Allgemeiner Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuerungssystem
für eine Brennkraftmaschine unter Verwendung eines Mikrocomputers
und insbesondere auf ein Motorsteuerungssystem, das für
Kraftfahrzeug-Benzinmotoren geeignet ist.
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Der Kraftfahrzeugmotor und insbesondere der Kraftfahrzeug-
Benzinmotor, muß strenge Abgasvorschriften erfüllen und ferner
wird von dem Motor eine ausreichend hohe Leistung verlangt. In
den letzten Jahren war somit ein Steuerungssystem für
Kraftfahrzeug-Benzinmotoren erhältlich, wobei verschiedene
Datenarten, welche den Laufzustand eines Motors darstellen, wie
die Ansaugflußgeschwindigkeit für den Motor und dessen Drehzahl,
sequentiell gewonnen werden, wobei erforderliche Steuerdaten für
jeden Zylinder auf der Basis der gewonnenen Daten berechnet
werden, wobei die Kraftstoffzufuhrmenge und die Zündverstellung
für jeden Zylinder auf der Basis der Steuerdaten einzeln
gesteuert werden. Es kann auf Beispiele dieses Steuerungssystems
verwiesen werden, welche zum Beispiel in JP-A-58-185973, JP-A-59-
49372 und JP-A-59-201972 offenbart sind.
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Bei dieser Art von Steuerungssystem sind Daten notwendig, welche
die Drehzahl des Motors darstellen und gemäß dem Stand der
Technik wird eine Drehzahl, welche von der Dauer eines
sogenannten Bezugswinkelpositionssignals (REF Signal) abgeleitet
wird, welches jedesmal erzeugt wird, wenn die Kurbelwelle eine
Position mit einem vorbestimmten Winkel von beispielsweise 180
Grad erreicht, bei den Zylindern als Drehzahldaten zur Berechnung
von Motorsteuerungsdaten verwendet.
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Die vorstehend erwähnten dem Stand der Technik entsprechenden
Systeme, gehen jedoch nicht auf das Problem ein, daß die
Motordrehzahl ein unregelmäßiges Pulsieren aufweist und daß sich
die erfaßten Daten abhängig von der Erfassungstechnik stark
unterscheiden und daß eine Verzögerung bei der Erfassung des
Bezugswinkelpositionssignals unvermeidlich ist, wobei sich die
Verzögerung mindestens auf eine Dauer des REF-Signals beläuft.
Wenn das dem Stand der Technik entsprechende System somit bei
einem Hochgeschwindigkeitsmotor mit kleinem Massenfaktor
angewandt wird, so kann das dem Stand der Technik entsprechende
System keine Steuerdaten vorsehen, welche die Unterschiede des
Verbrennungszustandes zwischen den Zylindern hinreichend
wiedergeben, was dazu führt, daß selbst die für jeden Zylinder
einzeln erzeugten Steuerungsdaten vergeblich dazu verwendet
werden, eine ausreichende Unterdrückung einer Ungleichheit und
eine zufriedenstellend optimale Zündverstellungssteuerung zu
erreichen.
Zusammenfassung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Motorsteuerungssystem vorzusehen, welches die Vorteile der Art
von System voll ausnützen kann, bei welchem verschiedene den
Laufzustand eines Motors darstellende Datenarten sequentiell
gewonnen werden, notwendige Steuerdaten für jeden Zylinder auf
der Basis der gewonnenen Daten berechnet werden und bei welchem
die Kraftstoffzufuhrmenge und die Zündverstellung für jeden
Zylinder einzeln auf der Basis der Steuerdaten gesteuert werden
und welches eine ausreichende Unterdrückung einer Ungleichheit
und eine zufriedenstellend optimale Zündverstellungssteuerung
erzielen kann.
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Zur Erfüllung der vorstehenden Aufgabe werden gemäß der
vorliegenden Erfindung, wie dies in Anspruch 1 gekennzeichnet
ist, Drehwinkelgeschwindigkeiten (der Begriff wird nachstehend
erläutert) der Kurbelwelle sequentiell und einzeln erfaßt, wenn
einzelne Kolben einer Mehrzahl von Zylindern entsprechend eine
identische vorbestimmte Hubposition annehmen und die
Drehzahldaten für jeden Zylinder werden auf der Basis der
Kurbeldrehwinkelgeschwindigkeit berechnet.
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Vorgesehen ist gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein
Motorsteuerungssystem in einem Motor mit elektronischer
Kraftstoffeinspritzung, in dem Steuerdaten für jeden Zylinder aus
einer Mehrzahl von Zylindern berechnet werden, wobei das
Motorsteuerungssystem eine Drehwinkelgeschwindigkeits-
Erfassungseinrichtung umfaßt, welche sequentiell und unabhängig
Kurbelwellendrehwinkelgeschwindigkeiten erfaßt, wenn einzelne
Kolben der genannten Mehrzahl von Zylindern eine identische,
vorbestimmte Hubposition einnehmen, und ferner umfaßt das System
eine Drehzahl-Berechnungseinrichtung, welche Drehzahldaten für
jeden Zylinder auf der Basis der Ergebnisse der Erfassung durch
die Drehwinkelgeschwindigkeits-Erfassungseinrichtung berechnet,
wobei die Motorsteuerungsdaten durch die Anwendung der
Drehzahldaten für jeden Zylinder berechnet werden.
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Die Drehwinkelgeschwindigkeit der Motorkurbelwelle ändert sich
mit dem Verbrennungszustand jedes Zylinders und sie pulsiert.
Doch die Drehzahldaten, welche aus der Kurbelwellen-
Drehwinkelgeschwindigkeit berrechnet werden, welche für jeden
Zylinder einzeln erfaßt wird, wenn der Kolben jedes Zylinders die
identische Hubposition annimmt, stellen den Verbrennungszustand
jedes Zylinders ausreichend dar. Dann werden die Steuerungsdaten
für jeden Zylinder einzeln für jeden Zylinder erzeugt, und zwar
auf der Basis der Drehzahldaten und somit kann eine ausreichend
genaue Motorsteuerung gesichert werden.
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Gemäß der Erfindung kann die Ungleichmäßigkeit der Verbrennung
zwischen den Zylindern zufriedenstellend behandelt werden, um
fortlaufend eine zweckmäßige Steuerung zu ermöglichen und die
Motorleistung kann somit zufriedenstellend herausgezogen werden
und nebenbei kann die Stabilität im Leerlauf wesentlich
verbessert werden.
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Die Ungleichmäßigkeiten der Verbrennung bei geringen
Laufgeschwindigkeiten können ferner unterdrückt werden und
folglich kann ein Verdichtungspumpen ausreichend zum Vorteil
unterdrückt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Figur 1 ist ein Ablaufdiagramm, das zur Erklärung der
Funktionsweise des Motorsteuerungssystems gemäß einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung dient;
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Figur 2 ist ein Wellenformdiagramm, das zur Erklärung der
Funktionsweise des Motorsteuerungssystems dient;
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Figur 3 ist ein Diagramm, welches die Konstruktioon eines
beispielhaften Motorsystems veranschaulicht, bei welchem das
Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Motorsteuerungssystems
angewandt wird;
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Figur 4 ist ein Blockdiagramm, welches ein Ausführungsbeispiel
eines Steuerwerks zeigt;
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Figur 5 ist ein Wellenformdiagramm zur Erklärung der Abweichungen
der Motordrehzahl;
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Figur 6 ist ein Diagramm, welches das Verhältnis zwischen
Motordrehzahl und dem Hub zeigt;
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Figur 7 ist eine Tabelle zur Erläuterung der steuerbaren Größen
des Motors;
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Figur 8 ist ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der
Datengewinnungsoperation;
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die Figuren 9, 10, 11, 12 und 13 sind Flußdiagramme zur Erklärung
der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Motorsteuerungssystems;
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Figur 14 ist ein Diagramm zur Erklärung eines Reserve-RAMs; und
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Figur 15 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung der
Wirkungen der Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachstehend wird nun ein erfindungsgemäßes Motorsteuerungssystem
beispielhaft in bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Die Figur 3 veranschaulicht ein Beispiel eines elektronischen
Kraftstoffeinspritzmotorsystems, bei welchem die Erfindung
angewandt wird. In bezug auf Figur 3 wird in den Motor
anzusaugende Luft durch einen Einlaß 2 eines Luftfilters 1
eingeführt und die Luft verläuft zur Erfassung einer
Ansaugluftmenge durch einen Hitzdraht-Luftmengenmesser 3, durch
eine Röhrenleitung 4 und ein Drosselventilgehäuse 5, in welchem
sich ein Drosselventil zur Steuerung der Ansaugluftmenge
befindet, um schließlich in einen Sammler 6 einzutreten. Die
Ansaugluft in dem Sammler wird in Ansaugkrümmer 8 verteilt, die
mit den einzelnen Zylindern des Motors 7 verbunden sind und in
die Zylinder eingelassen.
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Andererseits wird dieser Kraftstoff, wie etwa Benzin, durch eine
Kraftstoffpumpe aus einem Kraftstofftank 9 nach oben gepumpt und
nach dem unter Druck setzen einem Kraftstoffsystem zugeführt,
welches ein Rohrnetz aus Kraftstoffdämpfer 11, Kraftstoffilter
12, Kraftstoffeinspritzventil (Einspritzer) 13 und
Kraftstoffdruckregler 14 aufweist. Dann wird der Kraftstoff durch
den Kraftstoffdruckregler 14 so geregelt, daß er einen
vorbestimmten Druck aufweist und durch Kraftstoffeinspritzventile
13, welche in den Ansaugkrümmern 8 vorgesehen sind, welche den
einzelnen Zylindern zugeordnet sind, in die Ansaugkrümmer 8
eingespritzt wird.
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Ein die Ansaugluftmenge darstellendes Signal wird aus dem
Luftmengenmesser 3 ausgegeben und einem Steuerwerk 15 zugeführt.
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Das Drosselventilgehäuse 5 ist zur Erfassung der Öffnung des
Drosselventils 5 mit einem Drosselsensor 18 angebracht und ein
Ausgangssignal des Sensors wird ebenfalls dem Steuerwerk 15
zugeführt.
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Die Ziffer 16 bezeichnet einen Verteiler, der einen
Kurbelwinkelsensor umfaßt. Der Kurbelwinkelsensor gibt ein
Bezugswinkelsignal REF, welches eine Bezugsdrehwinkelposition
darstellt und ein Winkelsignal POS ab, welches eine
Drehwinkelposition darstellt, welche in Intervallen kleiner
Winkel, z.B. zwei Grad, erfaßt wird, und diese Signale werden
ebenfalls dem Steuerwerk 15 zugeführt.
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Die Hauptkomponente des Steuerwerks 15 ist ein aus einem LSI
aufgebauter Mikrocomputer, gemäß der der Darstellung in Figur 4,
ein MPU, ein ROM, ein A/D-Umsetzer und ein Ein-/Ausgabekreis. Der
Mikrocomputer gewinnt als Eingangssignale Signale von
verschiedenen Sensoren zur Erfassung des Laufzustands des Motors,
wie etwa des Luftmengenmessers 3, des Verteilers 16 und des
Drosselsensors 18, um einen vorbestimmten Operationsvorgang
auszuführen, und der Mikrocomputer gibt verschiedene
Steuersignale ab, welche die Operationsergebnisse darstellen, so
daß den Kraftstoffeinspritzventilen 13 und Zündspulen 17
erforderliche Steuersignale zugeführt werden, um die
Kraftstoffzufuhrmenge und die Zündeinstellung zu steuern.
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Die Steueroperation wird nun genauer beschrieben.
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Zuerst wird die Anzahl der Impulse des von dem Kurbelwinkelsensor
abgegebenen POS-Signals gezählt, um eine Winkelposition zu
erfassen und wobei die Genauigkeit der Pulsposition nicht
besonders notwendig ist, was dazu führt, daß das
Pulserzeugungsintervall normalerweise eine Reihe verhältnismäßig
großer Fehler aufweist. Zusätzlich weisen Drehmomentabweichungen
zwischen Hüben des Motors unnötige Zwischenräume, Spiele und eine
Verzerrung des Drehgetriebesystems auf. Aus diesen Gründen
variiert das Pulserzeugungsintervall des durch die F/V-Umwandlung
erhaltenen POS-Signals sehr stark und relativ periodisch, mit
sehr feinen, unregelmäßigen Schwankungen, wie dies in Figur 5 bei
(a) dargestellt ist.
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Zufriedenstellende Ergebnisse können nicht erzielt werden, wenn
die Motordrehzahl (welche die Drehzahl darstellt) direkt auf dem
POS-Signal basierend erfaßt wird und dem Motorsteuerungssystem
zugeführt wird, welches Steuerungsdaten verwendet, die auf die
einzelnen Zylinder bezogen sind, wie dies leicht aus dem Graph
bei (a) in Figur 5 ersichtlich ist.
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Wenn bei dem POS-Signal an sich jedoch eine Frequenzteilung
vorgenommen wird, wie etwa durch den Filtereffekt, können dessen
unregelmäßige Schwankungen beseitigt werden und man erhält eine
verhältnismäßig geglättete Wellenform, wie sie in Figur 5 bei (b)
oder (c) dargestellt ist, welche zur Steuerung der einzelnen
Zylinder verwendet werden kann. Dies bedeutet, daß
Kurbelwinkelgeschwindigkeiten bei verschiedenen Drehwinkeln
(nachstehend mit Drehwinkelgeschwindigkeiten bezeichnet) über
einen vorbestimmten Drehwinkelbereich der Kurbelwelle in
mittelbildender Weise einer regelmäßigen Abtastung durch
Frequenzteilung erfaßt werden können, um eine mittlere
Drehwinkelgeschwindigkeit vorzusehen, welche für die
Steueroperation verwendet wird. Zusätzlich zeigt die Figur 5 bei
(b) die Ergebnisse der 1/5-Frequenzteilung und bei (c) die
Ergebnisse der 1/10-Frequenzteilung.
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Um somit gemäß der Erfindung den Einfluß der Abweichungen zu
beseitigen, werden die Drehwinkelgeschwindigkeiten der
Kurbelwelle innerhalb eines vorbestimmten Bereichs erfaßt, der
sich um einen vorbestimmten Zeitpunkt des Motorhubs erstreckt.
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Der vorbestimmte Bereich kann nach Wunsch bestimmt werden,
vorzugsweise ist er jedoch so festgelegt, daß ein Zeitpunkt, zu
dem eine Spitze der Drehwinkelgeschwindigkeit der
Motorkurbelwelle auftritt, in den Bereich fällt, wie dies
nachstehend in bezug auf Figur 6 beschrieben werden wird.
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Wie dies im Fach allgemein bekannt ist, handelt es sich bei dem
Kraftfahrzeug-Benzinmotor, bei welchem die vorliegende Erfindung
im wesentlichen angewandt wird, um einen Viertaktmotor, und bei
einem Viertaktmotor werden die enstprechenden Hübe des Ansaugens,
der Verdichtung, der Verbrennung und des Auslasses für jeden
Zylinder wiederholt, wie dies in Figur 6 von (a) bis (d)
dargestellt ist, so daß die Verbrennung bei einer
Gesamtbetrachtung des Motors jedesmal dann erfolgt, wenn sich die
Kurbelwelle um einen Winkel dreht, der dadurch erhalten wird, daß
ein Winkel, durch welchen die Kurbelwelle zwei Umdrehungen macht,
d.h. 720 Grad, durch die Anzahl der Zylinder geteilt wird, wobei
der dadurch erhaltene Winkel bei einem Viertaktmotor zum Beispiel
180º ausmacht. Zu diesem Zeitpunkt variiert auch der
Verbrennungsdruck und die Motorkurbelwelle erreicht schließlich
die Drehwinkelgeschwindigkeit, die gemäß der
Darstellung bei (e) in Figur 6 variiert und die
Drehwinkelbeschleunigung bei (f) in Figur 6.
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Wie dies aus Figur 6 leicht ersichtlich ist, nimmt die
Drehwinkelgeschwindigkeit an einem Zeitpunkt einen Spitzenwert
an, an welchem die Drehwinkelbeschleunigung der Kurbelwelle von
positiv auf negativ umkehrt, d.h., an einem im wesentlichen
mittleren Zeitpunkt zwischen den oberen und unteren Totpunkten
der Arbeitshübe.
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Der Spitzenwert der Kurbelwellen-Drehwinkelgeschwindigkeit hängt
von dem in einem Zylinder, der sich gerade im Arbeitshub
befindet, erzeugten Drehmoment ab und somit gibt die
Spitzendrehwinkelgeschwindigkeit, die sich an der Kurbelwelle
während dem Arbeitshub jedes Zylinders entwickelt, schließlich
den Verbrennungszustand jedes Zylinders wieder, wodurch angezeigt
wird, daß der Verbrennungszustand des Motors zu einem Zeitpunkt
des Auftretens der Spitzendrehwinkelgeschwindigkeit der
Kurbelwelle durch Erfassung der Motordrehzahl sehr genau erfaßt
werden kann.
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Unter Voraussetzung des Vorstehenden wird nun der Vorgang der
Motordrehzahlerfassung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben.
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Wie dies bereits beschrieben worden ist und ohne besondere
Berücksichtigung der Konstruktion, ist die Verbrennung in dem
Motor von Zylinder zu Zylinder ungleichmäßig und ohne Ausnahme
sind einige Zylinder bezüglich der Verbrennung gut und andere
wiederum schlecht, was dazu führt, daß die
Spitzendrehwinkelgeschwindigkeit der Motorkurbelwelle gemäß der
Darstellung bei (b) in Figur 1 stark variiert. Die variierende
Spitzendrehwinkelgeschwindigkeit stellt den Verbrennungszustand
jedes Motors dar und gemäß der vorliegenden Erfindung sind die
Winkelgeschwindigkeitsmessungspositionen zur Erfassung der
Spitzendrehwinkelgeschwindigkeit gemäß der Darstellung bei (b) in
Figur 1 festgelegt und die Winkelgeschwindigkeitsdaten N (N0, N1,
N2, ..., Nn) werden in Intervallen der Meßpositionen gemessen,
wie dies in Figur 1 bei (c) dargestellt ist und sie werden
sequentiell gespeichert.
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Diese Operation wird in bezug auf Figur 2 genauer beschrieben.
Gemäß der Darstellung bei (c) in Figur 2 wird zuerst ein
Winkelmeßteilabschnittsignal erzeugt, welches während nur einem
Teilabschnitt von dem oberen Totpunkt (OT) entfernt um einen
Kurbelwellenwinkel von beispielsweise 80 bis 100 Grad zu einem
EIN-Zustand ansteigt, und die Dauer des Meßteilabschnittssignals
(EIN-Zeit) wird gemessen, so daß die Winkelgeschwindigkeitsdaten
aus dem Reziprokwert der gemessenen Dauer berechnet werden
können. Diesbezüglich ist der in dem vorstehend in bezug auf
Figur 3 beschriebenen Verteiler 16 enthaltene Kurbelwinkelsensor
so gestaltet, daß er das Winkelmeßteilabschnittssignal erzeugt.
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Alternativ können die Winkelgeschwindigkeitsdaten N dadurch
bestimmt werden, daß das POS-Signal so verwendet wird, daß nach
der Erfassung einer vorbestimmten Anzahl von Impulsen des POS-
Signals, z.B. 80 Impulse, beginnend mit dem REF-Signal, ein
Zeitintervall gemessen wird, in welchem eine vorbestimmte Anzahl
von Impulsen des POS-Signals, z.B. 20 Impulse, gezählt wird.
Alternativ können der negative Ansaugdruck Pc des Motors und die
die Last direkt anzeigenden Daten LDATA für eine Verzeichnis-
Wiedergewinnung verwendet werden.
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Die so berechneten Winkelgeschwindigkeitsdaten N werden in
Tabellen der Daten N (nachstehend als N-Datentabellen bezeichnet)
gespeichert, welche in Verbindung mit den einzelnen Zylindern
unter der Weisung eines Zylinderidentifizierungssignals
vorgesehen sind, wie dies in Figur 1 bei (a) dargestellt ist.
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Jedesmal wenn Stücke der Daten N für alle Zylinder vollständig
sind, insbesondere, wenn die Daten N7 in der Darstellung aus
Figur 1 berechnet werden, werden die Daten dann in
Mittelbildungstabellen der Daten N gespeichert, welche in
Verbindung mit den einzelnen Zylindern vorgesehen sind. Die
Datenmittelbildung wird mit dem Ziel der Fehlerreduzierung
durchgeführt, selbst wenn die Verbrennung ungleichmäßig ist und
wenn die Anzahl der zur Mittelbildung zu verwendenden Datenstücke
nicht auf 8 begrenzt ist, wie dies vorstehend beispielhaft
ausgeführt ist. Bei der Datengewinnung von N7 in Figur 1 wird
bestimmt, daß die Anzahl der Datenstücke eine vorgeschriebene
Durschnittsanzahl erreicht und daß die Datenstücke für alle
Zylinder in den Mittelbildungstabellen gespeichert werden,
wodurch sichergestellt wird, daß die steuerbaren Größen
korrigiert werden können, beginnend mit dem Augenblick der
Entstehung der Daten N8, um einheitliche
Spitzenwinkelgeschwindigkeiten der einzelnen Zylinder zu
gestalten.
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Nebenbei besteht das Problem, daß manchmal starke Ungleichheiten
(uneinheitliche Verbrennung) auftreten. Wenn zum Beispiel eine
Ungleichheit auftritt, so daß die Motordrehwinkelgeschwindigkeit
nach den Daten N2 gemäß der Darstellung bei (b) in Figur 8 stark
abfällt und daß die Daten N3 und N4, welche nach den Daten N2
folgen, aufgrund der Fortdauer der Geschwindigkeit offensichtlich
stark fallen, wie dies in Figur 8 bei (c) dargestellt ist. In
diesem Fall geht die Datensenkung nicht auf eine tatsächlich
schlechte Verbrennung zurück und wenn die Daten N gewonnen
werden, ergibt sich ein großer Fehler.
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Unter den gegebenen Umständen setzt das vorliegende
Ausführungsbeispiel eine Gegenmaßnahme zur Vermeidung des Fehlers
aufgrund der Erzeugung der Ungleichheit ein. Sobald die Daten Ni
gewonnen werden, wird gemäß der Darstellung bei (d) in Figur 8
ein Unterschied ΔNi zwischen den Daten Ni und den an der
vorangehenden Meßposition auftretenden Daten Ni-1 berechnet,
wobei die Erzeugung einer Ungleichheit durch die Entscheidung
überprüft wird, ob der Unterschied Ni einen vorbestimmten
Schwellenwert x (ΔNi ≥ x) übersteigt, und wenn die
Ungleichheitserzeugung bestimmt wird, wird die Gewinnung der
Daten N für einen in Betracht kommenden Zylinder und für sich
ergebende Zylinder zeitweilig ausgesetzt. Dann wird die
Datengewinnung an einer Position für den auf den in Betracht
kommenden Zylinder folgenden Zylinder, bei welchem die
Ungleichheit auftritt, eingeleitet, wodurch der Datenverlust
minimiert wird.
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Demgemäß kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Erzeugung
eines Fehlers aufgrund einer Ungleichheit ausreichend unterdrückt
werden, um eine höchst genaue Steuerung sicherzustellen.
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Die vorstehende Steueroperation wird zum Teil von einer
Motorverarbeitung ausgeführt, welche durch das Steuerwerk (Figur
4) ausgeführt wird. Somit wird nun die Operation der
Motorsteuerungsverarbeitung einschließlich der
Ungleichheitssteuerung beschrieben.
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Das Ausmaß der Motorsteuerung hängt größtenteils davon ab, ob
sich der Motor in einem Leerlaufzustand befindet. Deshalb wird in
diesem Ausführungsbeispiel bei jedem Kurbelwinkel (720 Grad /
Anzahl der Zylinder) gemäß der Darstellung in Figur 9 in dem
Schritt 90 zuerst ein Prüfungsvorgang eingeleitet, um zu prüfen,
ob sich der Motor im Leerlauf zustand befindet. Wenn ein
Leerlaufzustand festgestellt wird, so fährt die Prozedur mit dem
Schritt 92 fort, wo festgestellt wird, daß die Zündsteuerung, die
Leerlaufgeschwindigkeitssteuerung und die Luft-
Kraftstoffverhältnis-Steuerung noch nicht begonnen haben, um den
Zustand zur Ermöglichung der Ausführung der Steuerung gemäß der
Erfindung zu klären. Dies geschieht aus dem Grund, daß eihe
Steueroperation die andere beeinflußt und die Daten N ungenau
gestaltet, wenn sich diese Steuervorgänge im Werden befinden.
Somit wird in dem Schritt 92 festgestellt, daß jede
Steueroperation nicht ausgeführt wird und die Prozedur springt zu
der Erneuerungsverfahrensroutine A aus Schritt 96.
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Wenn sich der Motor nicht im Leerlaufzustand, jedoch im
Niederlastlaufbereich befindet, werden die Veränderung der
Drosselöffnung und die Veränderung der Ansaugluft in dem Schritt
94 bezüglich der Sicherung der Genauigkeit der Gewinnung der
Daten N überprüft, wodurch der geklärt wird, daß sich der Zustand
der Veränderungen unterhalb der Schwellenwerte x1 und x2
befindet, um die Ausführung der Steuerung gemäß der Erfindung zu
ermöglichen. Wenn in dem Entscheidungsschritt 94 demgemäß ein JA
ausgegeben wird, so fährt die Prozedur mit einer
Erneuerungsprozeßroutine B aus Schritt 98 fort.
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Der Prozeß A in Schritt 96 ist in Figur 10 genau dargestellt und
der Prozeß B in Schritt 98 ist in Figur 11 genau dargestellt. In
diesen Prozessen werden die Motordrehzahldaten für die einzelnen
Zylinder berechnet und ausgeführt.
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Wenn in dem Entscheidungsschritt 92 in Figur 9 ein JA ausgegeben
wird, so fährt die Prozedur mit der Erneuerungsprozeßroutine A
fort, die in Figur 10 genau ausgeführt ist. In Schritt 102 werden
die gegenwärtigen Winkelgeschwindigkeitsdaten Ni basierend auf
vorstehend genannten Winkelmeßteilabschnittssginal bzw. POS-
Signal und REF-Signal eingelesen; in Schritt 104 wird ein in
Betracht kommender Zylinder gemäß dem
Zylinderidentifizierungssignal identifiziert, wie dies bei (a) in
Figur 1 dargestellt ist; in Schritt 106 werden die in dem Schritt
102 eingelesenen Daten Ni in einer N-Datentabelle gespeichert,
welche dem in Betracht kommenden Zylinder zugeordnet ist; und in
dem Schritt 108 wird die in Betracht kommende N-Datentabelle zur
Berechnung der Differenz Ni = Ni - Ni-1 verwendet, wobei Ni-1 die
Winkelgeschwindigkeitsdaten darstellt, die an der vorangehenden
Position gespeichert sind und wobei Ni die gerade gespeicherten
Winkelgeschwindigkeitsdaten darstellt. In Schritt 110 wird
entschieden, ob ΔNi kleiner ist als ein vorbestimmter Wert x3 und
wenn dies nicht der Fall ist, schreitet die Prozedur zu dem
Schritt 112, wo ein Maskenkennzeichen gesetzt wird und dann zu
dem Schritt 116 fort. Wenn der Wert kleiner ist, schreitet die
Prozedur zu dem Schritt 114 fort, wo entschieden wird, ob ein
Maskenkennzeichen gesetzt ist. Bei gesetztem Kennzeichen springt
die Prozedur zu dem Schritt 134, wo der Erneuerungsprozeß endet.
Nachdem die Kurbelwelle einen vorbestimmten Kurbelwinkel
durchlaufen hat, fährt dann die Routine aus Figur 9 fort. Bei
nicht gesetztem Kennzeichen, fährt die Prozedur mit dem Schritt
116 fort, wo entschieden wird, ob die Daten Ni in den den
einzelnen Zylindern zugeordneten N-Datentabellen gespeichert
sind. Wenn die Speicherung nicht vollendet ist, so springt die
Prozedur zu dem Schritt 134 und die Routine aus Figur 9 fährt
fort, doch wenn die Speicherung der Daten Ni in den N-
Datentabellen für alle Zylinder vollendet ist, so fährt die
Prozedur mit dem Schritt 118 fort, wo eine Mittelbildung der
gespeicherten Datenstücke N erfolgt, um einen Mittelwert
vorzusehen, der in N-Daten-Mittelbildungstabellen gespeichert
wird, welche den einzelnen Zylindern zugeordnet sind. In Schritt
120 wird geprüft, ob das Abspeichern des Mittelwertes in die N-
Daten-Mittelbildungstabelle durch eine vorgeschriebene Frequenz
erfolgt (in diesem Beispiel 4, entsprechend der Anzahl an
Zylindern). Lautet die Antwort "NEIN", so springt die Prozedur zu
dem Schritt 134 und bei "JA" zu einer Routine C, wo die
Ungleichmäßigkeit der Winkelgeschwindigkeitsdaten N entschieden
wird und wo das Ausmaß der Korrektur der steuerbaren Größen
berechnet wird. Die Routine C umfaßt den Schritt 122C, in welchem
die Ungleichmäßigkeit der Winkelgeschwindigkeitsdaten N für alle
Zylinder durch Rückgriff auf die N-Daten-Mittelbildungstabelle
berechnet wird. In dem Schritt 124C wird entschieden, ob der
berechnete Ungleichmäßigkeitswert größer als ein vorgeschriebener
Wert x4 ist und in dem Schritt 126C wird das Ausmaß der Korrektur
der steuerbaren Größen berechnet, wenn die Ungleichmäßigkeit den
vorgeschriebenen Wert x4 überschreitet, um die Korrekturtabelle
umzuschreiben. Diese Prozeßroutine C wird in Figur 12 genauer
beschrieben. Wenn festgestellt wird, daß der berechnete
Ungleichmäßigkeitswert größer ist als der vorgeschriebene Wert x4
in Schritt 124C, so schreitet die Prozedur zu dem Schritt 126C
fort, um die Ungleichmäßigkeit im Leerlaufzustand unter den
vorgeschriebenen Wert x4 zu senken, wobei das entsprechende
Ausmaß der Steuerkorrektur gemäß einer Berechnungsformel
berechnet wird, welche vorher gemäß dem Grad der
Ungleichmäßigkeit und dem Laufzustand bestimmt worden ist und die
Korrekturtabelle entsprechend den Steuerungsparametern
(Zündeinstellung und dergleichen) für jeden Zylinder wird durch
den berechneten Wert erneuert. Wenn in dem Entscheidungsschritt
124C ein NEIN ausgegeben wird, so überspringt die Prozedur den
Schritt 126C und schreitet mit dem Schritt 130 fort. In Schritt
130 wird aus der für jeden Zylinder geschaffenen Tabelle ein
vorgeschriebener Wert ausgelesen, welcher dem Laufzustand
entspricht und der ausgelesene Wert wird dem berechneten
Korrekturausmaß zugeführt, um eine Steuergröße vorzusehen. Die
Prozedur schreitet dann zu dem Schritt 132 fort, wo die
Steuerungsgröße gemäß dem Laufzustand in einem
steuerungsgrößenbeständigen Bereich für jeden Zylinder
gespeichert wird und die Prozedur schreitet dann zu dem
Endschritt 134 fort.
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Die Verarbeitungsoperationen in Schritt 98 sind in Figur 11
dargestellt und gleichen den in der Figur 10 dargestellten
Operationen, welche die Schritte 128C und 136 ausnehmen. Schritte
in Figur 11, welche identisch zu den Schritten in Figur 10 sind,
sind durch identische Bezugszeichen mit Hochstrich bezeichnet. Um
demgemäß in dem Schritt 128C den berechneten
Ungleichmäßigkeitswert unter einem Niederlastlaufzustand unter
einen vorgeschriebenen Wert x5 zu senken, wird das entsprechende
Steuerungskorrekturausmaß gemäß einer Berechnungsformel
berechnet, welche vorher gemäß dem Grad der Ungleichmäßigkeit und
dem Laufzustand berechnet wurde und die den Steuergrößen für
jeden Zylinder entsprechende Korrekturtabelle wird erneuert. Die
Prozedur schreitet dann zu dem Schritt 136 fort. Wenn in dem
Schritt 124C' festgestellt wird, daß der berechnete
Ungleichmäßigkeitswert kleiner ist als der vorgeschriebene Wert
x5, so springt die Prozedur über den Schritt 128C und schreitet
zu dem Schritt 136 fort. In dem Schritt 136 wird ein
vorgeschriebener Wert aus einer für jeden Zylinder geschaffenen
Tabelle ausgelesen, welcher dem Laufzustand entspricht und der
ausgelesene Wert wird dem berechneten Korrekturausmaß zugeführt,
um eine Steuergröße vorzusehen. Die Prozedur schreitet dann mit
dem Schritt 132' fort, wo die Steuergröße gemäß dem Laufzustand
in einem steuergrößenbereinigten Bereich für jeden Zylinder
gespeichert wird.
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In Figur 12 sind Einzelheiten der Prozesse C und C' der oben
genannten Prozeßroutinen A und B dargestellt. Zuerst werden in
dem Schritt 120 die mittleren Daten N, angezeigt durch Nj, für
alle Zylinder durch Rückgriff auf die N-Datentabelle berechnet.
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Folgend wird in Schritt 122 eine Differenz i = Ni - Nj für jeden
Zylinder berechnet.
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In Schritt 124 wird entschieden, ob die Differenz i einen
vorbestimmten Schwellenwert x4 überschreitet und wenn dies der
Fall ist, was eine übergroße Ungleichmäßigkeit unter den
Zylindern anzeigt, so wird in den Schritten 126 und 128 ein
Prozeß der Korrektur der Steuergrößen für die
Zündverstellungssteuerung und die Kraftstoffeinspritzsteuerung
ausgeführt.
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Genauer wird in dem Schritt 126 ein der Differenz i
entsprechender Korrekturwert durch Tabellenwiedergewinnung
gesucht und die Prozedur schreitet zu dem Schritt 128 fort, wo
ein Umschreiben der Korrekturwerttabelle auf der Basis des
wiedergewonnenen Korrekturwertes ausgeführt wird, wenn die
Leerlaufsteuerung in dem Prozeß A aktiv ist, doch wenn der
Niederlastlaufzustand in dem Prozeß B aktiv ist, so wird das
Umschreiben des Korrekturwertverzeichnises auf der Basis des
wiedergewonnenen Korrekturwertes ausgeführt.
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Der in dem Schritt 120 ausgeführte Prozeß D, dient zur Berechnung
des Mittelwertes Nj der Daten N für alle Zylinder und dieser
Prozeß kann gegen den Prozeß D' ersetzt werden, welcher in Figur
13 dargestellt ist. In dem Prozeß D' werden bei den durch die
Tabellenwiedergewinnung erhaltenen Daten zuerst der Maximum- und
der Minimumwert entfernt und aus dem Rest dann der Mittelwert
gebildet.
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Als Steuergrößen zu behandelnde Objekte werden nun beschrieben.
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In dem Motor werden die Zündverstellung AVD und die
Kraftstoffeinspritzmenge, wie dies in Figur 7 dargestellt ist,
als steuerbare Größen behandelt, da diese Größen als
Hauptparameter wirken, welche eine Drehmomentveränderung
bewirken.
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Bei der Abstufung dieser Parameter wird die
Zündverstellungssteuerung gegenüber der
Kraftstoffeinspritzmengensteuerung bevorzugt, da sie die
Fähigkeit hat, das Drehmoment umfassend zu steuern, ohne größere
Beeinflußung des Abgases, und es wird bevorzugt, daß die
Steuerung der Kraftstoffeinspritzmenge zugefügt wird, wenn nur
durch die Zündverstellungssteuerung keine zufriedenstellenden
Effekte erzielt werden können. Natürlich ist die Erfindung nicht
auf eine solche bevorzugte Steuerung beschränkt.
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Nebenbei kann die Steuerungsoperation gemäß diesem
Ausführungsbeispiel nicht nur auf den Leerlaufzustand angewandt
werden, sondern auch auch bei einem Laufzustand bei niedriger
Geschwindigkeit und die Steuerungsoperation für den Laufzustand
bei niedriger Geschwindigkeit wird vorzugsweise unter der
Bedingung ausgeführt, daß die Drosselöffnung θth und die
Ansaugmenge Qa für einen vorbestimmten Zeitraum konstant gehalten
werden (notwendige Zeit zum Ablauf mindestens eines Zykluses), um
so eine wirksame Unterdrückung von Verdichtungspumpen zu
ermöglichen, welches bei dem Übergang von Leerlauf zu einem
Laufzustand bei niedriger Geschwindigkeit auftreten kann.
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Wenn die Steuerungsoperation in eingeschränkter Weise nur auf den
Leerlaufzustand angewandt wird und wenn der Mikrocomputer in dem
Steuerwerk 15 eine Grenze aufweist, so kann die Zieldrehzahl für
die Motorsteuerung dadurch festgelegt werden, daß von den Daten
für jeden Zylinder mehrmals ein Mittel gebildet wird, um
Mittelwerte vorzusehen, wobei die maximalen und minimalen
Mittelwerte entfernt werden und aus dem Rest eine Mittelbildung
erfolgt.
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Auf diese Weise erhält man ein sehr stabiles
Entscheidungskriterium bzw. einen Schwellenwert zur Ermöglichung
einer geeigneteren Steuerung.
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Wenn das Auftreten eines Verdichtungspumpens bei einem
Laufzustand bei niedriger Geschwindigkeit selbst während dem
obigen Prozeß nicht vollständig vermieden werden kann, so wird
vorzugsweise das folgende Verfahren angewandt. Genauer wird die
Motordrehzahl Ne alle 180 Grad des Motordrehwinkels erfaßt und
die Unterschiede ΔNe zwischen benachbarten Drehzahlen, welche in
Intervallen von 180 Grad erfaßt worden sind, werden sequentiell
berechnet, um eine Reihe von Drehzahldifferenzen ΔNe vorzusehen.
Dann kann die dem Fahrzeug inhärente Resonanzfrequenz des
Verdichtungspumpens aus einem Wendepunkt auf der Reihe der
Drehzahldifferenzen vorausgesehen werden. Somit wird der
Wendepunkt erfaßt und zur Steuerung der Zündverstellung
verwendet, so daß ein gegenphasiges Drehmoment zu der
Drehmomentänderung aufgrund des Verdichtungspumpens aus dem Motor
erzeugt werden kann, wodurch das Verdichtungspumpen wirksam
unterdrückt wird. Da eine Steuerung für jeden Zylinder bei dem
obigen nicht notwendig ist, leidet es darunter, daß nur das
Drehmoment sequentiell gesteuert wird.
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In dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden verschiedene Arten
von Daten in Tabellenform aufgeführt und verwendet und genauer
werden sie in einem Reserve-RAM gespeichert, wie dies in Figur 14
dargestellt ist und zur Verwendung umgeschrieben.
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Demgemäß können gemäß dem vorstehenden Ausführungsbeispiel
jedesmal wenn die Funktion des Motors wieder aufgenommen wird,
Lerneffekte erzielt werden, und zwar dank der bis dahin
korrigierten Steuerungsdaten und eine genaue Steuerung kann
ausnahmslos erwartet werden.
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In diesem Fall umfaßt die Steuergröße für jeden Zylinder einen
Grundwert, welcher durch Daten dargestellt wird, die für jedes
Fahrzeug vorbestimmt sind, und einen Korrekturwert, der durch
Daten dargestellt wird, die gemäß der Erfindung berechnet worden
sind und die Steuergröße wird in verschiedenen Verzeichnisen für
die Leerlaufsteuerung und die Steuerung des Laufzustands bei
niedrigen Geschwindigkeiten gespeichert. Die aus den Daten N
berechneten Steuergrößen werden den Verzeichnisdaten sequentiell
zugefügt.
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Bei der Erfassung der schwingenden Resonanzfrequenz werden die
Daten N als Zeitfolgedaten gewonnen und wenn ein Wendepunkt
erfaßt wird, werden ein dem Wendepunkt zugeordnet es Maximum und
Minimum gewonnen und zur gleichen Zeit werden Positionen des
Maximums und des Minimums als Zählwerte der Anzahl an
Datenstücken gespeichert. Dann wird der Unterschied zwischen dem
Maximum und dem Minimum durch die Datenzahl geteilt, welche in
dem Intervall eingeschlossen ist, um einen Divisionswert
vorzusehen. Wenn ein Divisionswert einen vorgeschriebenen Wert
übersteigt, so wird die Veränderung der Daten N als periodische
Veränderung bestimmt, so daß die Zündverstellungssteuerung so
ausgeführt werden kann, daß ein Drehmoment mit entgegengesetzter
Phase zur Schwingungsunterdrückung erhalten werden kann. Die
schwingende Resonanzfrequenz kann fahrzeugweise vorgesehen
werden, da die Resonanz mechanisch ist und vorher gemessen werden
kann. Somit ist es auch möglich, auf ein alternatives
Entscheidungsverfahren zurückzugreifen, bei dem entschieden wird,
ob die periodische Veränderung zur Resonanzfrequenz gehört, und
zwar durch Entscheidung, ob der durch Teilen der Differenz
zwischen dem Maximum und dem Minimum durch die Intervalldatenzahl
erhaltene Divisionswert einen vorbestimmten Wert übersteigt,
wodurch die Genauigkeit der Entscheidung unterstützt werden kann.
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Nebenbei ist es zur Erzielung einer äußersten Motorleistung
notwendig, die Zündeinstellung bis zur Klopferzeugungsgrenze
vorzustellen. Für gewöhnlich wird eine Ungleichmäßigkeit des
Verbrennungszustands zwischen den Zylindern in Betracht gezogen,
um den Wert des Zündvoreilwinkels mit einer Grenze zu versehen,
wie dies in Figur 15 dargestellt ist. Gemäß dem vorstehenden
Ausführungsbeispiel kann jeder Zylinder hingegen so gesteuert
werden, daß er seinem Verbrennungszustand entspricht, um die
Grenze zu verringern, selbst wenn die Erzeugung eines Klopfens in
Betracht gezogen wird, wie dies ebenfalls in Figur 15 angezeigt
ist und folglich kann das Herausholen einer äußersten
Motorleistung erleichtert werden.