DE68902586T2

DE68902586T2 - Adaptives steuerungssystem fuer eine brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine.

Info

Publication number: DE68902586T2
Application number: DE8989304414T
Authority: DE
Inventors: Kingscote Road Holmes
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1988-05-07
Filing date: 1989-05-02
Publication date: 1993-03-25
Anticipated expiration: 2009-05-03
Also published as: US4915079A; EP0345942B1; MY106590A; KR890017448A; DE68902586D1; GB8810878D0; EP0345942A3; EP0345942A2; JPH0211852A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein adaptives Steuersystem für einen Verbrennungsmotor und ferner auf ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors.
Angesichts der in den letzten Jahren in verschiedenen Ländern zunehmend strenger gewordenen Abgasregelungsvorschriften sind viele Versuche unternommen worden, um Kraftstoffversorgungssysteme von Motoren zu verbessern, um die Erzeugung von Schadstoffen bei Aufrechterhaltung einer guten Motorfunktion zu verringern. Die Schadstoffe umfassen Stickoxide, Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe.
Bei einem Lösungsweg zur Verringerung der Schadstofferzeugung werden der Kraftstoff und die Luft an die Zylinder in stöchiometrischen Verhältnissen geliefert, wobei die Schadstoffe durch Verwendung eines Katalysators entfernt werden. Dieser Lösungsweg besitzt die Nachteile, daß der Katalysator während des Gebrauchs eine Verschlechterung erfährt und daß der Motorlauf mit einem stöchiometrischen Gemisch einen verhältnismäßig hohen Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
Bei einem anderen Lösungsweg, der als "Magerverbrennungs- Lösung" bekannt ist, wird an die Zylinder ein einen Luftüberschuß enthaltendes Gemisch geliefert. Die Erzeugung von Schadstoffen in Form von Kohlenmonoxid, Stickoxiden oder Kohlenwasserstoffen ist viel geringer als bei der stöchiometrischen Lösung. Eine diesen Lösungsweg ausnutzende Anordnung ist in geringerem Maß als eine die stöchiometrische Lösung ausnutzende Anordnung für eine Verschlechterung anfällig, wobei die Magerverbrennungs- Lösung eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zur stöchiometrischen Lösung zur Folge hat.
Die Erzeugung sowohl von Kohlenwasserstoffen als auch von Kohlenmonoxid nimmt progressiv ab, wenn die Menge des Luftüberschusses im Gemisch erhöht wird, bis eine Magerverbrennungsgrenze erreicht ist. Wenn der Luftüberschuß über die Magerverbrennungsgrenze hinaus erhöht wird, beginnen die im Abgas vorhandenen Kohlenwasserstoffe anzusteigen, während das Kohlenmonoxid weiterhin abnimmt. Der Anstieg der Kohlenwasserstoffe wird durch eine teilweise Verbrennung des Gemischs und/oder durch Fehlzündungen verursacht. Eine Fehlzündung ist definiert als fehlerhafte Zündung des Gemischs, während eine teilweise Verbrennung ein Phänomen ist, bei dem das Gemisch übermäßig langsam verbrennt. Eine teilweise Verbrennung und eine Fehlzündung treten zufällig auf und verursachen Drehmomentschwankungen oder ein Schütteln.
Die Bildung von Stickoxiden hängt mit den hohen Temperaturen in den Verbrennungskammern zusammen. Die höchsten Temperaturen treten bei Gemischen auf, deren Zusammensetzung angenähert die stöchiometrische Zusammensetzung ist. Unter diesen Bedingungen ist wenig ungebundener Sauerstoff vorhanden, der an der Bildung von Stickoxidenteil hat. Die Bildungsrate der Stickoxide ist am größten, wenn die Kraftstoffgemische einen Luftüberschuß enthalten. Die Bildung der Stickoxide wird verringert, wenn die Höchsttemperatur während der Verbrennung verringert wird, indem das Gemisch entweder durch einen Luftüberschuß oder durch das Abgas oder durch Einspritzen von Wasser verdünnt wird. Die Temperatur kann auch durch Verringerung des Kompressionsverhältnisses oder durch Verzögerung des Zündzeitpunkts reduziert werden, diese Lösungen führen jedoch zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch. Folglich ist es wünschenswert, die Stickoxide durch einen Motorlauf mit magerem Gemisch zu verringern.
Wie jedoch weiter oben erwähnt worden ist, beginnen die Kohlenwasserstoffe und das Schütteln zuzunehmen, wenn ein Luftüberschuß eingeleitet wird und die Stickoxide reduziert werden. Daher gibt es einen Bereich oder ein Fenster des Luft-/Kraftstoffgemischs, in dem ein gewünschtes Verbrennungsverhalten auftritt.
Dieses Luft-/Kraftstoffgemisch verändert sich von einem Motor zum nächsten, so daß es wünschenswert ist, einen Rückkopplungsparameter für die Messung des Verbrennungsverhaltens zu haben, um den Motor auf konsistente Weise zu betreiben.
In einer Verbrennungskammer findet die Flammenfortpflanzung nach der Zündung mit einer endlichen Geschwindigkeit statt. Es hat sich gezeigt, daß der maximale Wirkungsgrad erhalten wird, wenn die Spitzendrücke erzeugt werden, nachdem sich ein Kolben aus der Position seines oberen Totpunkts um ungefähr 5º bis 15º weiter bewegt hat. Um dies zu erreichen, tritt die Zündung auf, bevor der Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht hat.
Da die Zusammensetzung des an die Verbrennungskammern gelieferten Gemischs zunehmend magerer eingestellt ist, fällt die Flammengeschwindigkeit ab, so daß die Zündung progressiv voreilen muß, um dies zu kompensieren. Bei sehr mageren Gemischen oder bei hochgradiger Abgasrückführung wird die Flammengeschwindigkeit niedrig, so daß der Zündzeitpunkt sehr weit voreilen muß. Folglich sind die Temperaturen und Drücke des Gemischs im Zeitpunkt der Zündung niedrig, ferner ist die Flammenfortpflanzung gering. Unter diesen Bedingungen können geringe Veränderungen der Gemischzusammensetzung und eine Turbulenz zu großen Schwankungen bei der zum Verbrennen des Gemischs erforderlichen Dauer führen. Wenn der Zündzeitpunkt nicht kompensiert wird, um diese Schwankungen in den Verbrennungsraten aufzufangen, wird eine geringe Verbrennungsleistung auftreten.
Zur Definition der Verbrennungsleistung können verschiedene Parameter verwendet werden. Wie im vorhergehenden Abschnitt erwähnt, ist bei sehr mageren Gemischen die Verbrennungsleistung gering, wobei Schwankungen im Zylinderdruck von einem Takt zum nächsten ein Motorschütteln verursachen. Folglich wird ein derartige Schwankungen angebender Parameter sowohl das Motorschütteln als auch das Verbrennungsverhalten angeben.
Schwankungen des Zylinderdrucks bewirken Schwankungen im Ausgangsdrehmoment und folglich in der Ausgangsdrehzahl, so daß ein Parameter, der entweder die Schwankungen des Motordrehmoments oder der Motordrehzahl angibt, für die Angabe des Schüttelns und des Verbrennungsverhaltens verwendet werden kann. Das Verbrennungsverhalten kann auch durch die Schadstoffe im Abgas charakterisiert werden. Wie weiter oben erwähnt worden ist, nehmen die Kohlenwasserstoffe ab, bis die Magerverbrennungsgrenze erreicht ist, um anschließend erneut anzusteigen, wenn die Magerverbrennungsgrenze überschritten wird. Folglich können Sensoren für die Kohlenwasserstoffemission diesen Übergang erfassen und somit ein Fenster definieren, in dem das gewünschte Verbrennungsverhalten gefordert ist. Da die Menge der Stickoxide progressiv abnimmt, wenn der Luftüberschuß in das Gemisch eingeleitet wird, ist es möglich, das gewünschte Verbrennungsverhalten anzuzeigen, wenn die absolute Menge der Stickoxide einen vorgegebenen Wert erreicht. Die Kohlenmonoxidwerte folgen einem ähnlichen Muster wie diejenigen der Stickoxide, so daß ein Kohlenmonoxid-Detektor mit einer ähnlichen Funktion verwendet werden könnte. Die vorgegebenen Werte, bei denen der Gehalt der Stickoxide im Abgas das gewünschte Verbrennungsverhalten geeignet darstellt, stellen jedoch normalerweise sicher, daß das Vorhandensein von Kohlenmonoxid unerheblich ist. Derzeit sind keine geeigneten Kohlenwasserstoff- oder Stickoxid-Sensoren erhältlich, die in Straßenfahrzeugen eingebaut werden könnten; derartige Messungen können auch durch andere Mittel erhalten werden, etwa durch Parameter, die selbst die Flammengeschwindigkeit, die Flammenintensität oder die Flammenfarbe oder Veränderungen der Flammengeschwindigkeit, der Intensität oder der Farbe von einem Takt zum nächsten angeben.
Daher ist es notwendig, die Gemischzusammensetzung zwischen einer Schnellverbrennungsgrenze, jenseits derer die Erzeugung von Schadstoffen einen gewünschten Pegel übersteigt und einer Langsamverbrennungsgrenze, jenseits derer das Motorschütteln unannehmbar wird oder jenseits derer die Gefahr von Fehlzündungen auftritt, zu steuern. Wie oben erwähnt, ist in der Praxis ein schmales Fenster für eine annehmbare Gemischzusammensetzung zwischen der Schnell- und der Langsamverbrennungsgrenze für jeden Motor vorhanden, in der das gewünschte Verbrennungsverhalten auftritt.
Moderne Systeme zur Steuerung des Zündzeitpunkts und der Gemischzusammensetzung in einem Verbrennungsmotor machen von in einem Nur-Lese-Speicher gespeicherten Tabellen Gebrauch. Diese Tabellen enthalten Daten, die die gewünschten Werte für den Zündzeitpunkt und die Gemischzusammensetzungen für eine Mehrzahl von Kombinationen von Werten von zwei verschiedenen Motorbetriebsparametern spezifizieren, wobei diese Parameter etwa durch die Motordrehzahl und durch einen Parameter gegeben sind, welcher die Lastanforderung angibt, der der Motor unterliegt. Die Tabellen stellen sehr komplexe Flächen dar, die bei Verwendung von mechanischen Nocken oder einfachen elektronischen Funktionsgeneratoren nicht erhalten werden können, so daß sie eine große Verbesserung gegenüber früheren Anordnungen schaffen. Sie stellen jedoch keine völlig adäquate Antwort auf die Steuerung der Schadstofferzeugung und auf den Motorwirkungsgrad dar, da sehr viele Variablen vorhanden sind, die nicht berücksichtigt werden können. Diese Variablen enthalten die Kraftstoffzusammensetzung und die Flüchtigkeit, die Wirkungen von Niederschlägen im Zylinderkopf des Motors, die wiederum die Flammengeschwindigkeit beeinflussen, Genauigkeitsänderungen beim Betrieb der das Kraftstoffgemisch steuernden Einrichtung, Veränderungen der Zündenergie und der Funkenstrecke, Veränderungen zwischen den Motoren desselben Typs und Änderungen des Umgebungsdrucks und der Umgebungstemperatur.
Für die Beherrschung dieser variablen Faktoren sind verschiedene geschlossene Regelsysteme vorgeschlagen worden.
Ein solches geschlossenes Regelsystem verwendet einen Abgas-Sauerstoffsensor. Dieses System kann Schwankungen der Kraftstoffzusammensetzung oder Schwankungen des Luft/Kraftstoffverhältnisses im Gemisch kompensieren. Es kann jedoch Schwankungen in anderen Faktoren wie etwa Schwankungen im Kompressionsverhältnis oder, wenn eine Abgasrückführung vorgesehen ist, Schwankungen bei der Menge des rückgeführten Abgases nicht kompensieren.
In einem weiteren System ist im Inneren des Zylinders ein optischer Sensor angebracht, der dazu verwendet wird, entweder die Flammenintensität oder die Flammenfarbe zu erfassen, woraufhin das Luft-/Kraftstoffverhältnis so eingestellt wird, daß entweder eine gewünschte Flammenintensität oder Flammenfarbe erhalten wird.
In einem weiteren System wird das Motorschütteln als Parameter für die Steuerung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses verwendet. Ein solches System wird in der SAE- Veröffentlichung 860413 mit dem Titel "Lean Limit A/F Control System by using Engine Speed Variation" von T. Ina, H. Obayashi und T. Shigematsu, beschrieben.
Die beiden letzten Systeme schaffen eine Kompensation der Variationen der verschiedenen Faktoren, die die Verbrennungsfunktion beeinflussen, wobei diese beiden Systeme ein Luft-/Kraftstoffverhältnis erzielen können, das den Anforderungen eines bestimmten Motors genügt. Wenn jedoch das Luft-/Kraftstoffverhältnis variiert wird, wird es notwendig, eine geeignete Kompensation des Zündzeitpunkts vorzusehen, wobei keines dieser Systeme eine solche Kompensation vorsieht.
Im US-Patent 3 142 967 wird ein System beschrieben, in dem sowohl der Zündzeitpunkt als auch das Luft-/Kraftstoffverhältnis optimiert werden, um eine maximale Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit zu schaffen. Um das Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Zündzeitpunkt zu optimieren, werden diese beiden Parameter zu abwechselnden Fluktuationen um Basiswerte veranlaßt, wobei die im Motordrehmoment sich ergebenden Änderungen gemessen werden, indem die Motorbeschleunigung aus der Geschwindigkeitserfassung abgeleitet wird. Dann werden die Änderungen des Drehmoments dazu verwendet, diese beiden Parameter zu optimieren. Das System besitzt den Nachteil, daß das Luft-/Kraftstoffverhältnis, bei dem die maximale Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit auftritt, nicht mit demjenigen Luft-/Kraftstoffverhältnis übereinzustimmen braucht, bei dem die Schadstofferzeugung minimal ist. Außerdem besitzt das in diesem Patent beschriebene System einen komplizierten Aufbau, weil es notwendig ist, sowohl das Luft-/Kraftstoffverhältnis als auch den Zündzeitpunkt zu Fluktuationen anzuregen.
Die EP-A-275169, die nach dem Prioritätsdatum des vorliegenden Patents veröffentlicht wurde, offenbart eine Anordnung, in der die Steigung des Motorausgangs gegenüber dem Zündzeitpunkt mit einer erwünschten Steigung verglichen wird. Jeder Fehler der Steigung wird zur Steuerung des Zündzeitpunkts und der Kraftstoffversorgung, die entweder gleichzeitig oder nacheinander ausgeführt werden, verwendet, um die erwünschte Steigung zu erzielen. Das Motorschütteln wird gemessen und besitzt gegenüber der Kraftstoffversorgungssteuerung den Vorrang.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, ein neues oder verbessertes System zur Steuerung eines Verbrennungsmotors und außerdem ein neues oder verbessertes Verfahren zum Betreiben eines solchen Motors zu schaffen, bei denen die oben erwähnten Nachteile beseitigt oder verringert sind.
Gemäß einem Aspekt dieser Erfindung wird ein adaptives Steuersystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen, wobei das Steuersystem umfaßt: eine Gemischzusammensetzungs-Steuereinrichtung mit einem ersten Steuereingang, eine Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung mit einem zweiten Steuereingang, eine Einrichtung zum Messen des Motorschüttelns, eine erste Einrichtung zum Eingeben einer Variation in den ersten Eingang, um so einen gewünschten Wert des Verbrennungsverhaltens-Parameters zu erzielen, und eine zweite Einrichtung zum Eingeben einer Variation in den zweiten Steuereingang, um eine Variation des Motorausgangs zu kompensieren, die sich aus der in den ersten Steuereingang eingegebenen Variation ergibt.
Durch die Eingabe einer Variation in den ersten Steuereingang für die Erzielung eines gewünschten Wertes des Verbrennungsverhaltens-Parameters kann eine Gemischzusammensetzung erzielt werden, bei der die Schadstofferzeugung so gering wie möglich ist, ohne ein übermäßiges Motorschütteln hervorzurufen.
Die Anmelder haben festgestellt, daß durch die Variation des zweiten Steuereingangs für die Kompensation der Variation des Motorausgangs, die sich aus der in den ersten Steuereingang eingegebenen Variation ergibt, im Vergleich zu einer Anordnung, in der keine solche Kompensation vorgesehen ist, die Schadstofferzeugung reduziert und der Wirkungsgrad des Motors erhöht werden können.
Obwohl die Variation des ersten Steuereingangs und des zweiten Steuereingangs normalerweise in abwechselnder Reihenfolge ausgeführt wird, können Situationen auftreten, in denen es möglich oder sogar vorzuziehen ist, die Variationen gleichzeitig auszuführen.
Der gewünschte Wert des Motorschüttelns kann ununterbrochen in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen hergestellt werden.
Das System kann eine Einrichtung zum Erzeugen eines ersten Basiswertes für den ersten Steuereingang entsprechend den Motorbetriebsbedingungen und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Basiswertes für den zweiten Steuereingang entsprechend den Motorbetriebsbedingungen enthalten, wobei die erste Einrichtung zum Eingeben einer Variation in den ersten Steuereingang so beschaffen ist, daß sie die Variation in bezug auf ihren Basiswert eingibt, und wobei die zweite Einrichtung so beschaffen ist, daß sie die Variation in den zweiten Steuereingang in bezug auf ihren Basiswert eingibt.
Die Gemischzusammensetzungs-Steuereinrichtung kann eine Einrichtung zum Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des an die Verbrennungskammern des Motors zugeführten Gemischs sein. Alternativ kann die Gemischzusammensetzungs- Steuereinrichtung in einem Motor, in dem das Abgas in die Verbrennungskammern rückgeführt wird, so beschaffen sein, daß sie in dem an die Verbrennungskammern zugeführten Luft- und Kraftstoffgemisch das Verhältnis des Abgases zur Luft steuert.
Die zweite Einrichtung kann eine Einrichtung für die Bestimmung der Steigung eines die Motorausgangsleistung angebenden Parameters gegenüber dem Zündzeitpunkt und eine Einrichtung für die Veränderung des zweiten Steuereingangs, derart, daß ein gewünschter Wert der Steigung erzielt wird, umfassen.
Der gewünschte Wert kann entsprechend den Motorbetriebsbedingungen erzeugt werden.
Die Einrichtung für die Erzeugung des Kurvenverlaufs kann so beschaffen sein, daß sie in den zweiten Steuereingang eine Störung eingibt und die Steigung aus der sich ergebenden Variation des Motorausgangsparameters bestimmt.
Im Falle eines Vergasermotors kann die Zündsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern des Zündvoreilungswinkels sein. Im Falle eines Dieselmotors kann die Zündsteuereinrichtung eine Einrichtung zum Steuern des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung sein.
Die Motorbetriebsbedingungen können die Motordrehzahl und die Lastanforderung, der der Motor unterliegt, sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt dieser Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eine Verbrennungsmotors geschaffen, wobei der Verbrennungsmotor umfaßt: eine Gemischsteuereinrichtung mit einem ersten Steuereingang und eine Zündsteuereinrichtung mit einem zweiten Steuereingang, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: Messen des Motorschüttelns, Eingeben einer Variation in den ersten Steuereingang, um einen gewünschten Wert des Motorschüttelns zu erzielen, und Eingeben einer Variation in den zweiten Steuereingang, um eine Variation des Motorausgangs zu kompensieren, die sich aus der in den ersten Steuereingang eingegebenen Variation ergibt.
Die Erfindung wird nun genauer und beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, von denen:
Fig. 1 eine Darstellung der funktionalen Komponenten eines adaptiven Steuersystems gemäß dieser Erfindung ist;
Fig. 2 ein Graph ist, in dem der Zündvoreilungswinkel, der für bestimmte Drehmomentwerte erforderlich ist, gegen das Luft-/Kraftstoffverhältnis aufgetragen ist;
die Fig. 3a, 3b Graphen sind, die die Veränderungen der Emission der Stickoxide bzw. der Emission der Kohlenwasserstoffe gegenüber dem Luft-/Kraftstoffverhältnis zeigen, wobei jeder Graph zwei Kurven umfaßt, die die Variation für einen festen Wert des Zündvoreilungswinkels bzw. für einen Wert des Zündvoreilungswinkels, der im Hinblick auf eine maximale Motorausgangsleistung optimiert ist, zeigen;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Mikrocomputersystems ist, mit dem die funktionalen Komponenten von Fig. 1 implementiert werden;
Fig. 5 ein Layout-Diagramm eines Computerprogramms für das Mikrocomputersystem von Fig. 4 ist.
Fig. 6 ein Flußdiagramm ist, das die Reihenfolge der Ausführung der Hauptmodule des Programms zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm ist, das die Berechnung der im Programm verwendeten Gewichtungsfaktoren zeigt;
Fig. 8 ein Diagramm ist, das zur Erläuterung des Betriebs des Moduls SAFIRE verwendet wird; und
Fig. 9 (die die Fig. 9a, 9b, 9c und 9d umfaßt) ein Flußdiagramm für den Modul SAFIRE ist.
Zunächst wird auf Fig. 2 Bezug genommen, wobei in dieser Figur ein Graph gezeigt ist, der typisch für diejenigen Graphen ist, die von den Anmeldern bei der Erzeugung von Werten des Zündvoreilungswinkels und des Luft/Kraftstoffverhältnisses in Abhängigkeit von den Motorbetriebsbedingungen erzeugt wurden. In Fig. 2 geben die vier Kurven a, b, c und d Linien konstanten Drehmoments an, die auf den das Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Zündvoreilungswinkel bei konstanten Werten der Motordrehzahl und der Luftströmung darstellenden Achsen aufgetragen sind. Diese Kurven können erhalten werden, indem ein Motor auf einem Prüfstand mit einer bestimmten Geschwindigkeit und einer bestimmten Luftzufuhrrate betrieben wird und indem das bei verschiedenen Werten des Zündvoreilungswinkels und des Luft-/Kraftstoffverhältnisses erhaltene Drehmoment gemessen wird. Genauer wird der Motor mit einer Luftströmung und einem Zündvoreilungswinkel betrieben, die auf bestimmte Werte gesetzt sind. Dann werden das Luft-/Kraftstoffverhältnis und die an die Motor angelegte Höchstlast eingestellt, bis eine bestimmte Kraftstoffströmung und eine bestimmte Motordrehzahl erhalten werden. Dann wird das Drehmoment ermittelt. Für jeden Wert einer Gruppe von Drehmomentwerten können die Punkte, bei denen die einzelnen Drehmomentwerte erhalten werden, verbunden werden, so daß sich Kurven a, b, c, d gleichen Drehmoments ergeben.
Für jeden Punkt in Fig. 2 ist ein Vektor vorhanden, der in Richtung der maximalen Zunahme des Drehmoments zeigt. An jeder Stelle entlang einer Kurve gleichen Drehmoments ist der Vektor senkrecht zur Kurve orientiert, da die Bewegung entlang der Kurve gleichen Drehmoments keine Drehmomentänderung erzeugt. Folglich sind die Punkte, bei denen die Kurven gleichen Drehmoments parallel zur Achse des Zündvoreilungswinkels sind, diejenigen Punkte, bei denen dieser Vektor in Richtung des Zündvoreilungswinkels keine Komponente besitzt. An diesen Punkten ist das partielle Differential oder die Steigung des Drehmoments in bezug auf den Zündvoreilungswinkel Null, wobei diese Punkte in Fig. 2 durch die Linie e verbunden worden sind. In jedem nicht auf der Linie e befindlichen Punkt besitzt die Steigung des Motordrehmoments in bezug auf den Zündvoreilungswinkel einen von Null verschiedenen Wert.
An beliebigen Punkten in Fig. 2 oberhalb und links von der Linie e ist die Steigung des Motordrehmoments in bezug auf den Zündvoreilungswinkel negativ. Der Bereich oberhalb und links von der Kurve e in Fig. 2 stellt Luft/Kraftstoffgemische dar, die für den jeweiligen Zündvoreilungswinkel zu schnell verbrennen, um für die Ausgangsleistung des Motors den maximalen Beitrag zu liefern. Unterhalb und rechts der Linie e ist die Steigung positiv, wobei dieser Bereich unterhalb und rechts der Kurve e Luft-/Kraftstoffgemische darstellt, die keine ausreichend lange Verbrennungsdauer besitzen, um zum jeweiligen Zündvoreilungswinkel den maximalen Beitrag zu liefern.
Für einen bestimmten Motortyp kann eine Gruppe von Graphen, die den in Fig. 2 gezeigten Graphen ähnlich sind, für einen Satz von Kombinationen von Motordrehzahlen und Luftströmungen erzeugt werden. Bei der Erzeugung der Graphen können die Schadstoffemissionen und das Motorschütteln ebenfalls gemessen werden.
Aus dem resultierenden Satz von Graphen und von Messungen der Schadstoffemissionen und des Motorschüttelns kann für jede Motordrehzahl und für jede Luftströmungsrate eine optimale Kombination des Zündvoreilungswinkels und des Luft-/Kraftstoffverhältnisses gewählt werden. Das Luft/Kraftstoffverhältnis kann so gewählt werden, daß das Gemisch mager genug ist, um die Erzeugung von Schadstoffen und insbesondere von Stickoxiden zu verhindern, jedoch ausreichend fett ist, um eine wirksame Funktion zu erhalten und ein übermäßiges Motorschütteln und übermäßige Kohlenwasserstoff-Emissionen zu vermeiden. Normalerweise wird für den Zündvoreilungswinkel ein Punkt auf der Kurve e aus denjenigen Punkten gewählt, die dem maximalen Drehmomentausgang für ein bestimmtes Luft/Kraftstoffverhältnis entsprechen. Unter bestimmten Bedingungen kann jedoch ein nicht auf der Kurve e liegender Punkt gewählt werden. Beispielsweise kann es während des Leerlaufs wünschenswert sein, den Zündvoreilungswinkel zu reduzieren, um die Emissionen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu verringern. Jede Kombination des Zündvoreilungswinkel mit dem Luft-/Kraftstoffverhältnis wird einem besonderen Wert des Motorschüttelns und außerdem einem besonderen Wert der Steigung des Motordrehmoments in bezug auf den Zündvoreilungswinkel zugewiesen.
Wenn in einem Fahrzeug ein bestimmter Motor eingebaut ist, verändert sich das optimale Luft/Kraftstoffverhältnis gegenüber den Werten, die entsprechend dem obenbeschriebenen Verfahren gewählt worden sind. Diese Variation wird durch verschiedene Faktoren verursacht, die Unterschiede zwischen den einzelnen Motoren eines Typs, Änderungen, die in einem Motor während seiner Alterung auftreten, Änderungen der Kraftstoffzusammensetzung und Änderungen der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks umfassen. Somit kann ein Wert für das Luft-/Kraftstoffverhältnis, der entsprechend dem obenbeschriebenen Verfahren gewählt worden ist, zu einem übermäßigen Motorschütteln und/oder zu übermäßigen Schadstoffemissionen führen. Durch die Veränderung des Luft-/Kraftstoffverhältnisses, derart, daß ein Motorschütteln erzielt wird, das gleich dem entsprechend den obenbeschriebenen Verfahren für die vorherrschende Motordrehzahl und die vorherrschende Luftströmungsrat gewählten Wert ist, können übermäßige Schadstoffemissionen und ein übermäßiges Schütteln verhindert werden, außerdem kann der optimale Wert für das Luft-/Kraftstoffverhältnis wiederhergestellt werden.
Veränderungen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses dieser Art verursachen wiederum eine Veränderung des optimalen Wertes für den Zündvoreilungswinkel. Um beispielsweise den Motorbetrieb auf der Kurve e in Fig. 2 zu halten, muß der Zündvoreilungswinkel für jeden Einheitszunahmewert des Luft-/Kraftstoffverhältnisses um ungefähr 30 erhöht werden. Wenn der Zündvoreilungswinkel in bezug auf die Variation des Luft-/Kraftstoffverhältnisses kompensiert wird und wenn insbesondere der Zündvoreilungswinkel so gesteuert wird, daß die maximale Motorausgangsleistung erzielt wird, ergibt sich, wie die Anmelder festgestellt haben, das folgende Ergebnis: Die Schadstoffemissionen und insbesondere die Emissionen von Stickoxiden und von Kohlenwasserstoffen sind besser als in dem Fall, in dem keine Kompensation vorgesehen ist.
Dies ist in den Fig. 3a und 3b dargestellt, die Graphen sind, die Veränderungen der Stickoxid-Emission bzw. der Kohlenwasserstoff-Emission in Abhängigkeit vom Luft/Kraftstoffverhältnis (in Gewichtseinheiten) zeigen. Die Einheiten für die Stickoxid- und Kohlenwasserstoffemissionen sind Gramm pro Megajoule des Motorausgangs. Jeder dieser Graphen enthält zwei Kurven, die mit F, A gekennzeichnet sind. Die mit F gekennzeichneten Kurven wurden erhalten, als für den Zündvoreilungswinkel ein fester Wert verwendet wurde, wobei dieser Wert dem optimalen Drehmoment beim Nenn-Luft-/Kraftstoffverhältnis entspricht, während die mit A gekennzeichneten Kurven durch Veränderung des Zündvoreilungswinkels, derart, daß unter tatsächlichen Betriebsbedingungen das maximale Drehmoment erzielt wird, erhalten wurden.
Aus Fig. 3a ist ersichtlich, daß die Veränderung des Zündvoreilungswinkel bei fetteren Gemischen eine Verringerung der Stickoxid-Emission bewirkt, jedoch bei magereren Gemischen kein Problem bedeutet, weil der Emissionspegel für derartige Gemische niedrig ist. Für die von der vorliegenden Erfindung betrachteten magereren Gemische ist die Emission von Kohlenmonoxid unerheblich. Aus Fig. 3b ist ersichtlich, daß bei der Magergrenze die Voreilung des Zündzeitpunkts eine Verringerung der Kohlenwasserstoff-Emissionen gegenüber der Kurve, in der der Zündzeitpunkt nicht voreilt, d. h. konstant ist, verursacht. Zwischen den Luft-/Kraftstoffverhältnissen von ungefähr 15,5 und 21 zeigen die Kurven A und F im wesentlichen die gleichen Kohlenwasserstoff-Emissionspegel. In Fig. 3b sind jedoch um der Klarheit willen die Kurven etwas voneinander getrennt worden.
Nun wird ein Steuersystem gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben, in dem das Luft-/Kraftstoffverhältnis bzw. der Zündvoreilungswinkel so gesteuert werden, daß Werte des Motorschüttelns und der Steigung der Motorausgangsleistung in bezug auf den Zündvoreilungswinkel erhalten werden, die für die vorherrschenden Motorbetriebsbedingungen gewählt worden sind. Im Graph von Fig. 2 wird das Motordrehmoment als Parameter für die Definition des Motorausgangs verwendet. Der Motorausgang kann auch durch die Motordrehzahl oder die Motorleistung bestimmt werden, wobei im unten beschriebenen Beispiel die Motordrehzahl als Parameter für die Bestimmung des Motorausgangs verwendet wird. Im Graph von Fig. 2 wird die Luftzufuhrrate als Parameter für die Bestimmung der Lastanforderung, der der Motor unterliegt, verwendet. Die Kraftstoffströmung, die Gemischströmung, der Drosselklappenwinkel oder der Einlaßkrümmerdruck können ebenfalls dazu verwendet werden, die Lastanforderung zu bestimmen. In dem im folgenden beschriebenen Beispiel wird der Krümmerdruck verwendet.
Nun wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der die funktionalen Komponenten eines adaptiven Steuersystems gemäß den obenerwähnten Prinzipien gezeigt ist.
Ein Motor 10 besitzt eine elektronische Kraftstoffsteuereinrichtung 11. Die Einrichtung 11 ist eine elektronische Kraftstoffeinspritz-Steuereinrichtung bekannten Typs, in dem für jeden Zylinder eine getrennte Einspritzeinrichtung angeordnet ist, um in die zu den einzelnen Zylindern führenden Kanäle des Luftansaugkrümmers Kraftstoff einzuspritzen. Die Einspritzung wird an einem bestimmten Punkt im Arbeitstakt des Motors begonnen, wobei die Einrichtung 11 einen Eingang empfängt, der die Dauer der Öffnung der Einspritzeinrichtung in jedem Takt bestimmt.
Der Motor 10 besitzt eine Zündsteuereinrichtung 12, die auf wohlbekannte Weise die einzelnen Zündkerzen des Motors dazu veranlaßt, bei Kurbelwinkeln, die durch den Eingang an die Einrichtung 12 bestimmt werden, zu zünden.
Der Motor besitzt einen Kurbelposition-Meßwandler 10a und einen weiteren Meßwandler 10b, die den Luftansaugkrümmer- Druck als Parameter messen, der die Lastanforderung darstellt. Der Ausgang des Kurbelposition-Meßwandlers 10a wird sowohl an die Kraftstoffeinspritz- als auch an die Zündsteuereinrichtung 11 bzw. 12 geliefert, damit die Kraftstoffeinspritz- und Zündvorgänge mit dem Motorbetrieb geeignet synchronisiert werden können. Der Ausgang des Kurbelposition-Meßwandlers 10a wird außerdem an eine Drehzahlberechnungseinrichtung 13 geliefert, die einen häufig aktualisierten Ausgang schafft, der die momentane Drehzahl der Kurbelwelle darstellt.
Das System enthält eine Gruppe von vier Speicherelementen 14, 15, 16 und 23, von denen jedes eine Tabelle von Werten für eine bestimmte Variable in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Krümmerdruck enthält. Der Speicher 1 enthält eine Tabelle von festen Werten für den Zündvoreilungswinkel. Der Speicher 15 enthält eine Tabelle von festen Werten für das Luft/Kraftstoffverhältnis.
Der Speicher 16 enthält eine Tabelle von Werten für die Steigung der Motordrehzahl gegenüber dem Zündvoreilungswinkel. Für die meisten Kombinationen der Motordrehzahl und des Krümmerdrucks ist der gewünschte Wert der Steigung Null. Wie jedoch oben erläutert, ist in einigen Betriebszuständen wie etwa dem Leerlauf eine positive Steigung erforderlich, um eine minimale Schadstofferzeugung zu erhalten.
Der Speicher 23 enthält eine Tabelle von Schüttelwerten. Diese Werte sind so gewählt, daß die Schadstofferzeugung und der Kraftstoffverbrauch minimal sind, wobei ein angemessener Motor-Gleichlauf und daher ein angemessenes Fahrzeugverhalten aufrechterhalten werden.
Im allgemeinen werden die in den Tabellen der Speicher 14, 15, 16 und 23 gespeicherten Werte entsprechend den oben mit Bezug auf Fig. 2 diskutierten Prinzipien gewählt. Daher enthalten die Tabellen für jede mögliche Kombination der Motordrehzahl mit des Krümmerdrucks einen festen Zündvoreilungswert, einen festen Wert für das Luft-/Kraftstoffverhältnis, einen geforderten Wert für die Steigung der Motordrehzahl gegenüber dem Zündvoreilungswinkel und einen geforderten Wert für das Motorschütteln.
Die Ausgänge von der Drehzahlberechnungsschaltung 13 und vom Krümmerdruck-Meßwandler 10b werden an die Speicherelemente 14, 15, 16 und 23 geliefert, wobei für die vorherrschende Drehzahl und die vorherrschende Lastanforderung aus diesen Speicherelementen geeignete Werte ausgelesen werden. Da, wie im folgenden erläutert wird, die gespeicherten Werte der Motordrehzahl und des Krümmerdrucks diskret sind, beinhaltet der Vorgang des Auslesens der Werte aus diesen Speichern eine Interpolation.
Der vom Speicher 14 gelieferte Zündvoreilungswinkel wird an einen Eingang eines Summierers 24 geliefert, dessen Ausgang an einen Eingang eines Summierers 17 geliefert wird. Der Ausgang des Summierers 17 wird an den Eingang der Zündsteuereinrichtung 12 geliefert.
Der andere Eingang des Summierers 17 empfängt einen Ausgang von einem Störungsgenerator 18. Der Störungsgenerator empfängt von einem Taktgeber 21 einen Eingang. Für eine feste Anzahl von Motorzündungen, im vorliegenden Beispiel zwölf Zündungen, besitzt der Störungsgenerator 18 auf eine im folgenden beschriebene Weise positive und negative Werte. Diese positiven und negativen Werte entsprechen einer besonderen Variation des Zündvoreilungswinkels, wobei diese Variation im vorliegenden Beispiel 3º beträgt. Somit bewirkt der Ausgang des Störungsgenerators 18, daß der Zündvoreilungswinkel während zwölf Motorzündungen abwechselnd erhöht und erniedrigt wird. Jeder Reihe von zwölf Motorzündungen, in denen der Zündvoreilungswinkel gestört wird, folgt ein Intervall von zwölf Motorzündungen, in denen der Ausgang des Störungsgenerators 18 den Wert Null besitzt. Wie im folgenden erläutert wird, schafft dieses Intervall eine Gelegenheit, das Motorschütteln zu berechnen.
Der Ausgang vom Störungsgenerator 18 und ferner die Ausgänge vom Kurbelposition-Meßwandler 10a und vom Taktgeber 21 werden an den Eingang eines Steigungsdetektors 19 geliefert. Dieser Detektor überwacht die Wirkung der Störung des Zündvoreilungswinkels auf die Motordrehzahl und erzeugt einen Ausgang, der dem tatsächlich erfaßten Wert der Steigung der Motordrehzahl gegenüber dem Zündvoreilungswinkel entspricht. Dieses Signal wird an einen Fehlerdetektor 20 geliefert, der den tatsächlichen Wert der Steigung mit einem geforderten Wert der Steigung vergleicht, der von der Tabelle im Speicherelement 16 abgeleitet wird. Der Ausgang des Fehlerdetektors 20 stellt den Fehler zwischen diesen beiden Werten dar, wobei sich dieser Fehler sowohl hinsichtlich der Größe als auch des Vorzeichens entsprechend der Beziehung zwischen dem geforderten und dem tatsächlichen Wert der Steigung verändert. Der Fehler wird an den Eingang einer Steuereinrichtung 22 geliefert. Die Steuereinrichtung 22 besitzt eine Integralübertragungsfunktion, wobei ihr Ausgang an einen weiteren Eingang des Summierers 24 geliefert wird. Der Summierer 24 addiert den Ausgang von der Steuereinrichtung 22 zum vom Speicherelement 14 gelieferten Zündvoreilungswinkel, so daß der Ausgang des Summierers 24 einen korrigierten Zündvoreilungswinkel darstellt. Somit stellt der Ausgang des Summierers 17 den korrigierten Voreilungswinkel dar, dem die vom Störungsgenerator 18 gelieferte Störung überlagert ist.
Das System enthält einen Schütteldetektor 25, der die Ausgänge vom Kurbelposition-Meßwandler 10a und vom Taktgeber 21 empfängt. Während des Intervalls, in dem dem Zündvoreilungswinkel keine Störungen überlagert werden, untersucht der Schütteldetektor 25 Veränderungen der Periode der vollständigen Motorarbeitstakte und verwendet diese, um das Motorschütteln zu berechnen. Der Ausgang vom Schütteldetektor 25 wird an den negativen Eingang eines Fehlerdetektors 26 geliefert, wobei dessen positiver Eingang den vom Speicherelement 23 gelieferten geforderten Schüttelwert empfängt. Somit stellt der Ausgang des Fehlerdetektors 26 den Fehler zwischen dem geforderten und dem tatsächlichen Wert des Motorschüttelns dar. Dieser Fehler verändert sich sowohl hinsichtlich der Größe als auch des Vorzeichens. Der Ausgang des Fehlerdetektors 26 wird an den Eingang einer Steuereinrichtung 27 geliefert, die eine Integralübertragungsfunktion besitzt. Der Ausgang der Steuereinrichtung 27 wird an einen Eingang des Summierers 28 geliefert, deren anderer Eingang den Wert des Luft-/Kraftstoffverhältnisses empfängt, das vom Speicherelement 15 geliefert wird. Somit stellt der Ausgang des Summierers 28 einen korrigierten Wert für das Luft-/Kraftstoffverhältnis dar. Dieser korrigierte Wert wird an die Gemischsteuereinrichtung 11 geliefert.
Es ist ersichtlich, daß die Steuereinrichtungen 22 und 27 unabhängig auf Regelschleifen bezüglich des Zündvoreilungswinkels und des Luft-/Kraftstoffverhältnisses einwirken. Wenn der Motor läuft, wird das Motorschütteln überwacht. Wenn es nicht mit dem geforderten Wert übereinstimmt, wird das Luft-/Kraftstoffverhältnis entsprechend eingestellt. Dadurch wird der Zündvoreilungswinkel geändert, der dem geforderten Wert der Veränderung entspricht, so daß die Regelschleife für den Zündvoreilungswinkel diesen so einstellt, daß jener geforderte Wert erzielt wird.
Wie erneut in Fig. 2 gezeigt, kann der gewählte Wert des Zündvoreilungswinkels und des Luft/Kraftstoffverhältnisses für eine besondere Bedingung von Motorbetriebszuständen dem Punkt Y entsprechen. Aufgrund der Unterschiede zwischen dem betrachteten, besonderen Motor und demjenigen Motor, der zur Ableitung der gewählten Werte verwendet worden ist, kann dies jedoch zu einem unannehmbaren Schütteln führen. Der Schütteldetektor erfaßt dies, so daß die Regelschleife für das Luft/Kraftstoffverhältnis darauf reagiert, um ein mit dem Punkt X gekennzeichnetes Luft-/Kraftstoffverhältnis zu erzeugen. Nun wird der Zündvoreilungswinkel zu groß sein, was eine Abnahme der Kraftstoff-Wirtschaftlichkeit und eine übermäßige stickoxid-Emission zur Folge hat. Der Steigungsdetektor erfaßt, daß der Zündvoreilungswinkel zu groß ist, und verringert ihn, bis der Punkt Z erreicht ist. Somit arbeitet der Motor trotz der Unterschiede zwischen den einzelnen Motoren mit einer Kombination eines Zündvoreilungswinkels und eines Luft-/Kraftstoffverhältnisses, das ein gutes Fahrzeugverhalten, eine geringe Schadstofferzeugung und einen optimalen Motorausgang zur Folge hat.
Im obenbeschriebenen Beispiel arbeiten die Steuereinrichtungen 22 und 27 unabhängig voneinander. Um die Stabilität des Steuersystems zu verbessern, kann zwischen den beiden Regelschleifen eine Überkreuz-Kompensation hinzugefügt werden.
Die in Fig. 1 gezeigten verschiedenen funktionalen Blöcke werden durch ein Mikrocomputersystem implementiert, das in Fig. 4 gezeigt ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt das Mikrocomputersystem einen 8097-Mikrocomputer 100 der Intel-Corporation, der über einen Daten- und Adressenbus 101 mit einen Nur-Lese- Speicher 102 vom Typ 27C64, mit einem Schreib-/Lese- Speicher 103 von HITACHI vom Typ 6116 und mit einem nichtflüchtigen Schreib-/Lese-Speicher 104 von Greenwich Instruments Ltd. vom Typ NVR2 verbunden ist. Das Programm und die festen Tabellen sind im Speicher 102 gespeichert, temporäre Variablen sind im Speicher 103 gespeichert und Korrekturen für den Zündvoreilungswinkel und das Luft/Kraftstoffverhältnis sind im Speicher 104 gespeichert.
Durch das Mikrocomputersystem werden die Drehzahlberechnungseinrichtungen 13, die Speicherelemente 14, 15, 16 und 23 der Störungsgenerator 18, der Steigungsdetektor 19, der Taktgeber 21, der Schütteldetektor 25, die Summierer 17, 24 und 28, die Fehlerdetektoren 20 und 26, die Steuereinrichtungen 22 und 27 und Teile der Zündsteuereinrichtung 12 und der Kraftstoffgemisch-Steuereinrichtung 11 implementiert.
Der Krümmerdruck-Meßwandler 10b ist über eine herkömmliche Signalaufbereitungsschaltung 105 mit einem ANALOG- Eingang des Mikrocomputers 100 verbunden. Der Kurbelposition-Meßwandler 10a ist vom Typ mit variabler Reluktanz und wirkt mit einem Zahnrad zusammen, das an der Motorkurbelwelle angebracht ist und von dem Zähne entfernt worden sind, um Referenzpositionen zu erzeugen. Der Ausgang des Meßwandlers 10a ist über eine Signalaufbereitungsschaltung 106, die hauptsächlich dem Herausfiltern des Rauschens dient und saubere Rechteckimpulse liefert, mit einem HOCHGESCHWINDIGKEITS-Eingang des Mikrocomputers 100 verbunden. Ein HOCHGESCHWINDIGKEITS-Ausgang des Mikrocomputers ist mit dem Eingang einer Haltezeit- Steuerschaltung 107 verbunden. Die Haltezeit-Steuerschaltung 107 führt in Verbindung mit einem der im Speicher 102 gespeicherten Programmodule die Funktion der Zündsteuereinrichtung 12 von Fig. 1 aus. Die Haltezeit- Steuerschaltung 107 ist eine von S.G.S. Ltd. gelieferte Haltezeit-Steuerschaltung vom Typ L497. Die Haltezeit- Steuerschaltung beginnt mit dem Aufbau eines Stroms in der Primärwicklung der Zündspule im richtigen Zeitpunkt, um den erforderlichen Pegel direkt vor der Unterbrechung des Stroms zu erzielen. Außerdem begrenzt die Haltezeit- Steuerschaltung den Spulenstrom während der kurzen Zeitperiode, die zwischen dem Erreichen des erforderlichen Stroms und der Unterbrechung des Stroms verstreicht, auf den geforderten Pegel. Der Ausgang der Haltezeit- Steuerschaltung 107 ist über eine Leistungsstufe 108 mit einer Spule und einem Verteiler 109 verbunden.
Ein weiterer HOCHGESCHWINDIGKEITS-Ausgang des Mikrocomputers 100 ist mit dem Eingang einer Einspritzeinrichtung- Treiberschaltung 110 verbunden. Die Einspritzeinrichtung- Treiberschaltung 110 führt in Verbindung mit einem Teil des im Speicher 102 gespeicherten Programms die Funktion der Kraftstoffgemisch-Steuereinrichtung 11 von Fig. 11 aus. Der Ausgang des Einspritzeinrichtung-Treibers 110 wird an die einzelnen Einspritzeinrichtungen der Verbrennungskammern des Motors geliefert.
In Fig. 5 ist der allgemeine Aufbau der das Programm bildenden Module und ferner der Datenfluß zwischen den Modulen gezeigt. Das Programm umfaßt die Module MISDET 120, IGNLU 121, SAFIRE 122 und DWELL 123. Der Modul IGNLU ruft die Untermodule NACHSCHLAGEN1 124 und NACHSCHLAGEN2 125 auf, während der Modul SAFIRE die Untermodule ABBIL- DUNGSSPEICHERUNG1 126, ABBILDUNGSSPEICHERUNG2 127, NACHSCHLAGEKORREKTUR1 128 und NACHSCHLAGEKORREKTUR2 129 abruft. Fig. 5 zeigt außerdem die Tabelle 15 für das feste Luft-/Kraftstoffverhältnis und die Tabelle 14 für die feste Zündvoreilung, die, wie bereits erwähnt, im Nur-Lese-Speicher 102 gespeichert sind. Die Steigungsanforderungstabelle 16 und die Schüttelanforderungstabelle 23 von Fig. 1 sind in den Untermodulen ABBILDUNGSSPEICHERUN- GUNG2 bzw. ABBILDUNGSSPEICHERUNG1 enthalten. Fig. 5 zeigt außerdem die Luft-/Kraftstoffverhältnis- und Zündvoreilungswinkel-Korrekturtabellen 130 und 131, die die Korrekturen für das Luft-/Kraftstoffverhältnis und die Zündvoreilungswinkel enthalten. Wie bereits erwähnt, sind diese Tabellen im nichtflüchtigen Schreib-/Lese-Speicher 104 gespeichert. Diese Korrekturtabellen werden unter der Steuerung der Module ABBILDUNGSSPEICHERUNG1 und ABBIL- DUNGSSPEICHERUNG2 entsprechend den Fehlern zwischen der geforderten Steigung und der tatsächlichen Steigung und zwischen dem geforderten Schütteln und dem tatsächlichen Schütteln aktualisiert. Die in den Korrekturtabellen 130 und 131 gespeicherten Werte werden dazu verwendet, das Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Zündvoreilungswinkel unter der Steuerung der Untermodule NACHSCHLAGEKORREKTUR1 und NACHSCHLAGEKORREKTUR2 zu korrigieren. Die Untermodule ABBILDUNGSSPEICHERUNG1, ABBILDUNGSSPEICHERUNG2, NACH- SCHLAGEKORREKTUR1 und NACHSCHLAGEKORREKTUR2 führen in Verbindung mit den Korrekturtabellen 130 und 131 die Funktion der Steuereinrichtungen 22 und 27 in Fig. 1 aus.
Der Modul MISDET empfängt ein Unterbrechungssignal ZAHN- UNTERBRECHUNG, wobei dieser Modul jedesmal ausgeführt wird, wenn ein Zahn erfaßt wird. Der Modul MISDET erzeugt eine Variable ZAHN, die die Position der Kurbelwelle darstellt, und liefert diese Variable an den Modul DWELL. Wenn die Zähne auf dem Zahnrad in Intervallen von 10º angeordnet sind, wird durch Interpolation eine feinere Auflösung erhalten. Für jedes Intervall wird die Interpolation durch Verwendung des Zeitintervalls, das für den Durchgang des vorhergehenden 10º-Intervalls erforderlich war, erzielt. Der Modul MISDET vergleicht die Periode zwischen jedem Zahn und erfaßt dabei die fehlenden Zähne. Wenn ein fehlender Zahn erfaßt wird, stellt der Modul erneut die Beziehung zwischen der Variablen ZAHN und der absoluten Position der Kurbelwelle her. Außerdem berechnet der Modul MISDET die Zündperiode und liefert diese als Variable ZÜNDPERIODE an die Module IGNLU und SAFIRE. Im vorliegenden Beispiel tritt die Zündung immer dann auf, wenn sich die Kurbelwelle um ungefähr 180º dreht. Die einem besonderen Funken zugehörige Zündperiode ist durch eine Periode gegeben, die beginnt, wenn sich die Kurbelwelle um 10º gedreht hat, nachdem der Kolben in dem Zylinder, in dem der Funke erzeugt worden ist, den oberen Totpunkt erreicht hat, und endet, wenn sich die Kurbelwelle um 180º weitergedreht hat. Diese Periode entspricht ungefähr der Periode, in der die durch den Funken verursachte Verbrennung die größte Wirkung auf die Motordrehzahl hat. Es ist festzustellen, daß die auf diese Weise definierte Zündperiode dem Zeitintervall entspricht, in dem sich die Kurbelwelle genau um 180º dreht.
Die Module IGNLU, SAFIRE und DWELL werden als Teil eines Hauptprogramms ausgeführt, dessen Gesamt-Flußdiagramm in Fig. 6 gezeigt ist. Wie dort gezeigt, wird in einem Schritt 140 die Variable ZAHN mit einer Konstanten STARTZAHN verglichen. Wenn Gleichheit festgestellt wird, werden die Untermodule IGNLU, SAFIRE und DWELL nacheinander in den Schritten 141, 142 und 143 ausgeführt, woraufhin das Programm zum Schritt 140 zurückkehrt. Die Konstante STARTZAHN wird so gewählt, daß die Schritte 141 bis 143 zwischen dem Auftreten zweier benachbarter Funken ausgeführt werden können. Daher werden die Schritte des Hauptprogramms synchron zur Zündung des Motors und stets zwischen tatsächlichen Funken ausgeführt.
Der Modul IGNLU empfängt eine Variable KRÜMMERDRUCK, die den Krümmerdruck darstellt und aus dem Ausgang des Meßwandlers 10b abgeleitet wird.
In jeder der Tabellen 14, 15, 130 und 131 sind die Werte des Luft-/Kraftstoffverhältnisses und des Zündvoreilungswinkels in einem 16·16-Datenfeld gespeichert. In jedem Datenfeld entsprechen die Abszisse und die Ordinate der Motordrehzahl bzw. dem Krümmerdruck. Somit enthält jeder Datenfeldpunkt einen Wert für den Zündvoreilungswinkel oder für das Luft-/Kraftstoffverhältnis für eine diskrete Motordrehzahl und einen diskreten Wert des Krümmerdrucks. Die Werte sind als 16·6-Datenfeld gespeichert, da ein solches eine Wertedichte darstellt, die eine gute Anpassung an die Unregelmäßigkeiten der wahren optimalen Kennlinie des Zündvoreilungswinkels bzw. des Luft/Kraftstoffverhältnisses schafft. Die Untermodule NACH- SCHLAGEN1, NACHSCHLAGEN2, NACHSCHLAGKORREKTUR1 und NACHSCHLAGEKORREKTUR2 berechnen aus den in der zugehörigen Tabelle gespeicherten Werten für die vier Punkte in der Motordrehzahl-/Krümmerdruck-Ebene, die die vorherrschende Motordrehzahl und den vorherrschenden Krümmerdruck umgeben, Werte für das Luft-/Kraftstoffverhältnis bzw. den Zündvoreilungswinkel. Jeder dieser Werte wird mit einem geeigneten Gewichtungsfaktor multipliziert, woraufhin die vier sich ergebenden Werte addiert werden, um einen Ausgangswert zu schaffen.
Um die Tabellen 14, 15, 130 und 131 zu adressieren, erzeugt der Modul IGNLU Adressenvariablen DREHZAHL und LAST, die der Motordrehzahl bzw. dem Krümmerdruck entsprechen. Jede dieser Adressenvariablen kann einen der Werte Null bis Fünfzehn annehmen, die den sechzehn diskreten Motordrehzahl- und Krümmerdruckwerten entsprechen. Diese Variablen werden auf den Wert gesetzt, der der Motordrehzahl und dem Krümmerdruck direkt unterhalb der vorherrschenden Werte entspricht. Wie in Fig. 5 gezeigt, werden diese Adressenvariablen DREHZAHL und LAST an sämtliche Untermodule geliefert.
Obwohl in Fig. 5 nicht gezeigt, berechnet der Modul IGNLU außerdem vier Variablen ABBILDUNG-INT 0 bis 3, die die vier obenerwähnten Gewichtungsfaktoren darstellen. Diese vier Variablen ABBILDUNG-INT 0 bis 3 entsprechen den vier Adressen (DREHZAHL, LAST), (DREHZAHL+1, LAST), (DREHZAHL, LAST+1), (DREHZAHL+1, LAST+1).
Das Verfahren zur Berechnung der Gewichtungsfaktoren AB- BILDUNG-INT 0 bis 3 für die vorherrschende Drehzahl und die vorherrschende Last ist in Fig. 7 gezeigt.
In der Drehzahl-/Last-Ebene ist ein Hauptrechteck ausgebildet, dessen Ecken an den Adressen (DREHZAHL, LAST), (DREHZAHL+1, LAST), (DREHZAHL, LAST+1), (DREHZAHL+1, LAST+1) liegen. Dieses Hauptrechteck ist in vier Unterrechtecke unterteilt, indem die Abszisse und die Ordinate, die durch die vorherrschende Drehzahl bzw. die geforderte Last verlaufen, gezeichnet werden, wobei diese Unterrechtecke die Flächen A0, A1, A2, A3 besitzen. Der Gewichtungsfaktor für jeden der vier Datenfeldpunkte wird durch Division der Fläche des Unterrechtecks, das dem Datenfeldpunkt diagonal entgegengesetzt ist, durch die Fläche des Hauptrechtecks berechnet. Daher besitzen die Gewichtungsfaktoren ABBILDUNG-INT 0 bis 3 die folgenden Werte:
ABBILDUNG-INT 0 = A0/A,
ABBILDUNG-INT 1 = A1/A,
ABBILDUNG-INT 2 = A2/A,
ABBILDUNG-INT 3 = A3/A,
wobei A=A0+A1+A2+A3.
Der Modul IGNLU berechnet außerdem aus der Variablen ZÜNDPERIODE die Motordrehzahl und liefert diese als Variable MOTDREH an jeden der Module SAFIRE und DWELL.
Der Modul IGNLU ruft die Untermodule NACHSCHLAGEN1 und NACHSCHLAGEN 2 auf, die Basiswerte für das Luft/Kraftstoffverhältnis bzw. für den Zündvoreilungswinkel durch einen obenbeschriebenen Interpolationsprozeß berechnen, und liefert diese Werte als Variablen LKV-BA- 515 bzw. ZVW-BASIS an den Modul SAFIRE.
Der Modul SAFIRE bestimmt die Störung des Zündvoreilungswinkel und berechnet unter Verwendung der Variablen ZÜNDPERIODE die Variablen STEIGUNG und SCHÜTTELN, die die Steigung der Motordrehzahl gegenüber dem Zündvoreilungswinkel und das Motorschütteln darstellen. Dieser Modul ruft die Unterroutinen ABBILDUNGSSPEICHERUNG1 und ABBIL- DUNGSSPEICHERUNG2 auf, die die Variablen SCHÜTTELN und STEIGUNG zur Aktualisierung der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Korrekturtabelle 130 bzw. der Zündvoreilungs-Korrekturtabelle 131 verwenden. Dieser Modul ruft außerdem die Untermodule NACHSCHLAGEKORREKTUR1 und NACHSCHLAGEKORREK- TUR2 auf, die die Variablen LKV-KORR und ZVW-KORR berechnen, welche die Korrekturwerte für das Luft/Kraftstoffverhältnis bzw. den Zündvoreilungswinkel darstellen. Dieser Modul summiert die Variablen ZVW-BASIS und ZVW-KORR und den Wert der Störung, um eine Variable ZVW zu erzeugen, die einen Steuerwert für den Zündvoreilungswinkel darstellt und an den Modul DWELL geliefert wird. Ähnlich summiert der Modul die Variablen LKV-BASIS und LKV-KORR, um eine Variable LKV zu schaffen, die einen Steuerwert für das Luft-/Kraftstoffverhältnis darstellt und an den Modul DWELL geliefert wird.
Wie weiter oben erwähnt, werden dem Zündvoreilungswinkel während zwölf aufeinanderfolgender Motorzündperioden positive und negative Störungen überlagert, worauf ein Intervall von weiteren zwölf Zündperioden folgt, in dem keine Störung überlagert wird. Da in jeder Zündperiode ein Durchlauf durch den Modul SAFIRE stattfindet, umfaßt ein vollständiger Arbeitszyklus des Moduls SAFIRE vierundzwanzig aufeinananderfolgende Durchläufe. Der allgemeine Aufbau eines vollständigen Arbeitszyklus dieses Moduls ist in Fig. 8 gezeigt. In Fig. 8 sind die vierundzwanzig aufeinanderfolgenden Durchläufe durch in Kreise gesetzte Zahlen angegeben, während die zugehörigen Zündfunken durch Sternchen (*) markiert sind. Die in den ersten zwölf Durchläufen erzeugten positiven und negativen Störungen sind durch eine Welle gezeigt, bei der die positiven Störungen mit dem Bezugszeichen 140 und die negativen Störungen mit dem Bezugszeichen 141 bezeichnet sind.
Eine während des Durchlaufs 1 erzeugte negative Störung wird dem Zündfunken zwischen dem Durchlauf 1 und dem Durchlauf 2 überlagert. Diese Störung beeinflußt die Zündperiode, die nach diesem Zündfunken beginnt, wobei der Wert dieser Zündperiode während des Durchlaufs 3 zur Verfügung steht. In Fig. 8 sind die Zündperioden, die den in den Durchläufen 1 bis 12 erzeugten Störungen entsprechen, mit T&sub1; bis T&sub1;&sub2; bezeichnet. Diese zwölf Zündperioden werden auf eine im folgenden erläuterte Weise zur Berechnung der Steigung verwendet.
Wie oben erwähnt, wird in den Durchläufen 13 bis 24 keine Störung erzeugt. Wenn es sich bei dem Motor um einen Vierzylindermotor handelt, sind diese zwölf Durchläufe drei vollständigen Motortaktzyklen zugeordnet, wobei die Perioden dieser Takte in Fig. 8 mit P1, P2, P3 bezeichnet sind. Diese drei Perioden werden zur Berechnung des Motorschüttelns verwendet.
In Fig. 9 ist das Flußdiagramm für den Modul SAFIRE gezeigt, das nun beschrieben wird. Im Schritt 149 wird die Variable MOTDREH, die die Motordrehzahl darstellt, untersucht. Bei Motordrehzahlen unterhalb von 600 min&supmin;¹ ist eine zufriedenstellende Messung der Steigung nicht möglich. Wenn daher MOTDREH kleiner als 600 min&supmin;¹ ist, wird in einem Schritt 161 die Variable ZVW auf ZVW-BASIS gesetzt, während im Schritt 184 LKV auf LKV-BASIS gesetzt wird. Wenn die Motordrehzahl größer als 600 min&supmin;¹ ist, wird das Programm mit einem Schritt 150 fortgesetzt.
In der Gruppe von Schritten 150 bis 158 wird die Variable STEIGUNG berechnet. Genauer wird in einem Schritt 150 eine Variable DURCHLAUF, die die momentane Durchlaufnummer des Moduls darstellt, untersucht. Wenn diese Variable einen der Werte 3, 5, 6, 8, 9, 11, 12, 14 besitzt, wird in einem Schritt 151 eine Variable NEGDREH als Reziprokwert der Variablen ZÜNDPERIODE berechnet. Die Variable NEGDREH stellt die einer negativen Störung entsprechende Motordrehzahl dar.
Im Schritt 152 wird die Variable Durchlauf erneut untersucht. Wenn sie einen der Werte 4, 7, 10, 13 besitzt, wird eine Variable POSDREH als Reziprokwert der ZÜNDPERI- ODE berechnet. POSDREH stellt die Motordrehzahl dar, die einer positiven Störung entspricht. Dann wird in einem Schritt 154 eine Variable ERSTES SIGNAL als Differenz zwischen NEGDREH und POSDREH berechnet. Die Variable ER- STES SIGNAL stellt die Änderung der Motordrehzahl dar, die durch den Übergang von einer negativen zu einer positiven Störung verursacht wird.
In einem Schritt 155 wird die Variable DURCHLAUF erneut untersucht. Wenn sie einen der Werte 5, 8, 11, 14 besitzt, wird in einem Schritt 156 eine Variable ZWEITES SIGNAL als Differenz zwischen POSDREH und NEGDREH berechnet. Daher stellt ZWEITES SIGNAL die Änderung der Motordrehzahl dar, die durch den Übergang von einer positiven zu einer negativen Störung verursacht wird.
Bei den Durchlaufnummern 5, 8, 11, 14 steht genügend Information zur Verfügung, um die Steigung zu berechnen. Im Schritt 148 wird STEIGUNG als Differenz zwischen dem ZWEITEN SIGNAL und dem ERSTEN SIGNAL berechnet. Durch die Auswertung der Steigung auf diese Weise werden Änderungen der Motordrehzahl beseitigt, die durch eine schnelle geradlinige Beschleunigung oder Verzögerung verursacht werden.
Der Modul wird in einem Schritt 159 fortgesetzt, in dem der Untermodul ABBILDUNGSSPEICHERUNG2 aufgerufen wird. Dieser Untermodul aktualisiert die in der Korrekturtabelle 131 gespeicherten Werte für jeden der vier Datenfeldpunkte, die die vorherrschende Motordrehzahl und den vorherrschenden Krümmerdruck umgeben. Für jeden Datenfeldpunkt wird eine neue Korrektur berechnet und gespeichert, wobei eine neue Korrektur aus der alten Korrektur entsprechend der folgenden Formel berechnet wird:
Neue Korrektur =
Alte Korrektur +
k&sub1; · (Gewichtungsfaktor) · (Steigung - S)
Diese Formel korrigiert die Werte in der Tabelle 131 durch Integration und glättet die Rauschkomponenten und die Steigungsmessungen. Die Konstante k&sub1; sollte so gewählt werden, daß sie klein genug ist, um diese Rauschkomponenten auf einen niedrigen Pegel zu verringern, jedoch groß genug ist, um eine schnelle Konvergenz zum optimalen Voreilungswinkel zu schaffen. Der in dieser Formel angegebene Gewichtungsfaktor ist derjenige, der für die obenbeschriebenen Gewichtungsfaktoren ABBILDUNG- INT 0 bis ABBILDUNG-INT 3 geeignet ist. S ist der geforderte Wert der Steigung für die vorherrschende Motordrehzahl und den vorherrschenden Krümmerdruck.
In der Gruppe der Schritte 162 bis 168 wird die Variable ZVW berechnet.
In einem Schritt 162 wird der Untermodul NACHSCHLAGEKOR- REKTUR2 aufgerufen, wobei ein Wert ZVW-KORR berechnet wird. Im Schritt 163 wird eine den optimalen Wert für den Zündvoreilungswinkel darstellende Variable ZVW-OPT als Summe von ZVW-BASIS und ZVW-KORR berechnet.
Im Schritt 164 wird DURCHLAUF untersucht. Wenn er einen der Werte 2, 5, 8, 11 besitzt, wird im Schritt 165 ZVW als Summe von ZVW-OPT und DITHER berechnet. In einem Schritt 166 wird DURCHLAUF erneut untersucht. Wenn er einen der Werte 1, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 12 besitzt, wird in einem Schritt 168 ZVW als Differenz zwischen ZVW-OPT und DITHER berechnet. DITHER entspricht der Größe der Störung und besitzt daher einen Wert, der 30 des Zündvoreilungswinkel entspricht. Somit werden in den Schritten 165 und 168 dem Zündvoreilungswinkel positive und negative Störungen überlagert.
Wenn DURCHLAUF einen Wert zwischen 13 und 24 besitzt, wird in einem Schritt 167 ZVW auf ZVW-OPT gesetzt.
In den Schritten 169 bis 179 wird das Motorschütteln berechnet. Wie oben erwähnt, wird das Motorschütteln aus drei Perioden von drei vollständigen Motortakten, in denen dem Zündvoreilungswinkel keine Störung überlagert ist, berechnet. Im Schritt 169 wird die Variable DURCH- LAUF untersucht. Die dem Beginn eines jeden der drei Motortakte entsprechende Zündperiode steht in den Durchläufen 15, 19 und 23 zur Verfügung. Wenn DURCHLAUF den Wert 15, 19 oder 23 besitzt, wird im Schritt 170 eine Variable TEMP auf den momentanen Wert ZÜNDPERIODE gesetzt. Im Schritt 171 wird DURCHLAUF untersucht. Wenn er einen der Werte 16, 17, 18, 20, 21, 22, 24, 1 oder 2 besitzt, wird im Schritt 172 die Variable TEMP um den momentanen Wert der ZÜNDPERIODE erhöht. Daher wird nach dem Schritt 172 in den Durchläufen 18, 22 und 2 die Variable TEMP einen Wert besitzen, der der ersten, zweiten oder dritten vollständigen Motorzündperiode entspricht.
In den Schritten 173, 175 und 177 wird DURCHLAUF untersucht. Wenn sie einen der Werte 18, 22 oder 2 besitzt, wird im Schritt 174, 176 bzw. 178 eine Variable P1, P2 oder P3 auf den momentanen Wert von TEMP gesetzt. Die Variable P1, P2, P3 entspricht der ersten, zweiten bzw. dritten vollständigen Motor-Taktperiode.
Im Schritt 179 wird die Variable SCHÜTTELN entsprechend der folgenden Formel berechnet:
SCHÜTTELN = (P1-2P2 + P3)/(P1 + P2 + P3)³
Diese Formel wird in der Veröffentlichung mit dem Titel "Experience with a new method of measuring engine roughness" von R. Latsch u. a., ISATA Graz Automotive Automation, London 1978 und außerdem im US-Patent 4 178 891 diskutiert.
Dann wird in einem Schritt 180 der Untermodul NACHSCHLA- GESPEICHERUNG1 aufgerufen, wobei dieser Modul die in der Korrekturtabelle 130 gespeicherten Werte für jeden der vier Datenfeldpunkte, die die vorherrschende Motordrehzahl und den vorherrschenden Krümmerdruck umgeben, aktualisiert. Für jeden Datenfeldpunkt wird eine neue Korrektur berechnet und gespeichert, wobei eine neue Korrektur aus der alten Korrektur entsprechend der folgenden Formel berechnet wird:
Neue Korrektur =
alte Korrektur +
k&sub2; · (Gewichtungsfaktor) · (SCHÜTTELN - R)
k&sub2; sollte so gewählt werden, daß es klein genug ist, um die Rauschkomponenten auf einen niedrigen Pegel zu verringern, jedoch groß genug ist, um eine schnelle Konvergenz zum optimalen Luft-/Kraftstoffverhältnis zu schaffen. Der in dieser Formel angegebene Gewichtungsfaktor ist derjenige, der für die oben erwähnten Gewichtungsfaktoren ABBILDUNG-INT 0 bis ABBILDUNG-INT 3 geeignet ist. R ist der geforderte Wert des Motorschüttelns für die vorherrschende Motordrehzahl und den vorherrschenden Krümmerdruck.
Im Schritt 181 wird der Untermodul NACHSCHLAGEKORREKTUR1 aufgerufen, der einen Wert für LKV-KORR berechnet. Dann wird in einem Schritt 182 LKV als Summe von LKV-BASIS und LKV-KORR berechnet.
Schließlich wird in einem Schritt 183 die Variable DURCHLAUF aktualisiert.
Der Modul DWELL verwendet die Variablen ZAHN, MOTDREH, ZVW und LKV, um den Mikrocomputer 100 dazu zu veranlassen, daß er an die Haltezeit-Schaltung 107 und an die Einspritzeinrichtung-Treiberschaltung 110 geeignete Signale ausgibt, um an geeigneten Kurbelpositionen Zündfunken und eine Kraftstoffeinspritzung zu bewirken, wobei das Luft-/Kraftstoffverhältnis auf den gesteuerten Wert gesetzt ist.
Der Modul DWELL verwendet außerdem die Eingänge KRÜMMER- DRUCK und MOTDREH zur Berechnung der Luftströmung, um eine Einspritzimpulsdauer zu berechnen, die das gesteuerte LKV ergibt. Obwohl in dem obigen Beispiel das Luft/Kraftstoffverhältnis mit einem Satz von Einspritzeinrichtungen gesteuert wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf einen Motor angewendet werden, in dem das Luft/Kraftstoffverhältnis durch einen elektronisch gesteuerten Vergaser oder durch eine Einzelpunkt-Einspritzeinrichtung gesteuert wird. Mit einem solchen Vergaser oder einer Einzelpunkt-Einspritzeinrichtung wird der Motor aufgrund von Transportwirkungen im Einlaßkrümmer auf Änderungen der Kraftstoffversorgung langsamer reagieren. Um diese Verzögerung zu ermöglichen, sollte für die Konstante k&sub2;, die in der Formel für die Berechnung der Korrekturen der Luft-/Kraftstoffverhältnis-Korrekturtabelle 130 verwendet wird, ein verhältnismäßig kleiner Wert verwendet werden.
Das obige Beispiel ist mit Bezug auf eine herkömmliche Gemischsteuereinrichtung beschrieben worden, in der die Steuereinrichtung die Kraftstoffströmungsrate verändert, während die Luftströmungsrate oder die Gemischströmungsrate durch den Fahrer des Fahrzeugs, in welchem der Motor eingebaut ist, gesteuert werden. Die Erfindung kann jedoch auch auf ein unübliches System angewendet werden, in dem die Gemischsteuereinrichtung die Luftströmungsrate ändert und die Kraftstoffströmung direkt durch den Fahrer gesteuert wird.
Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Benzinmotor oder in einem Kompressionszündungsmotor (Dieselmotor), in denen die Abgase in die Verbrennungskammern rückgeführt werden, verwendet werden. In einem solchen Motor kann die vorliegende Erfindung anstatt zur Steuerung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zur Steuerung des Abgas-Rückführungsverhältnisses verwendet werden.
Obwohl das obige Beispiel die Überlagerung von Störungen auf den Voreilungszündwinkel in einem Vergasermotor beschreibt, um den Zündvoreilungswinkel bei Variationen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses zu kompensieren, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt. Beispielsweise kann sie auch dazu verwendet werden, dem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung in Kompressionszündungsmotoren Störungen zu überlagern, um Korrekturen für diesen Parameter zu schaffen.
In dem obigen Beispiel wird der Zündvoreilungswinkel gegenüber Variationen des Luft-/Kraftstoffverhältnisses kompensiert, indem dem Zündvoreilungswinkel Störungen überlagert werden, woraufhin die Steigung des Motorausgangs gegenüber dem Zündvoreilungswinkel berechnet wird und das Ergebnis zur Berechnung der Korrekturen verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses besondere Verfahren der Berechnung der Korrekturen beschränkt.
In dem obigen Beispiel werden die Korrekturen für das Luft-/Kraftstoffverhältnis und den Zündvoreilungswinkel gleichmäßig in sämtliche Motorzylinder eingegeben. In einer Abwandlung könnten die Korrekturen für jeden einzelnen Zylinder berechnet werden, um Schwankungen zwischen den einzelnen Zylindern zu berücksichtigen.
In dem oben beschriebenen Beispiel sind konstante und korrigierte Zündvoreilungstabellen 14 und 131 und ferner konstante und korrigierte Luft-/Kraftstoffverhältnis-Tabellen 15 und 130 vorgesehen. In einer Abwandlung kann eine einzige Zündvoreilungstabelle und eine einzige Luft/Kraftstoffverhältnis-Tabelle vorgesehen sein. Die Tabellen würden anfangs mit festen Werten versehen werden, wobei diese Werte anschließend entsprechend den Messungen bezüglich der Steigung und des Schüttelns aktualisiert würden.

Claims

1. Ein adaptives Steuersystem für Verbrennungsmotor, mit einer Gemischzusammensetzungs-Steuereinrichtung (11) mit einem ersten Steuereingang, eine Zündzeitpunktsteuereinrichtung (12) mit einem zweiten Steuereingang, einer Einrichtung (25) zum Messen des Motorschüttelns und einer ersten Einrichtung (23, 26, 27) zum Eingeben einer Variation in den ersten Eingang, um so einen gewünschten Wert des Motorschüttelns zu erzielen, gekennzeichnet durch eine zweite Einrichtung (22, 24) zum Eingeben einer Variation in den zweiten Steuereingang, um eine Variation der Motorausgangsleistung zu kompensieren, die sich aus der in den ersten Steuereingang eingegebenen Variation ergibt.

2. Ein System gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (23) zum Erzeugen des gewünschten Wertes des Motorschüttelns entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors (10).

3. Ein System gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15) zum Erzeugen eines ersten Basiswertes für den ersten Steuereingang entsprechend den Motorbetriebsbedingungen und eine Einrichtung (14) zum Erzeugen eines zweiten Basiswertes für den zweiten Steuereingang entsprechend den Motorbetriebsbedingungen, wobei die erste Variationseingabeeinrichtung (23, 26, 27) so beschaffen ist, daß sie die Variation in bezug auf den ersten Basiswert eingibt, und die zweite Variationseingabeeinrichtung so beschaffen ist, daß sie die Variation für den zweiten Steuereingang in bezug auf den zweiten Basiswert eingibt.

4. Ein System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischzusammensetzungs-Steuereinrichtung (11) eine Einrichtung zum Steuern des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des in die Verbrennungskammern des Motors (10) gelieferten Gemischs umfaßt.

5. Ein System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischzusammensetzungs- Steuereinrichtung (11) eine Einrichtung zum Steuern des Abgas-/Luftverhältnisses in dem an die Verbrennungskammern gelieferten Luft-/Kraftstoffgemisch umfaßt.

6. Ein System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Variationseingabeeinrichtung eine Einrichtung (19) zum Bestimmen der Steigung eines die Motorausgangsleistung angebenden Parameters in bezug auf den Zündzeitpunkt und eine Einrichtung (17, 18) zum Verändern des zweiten Steuereingangs, um so für die Steigung einen gewünschten Wert zu erzielen.

7. Ein System gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen des gewünschten Wertes entsprechend den Motorbetriebsbedingungen.

8. Ein System gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigungsbestimmungseinrichtung (17 - 19) so beschaffen ist, daß sie in den zweiten Steuereingang eine Störung eingibt und aus der sich ergebenden Variation des Parameters der Motorausgangsleistung die Steigung bestimmt.

9. Ein System gemäß einem der vorangehenden Ansprüche für einen Vergasermotor, dadurch gekennzeichnet, daß die zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (12) eine Einrichtung zum Steuern des Zündvoreilungswinkels ist.

10. Ein System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 für einen Kompressionszündungsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündzeitpunkt-Steuereinrichtung (12) eine Einrichtung zum Steuern des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung ist.

11. Ein System gemäß einem der Ansprüche 2, 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorbetriebsbedingungen die Lastanforderung, der der Motor unterliegt, und die Motordrehzahl umfassen.

12. Ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor eine Gemischsteuereinrichtung mit einem ersten Steuereingang und eine Zündsteuereinrichtung mit einem zweiten Steuereingang umfaßt, wobei das Verfahren die Schritte des Messens des Motorschüttelns und des Eingebens einer Variation in den ersten Steuereingang, um den gewünschten Wert des Motorschüttelns zu erzielen, umfaßt und wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch die Eingabe einer Variation in den zweiten Steuereingang, um eine Variation der Motorausgangsleistung zu kompensieren, die sich aus der in den ersten Steuereingang eingegebenen Variation ergibt.

13. Ein Verfahren gemäß Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Erzeugung des gewünschten Wertes des Motorschüttelns gemäß den Betriebsbedingungen des Motors.

14. Ein Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines ersten und eines zweiten Basiswertes für den ersten und den zweiten Steuereingang entsprechend den Motorbetriebsbedingungen, die Variation des ersten Steuereingangs in bezug auf den ersten Basiswert und die Variation des zweiten Steuereingangs in bezug auf den zweiten Basiswert.

15. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Steuereingang- Variationsschritt die Bestimmung der Steigung eines Parameters, der die Motorausgangsleistung in bezug auf den Zündzeitpunkt angibt, und die Variation des zweiten Steuereingangs, um so einen gewünschten Wert der Steigung zu erzielen, umfaßt.

16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Erzeugung des gewünschten Wertes der Steigung entsprechend den Motorbetriebsbedingungen.

17. Ein Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung durch die Eingabe einer Störung in den zweiten Steuereingang und durch die Bestimmung der Steigung anhand der sich ergebenden Variation des Parameters der Motorausgangsleistung bestimmt wird.

18. Ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 13, 14 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorbetriebsbedingungen die Lastanforderung, der der Motor unterliegt, und die Motordrehzahl umfassen.