DE4328903C2 - Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen a) bis e2) des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1. Eine derartige Steuervorrichtung ist aus der US 4,739,739 bekannt. Hier wird eine Ansteuerzeit für eine Brennstoff-Einspritzereinrichtung entweder auf Grundlage eines Luftfluß-Sensorsignals oder eines Drosselöffnungssignals durchgeführt. Wenn ein Ausfall des Luftflußsensors erfaßt wird, wird eine Einstellung der Ansteuerzeit auf Grundlage des Drosselöffnungssignals durchgeführt.

Die DE 39 90 872 T1 offenbart eine Failsafe-Vorrichtung für einen Temperatursensor. Ein Signal eines Wassertemperatursensors, der die Kühlwassertemperatur einer Brennkraftmaschine erfaßt, wird einem Filterprozeß ausgesetzt. Wenn ein Ausfall des Wassertemperatursensors erfaßt wird, wird der Wert des Wassertemperatursensorsignals auf einen vorgegebenen Wert entsprechend 80°C eingestellt.

Ganz allgemein sind für Brennkraftmaschinen eines Kraftfahrzeugs Steuervorrichtungen vorgesehen, um das Luft- Brennstoff-Verhältnis eines der Maschine zugeführten Brennstoffgemischs in Abhängigkeit von dem Maschinenbetriebszustand optimal zu steuern. Der Maschinenbetriebszustand wird von zumindest einem Sensorsignal angezeigt. Bei derartigen Steuervorrichtungen ist es wichtig, daß durch die Steuerung vermieden wird, daß sich ein Ausgangsdrehmoment der Maschine aufgrund einer fehlerhaften Detektion des Maschinenbetriebszustands verringert, was beispielsweise auftreten kann, wenn das Sensorsignal von einem ausgefallenen Zustand auf einen normalen Pegel wiederhergestellt wird.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sind im folgenden zunächst eingehend die herkömmlichen Techniken beschrieben.

Fig. 3 ist ein Diagramm, welches schematisch einen Aufbau einer herkömmlichen Maschinensteuervorrichtung zusammen mit einem Maschinenkörper zeigt. Unter Bezugnahme auf die Figur ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Vielzahl von Zylindern (in dem Fall des dargestellten Beispiels, vier Zylinder) mit einem Einlaßrohr 2 zum Zuführen eines Brennstoff-enthaltenen Mischgases an die Maschine 1 und mit einem Auspuffrohr 3 zum Ausstoßen eines von der Verbrennung des Brennstoffgemischs innerhalb der Maschinenzylinder herrührenden Abgases ausgerüstet.

Ein Luftdurchfluß-Sensor 4 ist in dem Einlaßrohr 2 an dessen stromaufwärts liegender Seite installiert. Bei dem Sensor 4 kann es sich um einen Sensor eines Karman-Wirbeltyps handeln, der ein impulsartiges Signal Q erzeugt, welches eine Einlaßluft-Durchflußrate anzeigt. Ein Drosselventil 5 ist in dem Rohr 2 an einer stromabwärts liegenden Position des Luftdurchfluß-Sensors 4 angebracht, um den Einlaßluftfluß in Abhängigkeit von dem Niederdrücken eines (nicht gezeigten) Gaspedals zu steuern. Ein Drosselsensor 6 ist in Zusammenhang mit dem Drosselventil 5 vorgesehen, um den Öffnungsgrad davon zu detektieren. Außerdem sind in einem Ansaugverteilerrohr in der Nähe der Maschinenzylinder zum Einspritzen von Brennstoff in die einzelnen Zylinder Brennstoffeinspritzer 7 angebracht. Ein Wassertemperatur-Sensor 8 ist zum Detektieren der Temperatur K eines Kühlwassers der Maschine 1 vorgesehen.

Ein den Öffnungsgrad Φ des Drosselventils 5 darstellendes Signal, welches einem von dem Fahrer abgegebenen Drehmomentbefehl entspricht, wird durch den Drosselsensor 6 erzeugt und bei der Verarbeitung zur Bestimmung des Beschleunigungszustandes der Maschine verwendet. Außerdem kann beim Auftreten eines Fehlers in dem Luftdurchfluß-Sensor 4, wie dies im folgenden noch beschrieben wird, anstelle des Einlaßluftflußsignals Q das Drosselsensorsignal zur Bestimmung der Brennstoffeinspritzmenge verwendet werden, weil der Drosselöffnungsgrad Φ eine gewisse Korrelation mit dem Einlaßluftfluß Q aufzeigt.

Bei diesem Übergang, sollte erwähnt werden, daß zusätzlich zu den obigen Sensoren 4, 6 und 8, die zur Detektion der Maschinenbetriebszustands-Parameter Q, Φ und K, wie oben erwähnt, bestimmt sind, andere verschieden Sensoren zur Detektion anderer Parameter vorgesehen sind, die den Maschinenbetriebszustand anzeigen. Dementsprechend soll im folgenden der Ausdruck "Sensoreinrichtung" so wie er hier verwendet ist, so verstanden werden, daß er die anderen verschiedenen Sensoren auch beinhaltet, obwohl sie der Einfachheit halber in der Darstellung weggelassen wurden.

Ein Kurbelwinkelsensor 9 ist in Verbindung mit einer Kurbelwelle der Maschine 1 vorgesehen, um ein impulsartiges Referenzperiodensignal Θ synchron mit der Rotation (UpM) der Kurbelwelle und somit mit derjenigen der Maschine 1 zu erzeugen. Das Referenzperiodensignal Θ repräsentiert Kurbelwinkelpositionen, die als Referenzen für die verschiedenen Maschinensteuerungen einschließlich der Brennstoffeinspritzsteuerung, der Zündzeitpunktsteuerung und anderer Steuerungen der Maschine 1 dienen. Außerdem kann von dem Referenzperiodensignal Θ ein Signal Ne abgeleitet werden, welches die Maschinengeschwindigkeit (UpM) darstellt.

Eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung 10 ist in einer Maschinensteuereinheit (ECU) eingebaut, die durch einen Mikrocomputer gebildet sein kann und zur Bestimmung eines Brennstoffeinspritzbetrags dient, das heißt, einer Ansteuerzeit oder Dauer Ti der Brennstoffeinspritzer 7 auf der Basis der verschiedenen Sensorsignale und des Referenzperiodensignals Θ, um dadurch ein Befehlssignal J zu erzeugen, welches der Ansteuerzeit Ti zum Steuern der Brennstoffeinspritzer 7 entspricht.

Die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung 10 umfaßt eine Entscheidungseinrichtung, um eine Entscheidung hinsichtlich der Normalität oder Abnormalität der Sensorsignale zu treffen und eine Filtereinrichtung zur Filterung wenigstens eines der Sensorsignale, die den Maschinenbetriebszustand anzeigen (z. B. das Einlaßluftflußsignal Q und/oder das Wassertemperatursignal K) und sie dient zur Entscheidung, ob das eine Sensorsignal (z. B. das Einlaßluftsignal Q) normal ist, um dadurch die Ansteuerdauer oder Zeit Ti der Brennstoffeinspritzer auf der Basis eines anderen Maschinenbetriebszustandssignals (z. B. des Drosselöffnungsgradsignals Φ) zu bestimmen, wenn sich das eine Sensorsignal in einem abnormalen Zustand befindet, während sie die Ansteuerzeit Ti auf der Basis des oben erwähnten einen Sensorsignals (d. h. des Einlaßluftflußsignals Q), bei dessen Wiederherstellung auf den normalen Zustand oder Pegel bestimmt.

Die Signale, die von den verschiedenen Sensoren erzeugt werden und den Maschinenbetriebszustand darstellen, werden normalerweise in der Luft-Brennstoffverhältnis­ steuereinrichtung 10 zum Zwecke einer Beseitigung von auf die Sensorsignale aufgrund des Ein/Ausschaltens von verschiedenen Schaltern überlagerten Rauschkomponenten der Filterung oder einer Filterverarbeitung unterzogen. In diesem Zusammenhang wird daraufhingewiesen, daß das Einlaßluftflußsignal Q, das von dem in dem Einlaßrohr 2 angebrachten Luftflußsensors 4 abgegeben wird, eine relativ lange Zeit benötigt, um auf den normalen Pegel anzusteigen, der die Einlaßluftmenge reflektiert, die tatsächlich der Maschine 1 zugeführt wird. Deswegen erfährt das Einlaßluftfluß-Signal Q die Filterverarbeitung mit einer großen Zeitkonstanten, wobei letztlich ein Einlaßluftfluß-Datumsignal A abgeleitet wird, welches zur Bestimmung der Einspritz-Ansteuerzeit Ti verwendet werden kann. In ähnlicher Weise unterläuft das Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 8 die Filterverarbeitung mit einer großen Zeitkonstanten, da die Wassertemperatur K normalerweise auf einen konstanten Wert von 80° C gesteuert wird und auf eine abrupte Änderung wenig anspricht.

Wie vorher erwähnt, ist die Luft-Brennstoff-Verhältnis- Steuereinrichtung 10 in der Maschinensteuereinheit auf Computerbasis eingebaut, die die gesamte Maschinensteuerung behandelt und dient der Steuerung des Luft-Brennstoff- Verhältnisses auf der Basis des (der) Sensorsignals (Sensorsignale) und des Referenzperiodensignals Θ.

Fig. 4 zeigt ein Zeitablaufdiagramm des Referenzperiodensignals Θ und des Befehlssignals J. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist das Referenzperiodensignal Θ eine impulsartige Wellenform und besitzt eine Periode von 180° bezüglich des Kurbelwinkels, wobei die steigende oder fallende Flanke des Impulses als Referenz für die Brennstoff- Einspritzzeitsteuerung verwendet wird. Für den Fall des dargestellten Maschinensystems, werden die Brennstoffeinspritzer 7 für alle Zylinder gleichzeitig zu jedem Kurbelwinkel von 360° angesteuert (bei jeder vollständigen Rotation der Kurbelwelle 1). Die einzelnen Sensorsignale werden bei den fallenden Zeitpunkten t₁₁, t₁₂ des Referenzperiodenimpulssignals Θ geholt, wobei die Brennstoffeinspritzer 7 für die Ansteuerzeit oder Periode T_i (1); T_i (2) aktiviert werden.

Die Fig. 5 und 6 sind Ansichten, die Karten zeigen, die in der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung enthalten sind und auf die bei der Bestimmung des einzuspritzenden Brennstoffbetrags Bezug genommen werden soll. Dabei sind in diesen Karten gewünschte oder Ziel-Luft- Brennstoffverhältnisse (z. B. 14.7 etc.) als die Daten enthalten, die entsprechende Brennstoffbeträge oder Mengen darstellen.

Insbesondere zeigt Fig. 5 eine Brennstoffmengenkarte, die die Luft-Brennstoff-Verhältnisse enthält. Diese Karte wurde vorher auf der Basis der von dem Referenzperiodensignal Θ abgeleiteten Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und der von dem Einlaßluftfluß-Sensorsignal Q abgeleiteten Einlaßluftflußdaten A erstellt worden, wobei die Brennstoffmengen entsprechend zu den Luft- Brennstoffverhältnissen in zweidimensionalen Arraybereichen der Karte selektiv entsprechend einer Funktion bestimmt sind, die allgemein in der Form f (Ne, A) angegeben ist.

Das Brennstoffgemisch, dessen Dichte, die durch das Luft- Brennstoffverhältnis dargestellt wird und während der Ansteuerzeit Ti durch die Einspritzer 7 eingespritzt wird, wird so gesteuert, daß es beim Anstieg der Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) mager und beim Ansteigen des Einlaßluftflusses A fett wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Andererseits zeigt die Fig. 6 eine Brennstoffkarte, die auf der Basis der Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) und des Drosselöffnungsgrades Φ erstellt worden ist, welcher indirekt den Einlaßluftfluß A darstellen kann. Diese Karte wird verwendet, wenn das Einlaßluftflußsignal Q eine Abnormalität erleidet, wobei die Brennstoffmenge, die jedem der in den zweidimensionalen Arraybereichen der Karte gespeicherten Luft-Brennstoffverhälnissen entspricht, selektiv gemäß einer Funktion bestimmt ist, welche allgemein in der Form f(Ne, Φ) gegeben ist.

Im folgenden richtet sich die Beschreibung auf den Steuerbetrieb für das Luft-Brennstoffverhältnis der herkömmlichen Maschinensteuervorrichtung unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 in Zusammenhang mit einem, in Fig. 7 gezeigten Zeitablaufdiagramm.

Normalerweise wird das impulsartige Einlaßluftflußsignal Q, welches die Einlaßluftflußrate anzeigt, von dem Luftflußsensor 4 ausgegeben, so lange er normal arbeitet. Dieses Einlaßluftflußsignal Q unterläuft in der Brennstoff- Luft-Verhältnis-Steuereinrichtung 10 die Filterverarbeitung, wobei das Einlaßluftfluß-Datensignal A erzeugt wird. Auf der Basis dieser Einlaßluftflußdaten A und der Maschinen- Rotations-Geschwindigkeit Ne wird eine Referenz- Brennstoffmenge entsprechend einem gewünschten oder Ziel- Luft-Brennstoff-Verhältnis gemäß der Funktion f(Ne, A) bestimmt, indem auf die in Fig. 5 gezeigte Karte Bezug genommen wird. Durch die Luft-Brennstoff-Verhältnis- Steuereinrichtung 10 wird dann auf der Basis der Referenzbrennstoffmenge ein Befehlssignal J erzeugt und an die Brennstoffeinspritzer 7 angelegt. Mit dieser Vorgehensweise kann die Brennstoffeinspritzung in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Maschine gesteuert werden.

Insbesondere wird der Betriebszustand der Maschine 1 zu einem Zeitpunkt detektiert, der der fallenden Flanke des Referenzperioden-Impuls-Signals Θ bei jeder vollständigen Rotation der Kurbelwelle entspricht. Gleichzeitig wird bestimmt, ob das Einlaßluftflußsignal Q des Luftflußsensors 4 und das Wassertemperatursignal K des Wassertemperatursensors 8 sich in einem normalen Zustand befinden. Wenn sich diese Signale Q und K in einem normalem Zustand befinden, wird die Einspritzer-Ansteuerzeit Ti in der oben beschriebenen Vorgehensweise berechnet, wobei das Befehlsimpulssignal J erzeugt wird, welches die Impulsbreite oder Dauer entsprechend der Einspritzer-Ansteuerzeit T aufweist.

Zu diesem Zeitpunkt wird die Einspritzer-Ansteuerzeit Ti, d. h. die Impulsbreite des Befehlssignals J gemäß dem folgenden Ausdruck (1) bestimmt:

Ti = f(Ne, A) × Gi × Kw + Td (1)

wobei f(Ne, A) die Referenzbrennstoffmenge darstellt, um das gewünschte Luft-Brennstoffverhältnis als eine Funktion der Rotationsgeschwindigkeit Ne der Maschine und der Einlaßluftflußdaten A zu realisieren. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Maschinengeschwindigkeit Ne 3000 UpM ist, die Einlaßluftflußdaten A 2 g/Zylinder sind und daß das Ziel-Luft-Brennstoffverhältnis 15,0 ist, wird der Referenzbrennstoffbetrag von 2/15 (= 0,133 g) als der in Fig. 5 gezeigten Kartendatenwert gesetzt. Außerdem repräsentiert in dem oben erwähnten Ausdruck (1) Gi eine Verstärkung für die Ansteuerzeit des Brennstoffeinspritzers 7, wobei diese Verstärkung Gi zur Berechnung der Einspritzer- Ansteuerzeit Ti verwendet wird, die zum Einspritzen der aus den Kartendaten f(Ne, A) bestimmten Referenzbrennstoffmenge erforderlich ist.

Außerdem repräsentiert Kw einen Korrekturkoeffizienten für das Wassertemperatursignal K. Dieser Korrekturkoeffizient Kw ist auf einen großen Wert eingestellt, wenn die Wassertemperatur K niedrig ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Karborierungs-Empfindlichkeit des Brennstoffs schlecht ist, wenn die Wassertemperatur K niedrig ist, wie für den Fall des Maschinenaufwärmbetriebs und somit ist es nicht erforderlich, die Brennstoffzuführung zu erhöhen, um einen ausreichenden Brennstoffbetrag sicherzustellen, der zur Verbrennung innerhalb der Maschinenzylinder beiträgt, sogar in dem Maschinenbetriebszustand, bei dem die Wassertemperatur K niedrig ist. Schließlich repräsentiert Td eine Totzeit, die zwischen dem Empfang des Befehlssignals J und dem tatsächlichen Start der Brennstroffeinspritzung eingreift. Die Totzeit T hängt von der Batteriespannung ab.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird die Brennstoff-Einspritz-Ansteuerzeit Ti dem Ausdruck (1) entsprechend berechnet, solange sich der Luftflußsensor in einem normalen Zustand befindet.

Wenn sich das Einlaßluftflußsignal Q andererseits auf einem abnormalen Pegel befindet oder von dem Luftflußsensor 4 aufgrund eines Fehlers, (wie beispielsweise auf Grundlage eines Kontaktfehlers) nicht erhalten werden kann, entscheidet die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung 10 eine Abnormalität des Einlaßluft-Flußsignals Q und berechnet die Einspritzer-Ansteuerzeit Ti gemäß dem unten erwähnten Ausdruck (2), indem sie auf die Kartendaten f(Ne, Θ) Bezug nimmt, die auf der Basis des Drosselöffnungsgrades Φ, wie in Fig. 6 gezeigt, erstellt worden sind.

Ti = f(Ne, Φ) × Gi × Kw + Td (2)

Obwohl der Drosselöffnungsgrad Φ die Einlaßluftflußrate im Vergleich mit dem Ausgangssignal des Luftflußsensors 4 mit einer hohe Genauigkeit repräsentieren kann, soll in diesem Zusammenhang erwähnt werden, daß der Drosselöffnungsgrad angemessenerweise als der Sicherungsdatenwert verwendet werden kann, der den Einlaßluftflußdatenwert A ersetzt. Da das Drosselöffnungsgradsignal Φ außerdem keiner Filterverarbeitung mit einer großen Zeitkonstanten unterzogen wird, ergibt sich in der Praxis kein Problem, wenn die Eingangsdaten an die Luft-Brennstoff-Verhältnis- Steuereinrichtung sofort von den Einlaßluftflußdaten auf das Drosseöffnungsgradsignal Φ bei einer Erfassung eines Auftretens einer Abnormalität in dem ersteren geändert werden.

Wenn das Einlaßluftflußsignal Q beispielsweise aufgrund einer Wiederherstellung des Kontakts von dem unterbrochenen Zustand in dem Luftflußsensor 4 zu einem in Fig. 7 gezeigten Zeitpunkt t₁ den normalen Pegel wieder annimmt, soll in diesem Zusammenhang ferner darauf hingewiesen werden, daß die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung 10 entscheidet, daß das Einlaßluftflußsignal Q normal ist und die Brennstoff- Einspritzer-Ansteuerzeit Ti auf der Basis der Einlaßluftflußdaten A gemäß dem Ausdruck (1) berechnet.

Jedoch ist es ein Zeitpunkt t₂, zu dem das von der Filterverarbeitung herrührende Einlaßluftflußdatensignal A einen normalen Wert oder Pegel A₀ entsprechend dem tatsächlichen Einlaßluftflußsignal Q, wie in Fig. 7 gezeigt, erreicht.

Während einer sich vom Zeitpunkt t₁ bis t₂ erstreckenden Periode nach der Wiederherstellung des Luftflußsensors in den normalen Zustand wird infolge dessen die Ansteuerzeit T₁ gemäß dem Ausdruck (1) berechnet, indem auf die in Fig. 5 gezeigten Kartendaten auf der Basis des Einlaßluftflußdatenwerts A Bezug genommen wird, der einen kleineren Wert als den normalen Pegel A₀ annimmt, der die tatsächliche Einlaßluftflußrate anzeigt. Als Folge davon wird das Ziel-Luft-Brennstoffverhältnis auf einen Wert eingestellt, der einem mageren Brennstoff-Gasgemisch entspricht, was bedeutet, daß die Brennstoff-Einspritzer- Ansteuerzeit Ti kürzer wird wie in Fig. 7 gezeigt, wobei die Maschinenrotationsgeschwindigkeit Ne und das Ausgangsdrehmoment erniedrigt wird, wodurch ein Problem erzeugt wird. Falls sich die Maschine in diesem Fall in einem Leerlaufzustand mit einem charakteristischen niedrigen Ausgangsdrehmoment befindet, kann die Maschine im schlimmsten Falle stehenbleiben.

Außer für den Fall, bei dem das Wassertemperatursignal K von dem Wassertemperatursensor 8 erhalten wird, entscheidet die Luft-Brennstoff-Verhältnissteuereinrichtung 10 andererseits eine Abnormalität des Wassertemperatursensors 8 und korrigiert die Brennstoff-Einspritzer-Ansteuerzeit Ti gemäß dem unten erwähnten Ausdruck (3) unter Verwendung eines vorgegebenen Korrekturkoeffizienten Kw (80) für eine vorgegebene Wassertemperatur von 80° C anstelle des Korrekturkoeffizienten Kw entsprechend der tatsächlichen Wassertemperatur K.

Ti = f(Ne, A) × Gi × Kw(80) + Td (3)

In dem obigen Ausdruck wird anstelle des Koeffizienten Kw in dem Ausdruck (1) der vorgegebene Korrekturkoeffizient Kw (80) verwendet. Es versteht sich jedoch von selbst, daß der Koeffizient Kw (80) genauso in dem Ausdruck (2) verwendet werden kann. Wenn entschieden wird, daß der Wassertemperatursensor 8 einen Fehler erleidet, wird bei dieser Vorgehensweise die Brennstoff-Einspritzer-Ansteuerzeit Ti gemäß dem Ausdruck (3) berechnet. Wenn das Wassertemperatursignal jedoch wieder auf den normalen Pegel hergestellt wird, dann wird die Brennstoff-Einspritzer- Ansteuerzeit Ti gemäß dem Ausdruck (1) berechnet, indem der Korrekturkoeffizient Kw verwendet wird. In diesem Fall ergibt sich jedoch bei der Wiederherstellung des Wassertemperatursignals K auf den normalen Pegel aufgrund der Filterverarbeitung wie oben erwähnt, eine Zeitverzögerung, die in unvorteilhafter Weise den Eingriff einer Zeitverzögerung bei der Optimierung der Brennstoff- Einspritzer-Ansteuerzeit Ti bewirkt.

Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, werden im Falle des oben beschriebenen herkömmlichen Brennstoff-Einspritzungs-Steuersystem von der Luft- Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung 10 die Sensorsignale sofort als die Steuerinformation verwendet, wenn sie auf den normalen Pegel wiederhergestellt sind, welches eine Zeitverzögerung bei der Realisierung der optimalen Ansteuerzeit Ti für die Brennstoffeinspritzer aufgrund einer falschen Detektion des Maschinenbetriebszustands erzeugen, was ein Problem zur Folge hat, darin, daß das Maschinenausgangsdrehmoment in unerwünschter Weise verkleinert wird.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die verhindern kann, daß ein Maschinenausgangsdrehmoment aufgrund einer falschen Detektion des Sensorsignals, welches für die Bestimmung der Ansteuerzeit zur Brennstoffeinspritzung verwendet wird, verringert wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Steuervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert. Nachstehend wird die Erfindung anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Flußdiagramm zur Darstellung eines Betriebs einer Luft-Brennstoff-Verhältnissteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung des Konzepts der Erfindung, welches in der in Fig. 1 gezeigten Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung verwirklicht ist;

Fig. 3 ein Diagramm, das schematisch einen Aufbau einer Maschinensteuervorrichtung zeigt, auf die die Erfindung angewendet werden kann;

Fig. 4 ein Zeitablaufdiagramm, welches ein Referenzperiodensignal (Θ) und ein Befehlssignal (J) zeigt;

Fig. 5 eine Ansicht, die eine Karte zeigt, die in einer Luft -Brennstoff -Verhältnissteuereinrichtung eingebaut wird und auf die zur Bestimmung der in die Maschine einzuspritzenden Brennstoffmenge Bezug genommen wird;

Fig. 6 eine Brennstoffeinspritzkarte, die auf der Basis der Maschinengeschwindigkeit (Ne) und des Drosselöffnungsgrades (Φ) erstellt worden ist; und

Fig. 7 ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung des Betriebs einer herkömmlichen Luft-Brennstoff- Verhältnissteuereinrichtung bei der Bestimmung der Brennstoff-Einspritzer-Ansteuerzeit.

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm zur Darstellung des Betriebs einer Luft-Brennstoff-Verhältnissteuereinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 2 ist ein Zeitablaufdiagramm zur Darstellung des Konzepts der Erfindung, welches in der Luft-Brennstoff- Verhältnissteuereinrichtung verwirklicht ist. Zunächst muß erwähnt werden, daß der Aufbau und der gewöhnliche Steuerbetrieb der Maschinensteuervorrichtung, auf die die Erfindung angewendet wird, die gleichen sind, wie diejenigen, die unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 6 oben beschrieben wurden, und daß die in dem Flußdiagramm in Fig. 1 gezeigte Verarbeitungsroutine bei der fallenden Flanke des Referenzperiodensignals Θ ausgeführt wird.

Die Luft-Brennstoff-Verhältnissteuereinrichtung besitzt eine Funktion zur erneuten Aktivierung oder Wiederherstellung der Bestimmung der Brennstoff-Einspritzer-Ansteuerzeit Ti auf der Basis des Einlaßluftfluß-Sensorsignals beim Ablaufen einer ersten Verzögerungszeit, nachdem das Einlaßluftfluß- Sensorsignal Q, welches einmal eine Abnormalität erfahren hat, auf den normalen Zustand wiederhergestellt worden ist, und eine Funktion zur Wiederherstellung einer Korrektur der Brennstoff-Einspritzer-Ansteuerzeit Ti auf der Basis des Korrekturkoeffizienten Kw beim Ablauf einer zweiten Verzögerungszeit, nachdem das zur Korrektur der Ansteuerzeit Ti beitragende Wassertemperatursignal K in den normalen Zustand wiederhergestellt wurde.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 holt die Luft-Brennstoff- Verhältnis-Steuereinrichtung 10 zunächst die Sensorsignale, die beispielsweise das Einlaßluftfluß-Signal Q, das Wassertemperatursignal K, das Referenzperiodensignal Θ, etc. zu den Zeitpunkten entsprechend der fallenden Flanke des Referenzperiodensignals Θ (Schritt S1). In einem Schritt S2 erfährt das Einlaßluftfluß-Signal Q eine Filterung oder eine Filterverarbeitung, um die Einlaßluftflußdaten A zu erhalten. In einem Schritt S3 wird das Wassertemperatursignal K einer Filterverarbeitung ausgesetzt.

Danach wird im Schritt S4 entschieden, ob der Brennstoffeinspritzer 7 zu dem Zeitpunkt entsprechend der gegenwärtigen fallenden Flanke des Referenzperiodensignals Θ angesteuert werden soll. Wenn der Entscheidungsschritt 54 eine negative Entscheidung (NEIN) zur Folge hat, wird die betreffende Verabreitungsroutine beendet. Sonst trifft eine in der Luft-Brennstoff-Verhältnissteuereinrichtung 10 eingebaute Abnormalitäts-Entscheidungseinrichtung auf der Basis des geholten Einlaßluftfluß-Signals Q eine Entscheidung darüber, ob der Luftflußsensor 7 normal arbeitet oder nicht (Schritt S5), was dann von einem Schritt S6 gefolgt wird, in dem eine Entscheidung getroffen wird, ob eine vorgegebene Zeit (die erste Verzögerungszeit) TD1 von dem Zeitpunkt abgelaufen ist, zu dem der Luftflußsensor 7 auf den normalen Betriebszustand wiederhergestellt wurde (das heißt, mit anderen Worten ausgedrückt, ob der Luftflußsensor 7 sich zumindest für die vorgegebene Zeit TD1 in einem normalen Zustand befunden hat). Falls die Antwort in diesem Schritt S6 positiv ist, wird der in die Maschine einzuspritzende Brennstoffbetrag in einem Schritt S7 unter Bezugnahme auf die Kartendaten f(Ne, A) berechnet, die auf der Basis der Einlaßluftflußdaten A erstellt wurden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 wird die erste Verzögerungszeit TD1, die sich von dem Zeitpunkt t1, zu dem der Luftflußsensor auf den normalen Zustand zurückgebracht wurde, bis zu einem Zeitpunkt t₃ erstreckt, so gewählt, daß sie länger ist, als eine Zeit, die das Einlaßluftfluß- Datensignal A, welches der Filterverarbeitung ausgesetzt ist, zum Anstieg benötigt (eine Zeit von den Zeitpunkten t₁ bis t₂). Infolgedessen erreicht das Einlaßluftflußdatensignal A den Pegel A₀ angezeigt durch die Impulse des Einlaßluftflußsignals Q zum Zeitpunkt t₃. Somit ist es möglich, die Brennstoff-Einspritzmenge genau auf der Basis der Kartendaten f(Ne, A) zu bestimmen.

Wenn andererseits im Schritt S5 entschieden wird, daß der Luftflußsensor 7 eine Abnormalität erleidet oder wenn im Schritt S6 entschieden wird, daß die vorgegebene Zeit TD1 von der Wiederherstellung eines normalen Betriebs des Luftflußsensors jetzt noch nicht abgelaufen ist, wird die Brennstoff-Einspritzmenge in einem Schritt S8 unter Bezugnahme auf die Kartendaten f(Ne, Φ) berechnet, die auf der Basis des Drosselöffnungsgrades Φ erstellt wurden.

Mit dieser Vorgehensweise kann eine fehlerhafte Bestimmung der Brennstoff-Einspritzmenge aufgrund einer fehlerhaften Detektion der Einlaßluftflußdaten A durch Vorsehen der ersten Verzögerungszeit TD1 verhindert werden, wobei die Maschinengeschwindigkeit Ne (UpM) bei der Wiederherstellung des Luftflußsensors auf den normalen Zustand stabilisiert werden kann.

Jedoch kann die Einspritzer-Ansteuerzeit Ti, die die Brennstoff-Einspritzungsmenge bestimmt, mit dem Korrekturkoeffizienten Kw korrigiert werden, der von der Wassertemperatur K abhängt, wie dies oben im Zusammenhang mit den Ausdrücken (1) und (3) beschrieben wurde. Demgemäß ist die Durchführung der ähnlichen Verarbeitung wünschenswert, wenn der Wassertemperatursensor 8 von dem Zustand, in dem der Sensor 8 eine Abnormalität erleidet, auf den normalen Zustand wiederhergestellt wird.

Dementsprechend wird in einem darauffolgenden Schritt S9 eine Entscheidung getroffen, ob sich der Wassertemperatursensor 8 in einem normalen Zustand befindet, in dem der Wert des Wassertemperatursignals K überprüft wird. Wenn er normal arbeitet, wird dann in einem Schritt S10 überprüft, ob eine zweite vorgegebene Zeit (zweite Verzögerungszeit) von dem Zeitpunkt abgelaufen ist, zu dem der Wassertemperatursensor wieder den normalen Zustand angenommen hat. In diesem Zusammenhang ist die zweite vorgegebene Zeit (zweite Verzögerungszeit) so eingestellt, daß sie länger ist, als eine Zeit, die das Wassertemperatursignal K benötigt, um den charakteristischen normalen Pegel durch die Filterverarbeitung zu erreichen. Wenn das Ergebnis des Entscheidungsschritts S10 eine positive Entscheidung (JA) zur Folge hat, wird die Brennstoff-Einspritzungs-Ansteuerzeit TD1 mit dem Korrekturkoeffizienten Kw entsprechend der im Schritt S11 geholten Wassertemperatur K korrigiert. Falls der Wassertemperatursensor andererseits nicht auf den normalen Zustand wiederhergestellt wird, oder die vorgegebene Zeit (zweite Verzögerungszeit) von der Wiederherstellung des Sensors auf den normalen Zustand nicht abgelaufen ist, wird die Brennstoff-Einspritzer-Ansteuerzeit TD1 mit dem Korrekturkoeffizienten Kw (80) korrigiert, der vorher für die Wassertemperatur von 80°C bestimmt wurde.

Mit dieser Vorgehensweise kann eine fehlerhafte Detektion der Wassertemperatur K verhindert werden, wobei die Zuverlässigkeit einer Korrektur der Ansteuerzeit TD1 mit der Wassertemperatur verbessert werden kann.

Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich ist, wird gemäß der in der dargestellten Ausführungsform verwirklichten Lehren der Erfindung zunächst die Brennstoff-Einspritzer- Ansteuerzeit, oder eine Periode TD1 auf der Basis der Maschinengeschwindigkeit Ne und des Einlaßluftflusses A, oder der Drosselöffnung Φ bestimmt, und dann entsprechend der Wassertemperatur K oder alternativ mit dem vorgegebenen Korrekturkoeffizienten Kw (80) korrigiert, wie in den oben erwähnten Ausdrücken (1)-(3) gezeigt, wobei die Einspritzer-Ansteuerzeit Ti schließlich mit hoher Genauigkeit bestimmt wird (Schritt 13).

Schließlich wird in einem Schritt S14 das Befehlsimpulssignal J, welches eine Impulsbreite oder eine Dauer entsprechend der Einspritzer-Ansteuerzeit Ti aufweist, erzeugt, um die Einspritzer 7 anzusteuern, wonach die Routine beendet wird.

Im Falle der dargestellten Ausführungsform ist beschrieben worden, daß die Brennstoff- Einspritzung- Ansteuerzeit, die auf Grundlage des Einlaßluftflusses oder des Drosselöffnungsgrades bestimmt wird, mit dem Korrekturkoeffizienten Kw oder Kw (80) auf Grundlage der Wassertemperatur korrigiert wird.

Dies stellt eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung im Zusammenhang mit der Steuerung bezüglich der Brennstoff­ einspritzmenge dar, wie oben beschrieben.

Obwohl das Einlaßluftflußsignal Q als das Maschinenbetriebszustands-Signal zur Bestimmung der Einspritzer-Ansteuerzeit Ti zur Steuerung des Luft- Brennstoffverhältnisses verwendet wird, wenn der Luftflußsensor normal arbeitet, während das Drosselöffnungssignal Φ für den gleichen Zweck verwendet wird, wenn der Luftflußsensor eine Abnormalität erleidet, versteht es sich von selbst, daß ein anderes Maschinenbetriebszustandsignal für im wesentlichen den gleichen Effekt verwendet werden kann, vorausgesetzt, es wird der Filterverarbeitung unterzogen.

In der obigen Beschreibung ist angenommen worden, daß die Einspritzer 7 zur Einspritzung des Brennstoffs in die Maschine gleichzeitig angesteuert werden. Jedoch kann die Erfindung genauso auf eine Maschine angewendet werden, bei der die im Zusammenhang mit den einzelnen Zylindern vorgesehenen Einspritzer 7 nacheinander angesteuert werden, vorausgesetzt, daß es sich bei den Brennstoffeinspritzern um den Typ handelt, deren Ansteuerzeit unter Bezugnahme auf die fallende Zeitflanke des Referenzperiodensignals Φ gesteuert wird.

Claims (7)

1. Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine, umfassend die folgenden Merkmale:

• a) eine Vielzahl von Sensoreinrichtungen (4, 6, 8) zur Erfassung von Parametern, die den Betriebszustand der Maschine darstellen, um dadurch entsprechende Sensorsignale (Q, Φ, K) auszugeben;
• b) eine Kurbelwinkel-Sensoreinrichtung (9) zur Erzeugung eines Referenzperiodensignals (Θ) synchron mit der Umdrehung der Maschine;
• c) eine Brennstoff-Einspritzereinrichtung (7) zum Einspritzen von Brennstoff in die Maschine; und
• d) eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung (10) zur Bestimmung einer Ansteuerzeit (T_i) der Brennstoff-Einspritzereinrichtung (7) auf Grundlage zumindest eines Sensorsignals (Q, Φ, K) und des Referenzperiodensignals (Θ)
• e) wobei die Luft-Brennstoff-Verhältnis- Steuereinrichtung (10) umfaßt:
  • e1) eine Entscheidungseinrichtung (10) zur Durchführung einer Entscheidung hinsichtlich einer Normalität oder Abnormalität des Luftfluß-Sensorsignals (Q);
  • e2) eine Einrichtung (10), die auf die Entscheidung einer Abnormalität des Luftfluß- Sensorsignals (Q) anspricht, um dadurch die Ansteuerzeit (T_i) der Brennstoff- Einspritzereinrichtung (7) auf der Basis eines anderen Sensorsignals (Φ) zu bestimmen;

gekennzeichnet durch

• • e3) eine Filtereinrichtung (10) zum Filtern des Luftfluß-Sensorsignals (Q); und
  • e4) eine Einrichtung (10), die bei Wiederherstellung der Normalität des Luftfluß- Sensorsignals (Q) die Bestimmung der Einspritzer-Ansteuerzeit (T_i) auf Grundlage des gefilterten Luftfluß-Sensorsignals (A) erst nach Ablauf einer ersten vorgegebenen Verzögerungszeit (TD1) von einem Zeitpunkt (t₁) der Wiederherstellung der Normalität des Luftfluß-Sensorsignals (Q) zuläßt,
    wobei die erste Verzögerungszeit (TD1) länger gewählt ist als eine Zeit (t₂-t₁), die das Luftflußsensorsignal (Q) von dem Zeitpunkt (t₁) der Wiederherstellung zum Durchlaufen der Filterung benötigt.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Sensorsignal (Φ) einen Öffnungsgrad eines Drosselventils (5) der Maschine darstellt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinrichtungen (4, 6, 8) einen Wassertemperatursensor (8) zur Ausgabe eines Wassertemperatursensorsignals (K) umfassen, das eine Temperatur eines Maschinenkühlwassers anzeigt;
wobei die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Steuereinrichtung (10) ferner umfaßt:

• • e5) eine Entscheidungseinrichtung (10) zur Durchführung einer Entscheidung hinsichtlich eine Abnormalität des Wassertemperatursignals (K);
  • e6) eine Filtereinrichtung (10) zum Filtern des Wassertemperatursensorsignals (K);
  • e7) eine Ansteuerzeit-Korrektureinrichtung (10) zur Korrektur der Einspritzer-Ansteuerzeit (T_i) mit einem Korrekturkoeffizienten (K_w) entsprechend dem Wassertemperatursignal, wenn das Wassertemperatursensorsignal (K) normal ist, und zur Korrektur der Einspritzer-Ansteuerzeit (T_i) mit einem vorgegebenen Korrekturkoeffizienten (K_w(80)), wenn eine Abnormalität des Wassertemperatursensorsignals (K) entschieden wird; und
  • e8) eine Einrichtung (10), die bei Wiederherstellung der Normalität des Wassertemperatursensorsignals (K) die Korrektur der Einspritz-Ansteuerzeit (T_i) auf Grundlage des gefilterten Wassertemperatursignals (K) erst nach Ablauf einer zweiten vorgegebenen Verzögerungszeit von einem Zeitpunkt einer Wiederherstellung der Normalität des Wassertemperatursensorsignals (K) zuläßt, wobei die zweite Verzögerungszeit länger gewählt ist als eine Zeit, die das Wassertemperatursensorsignal (K) von der Zeit einer Wiederherstellung zum Durchlaufen der Filterung benötigt.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste vorgegebene Verzögerungszeit (TD1) auf Grundlage der Maschinengeschwindigkeit (N_e) und des gefilterten Luftflußsensorsignals (A) bestimmt wird.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ansteuerzeit (T_i) nach folgender Gleichung ermittelt wird: T_i = f_i × G_i × K_w + T_dwobei f_i eine Referenz-Brennstoffmenge ist, G_i eine Verstärkung, K_w der Korrekturkoeffizient für die Wassertemperatur und Td eine Totzeit ist;
wobei f_i bei einer Normalität des Luftflußsensorsignals (Q) auf Grundlage der Maschinengeschwindigkeit (N_e), ermittelt aus dem Referenzperiodensignal (Θ), und dem gefilterten Luftflußsensorsignal (A) ermittelt wird; und
wobei f_i bei einer Abnormalität des Luftflußsensorsignals (Q) auf Grundlage der Maschinengeschwindigkeit (N_e), ermittelt aus dem Referenzperiodensignal (Θ), und dem anderen Sensorsignal (Φ) bestimmt wird;
wobei K_w bei einer Normalität des Wassertemperatursensorsignals (K) auf Grundlage des Wassertemperatursensorsignals (K) bestimmt wird; und
wobei K_w bei einer Abnormalität des Wassertemperatursensorsignals (K) auf den vorgegebenen Korrekturkoeffizienten (K_w (80)) gesetzt wird.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Referenzbrennstoffmenge f_i aus einer Karte ausgelesen wird.