine arbeitet, die zur Ausführung der Interrupt-Routine unterbrochen werden kann.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet
durch
eine Einrichtung zum Schätzen einer Höhe auf der Grundlage
eines einen vorbestimmten Motorbetriebszustand anzeigenden
Parameters.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Höhe schätzende Einrichtung die Höhe auf
der Grundlage eines von der Motordrehzahl abhängigen
Bezugsdruckes und des momentanen Ansaugluftdruckes ermittelt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Auslesen der zweiten Tabelle
einen ersten Korrekturwert (KALT) auf der Grundlage der
ermittelten Höhe zum Korrigieren der Kraftstoffzufuhrmenge
bestimmt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Motorbetriebszustandserfassungseinrichtung die Ansauglufttemperatur überwacht, und
daß die Einrichtung zum Auslesen der zweiten Tabelle einen zweiten Korrekturwert (KFLAG) auf der Grundlage der Ansauglufttemperatur ermittelt.
daß die Motorbetriebszustandserfassungseinrichtung die Ansauglufttemperatur überwacht, und
daß die Einrichtung zum Auslesen der zweiten Tabelle einen zweiten Korrekturwert (KFLAG) auf der Grundlage der Ansauglufttemperatur ermittelt.
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