DE69302715T2

DE69302715T2 - Steuerungsvorrichtung für das Kraftstoff/Luft-Verhältnis eines inneren Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE69302715T2
Application number: DE69302715T
Authority: DE
Inventors: Toshio Takaoka
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-02-14
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2013-02-13
Also published as: JP2867778B2; EP0555870A2; DE69302715D1; JPH05222978A; EP0555870B1; US5363826A; EP0555870A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff- Einspritzungs-Steuerungs-System einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung entsprechend dein Oberbegriff von Patentanspruch 1, wobei der Motor in Übereinstimmung mit der Last des Motors zwischen einem brennbaren Gemisch mit magerem Luft- Kraftstoff-Verhältnis und einem brennbaren Gemisch von theoretischem oder angereichertem Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet.
Ein sogenannter "Magermotor" (Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung mit magerer Verbrennung) ist bekannt, wobei der Motor bei niedriger Last betrieben wird, indem ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis zugeführt wird, das ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis aufweist, das so hoch ist wie etwa 20,0. In einer solchen bekannten Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung wird der Motor bei Bedingungen unter hoher Last dann, wenn eine hohe Motorleistung benötigt wird, mit einem Luft- Kraftstoff-Gemisch versorgt, das ein theoretisches Luft- Kraftstoff-Verhältnis oder ein angereichertes Luft-Kraftstoff- Verhältnis aufweist, das ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Wert aufweist, der kleiner ist als das theoretische Luft- Kraftstoff-Verhältnis. Unter Teillast-Bedingungen, wenn der Motor mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch versorgt wird, das größer ist als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wird eine Basis-Kraftstoff-Einspritz-Menge zunächst berechnet, die eine Kraftstoff-Menge sein soll, die dazu geeignet ist, das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter den bestimmten Motor-Betriebsbedingungen zu erhalten, die durch eine Kombination eines Wertes der Motor-Drehzahl und eines Wertes des Einlaß-Drucks oder eines Verhältnisses der Einlaßluft-Menge zur Motor-Drehzahl bestimmt wird, und ein Abmagerungs-Korrektur- Faktor (< 1,0) wird mit der berechneten Basis-Kraftstoff-Menge multipliziert, um eine endgültige Kraftstoff-Menge zu erhalten, die in das Einspritz-System der Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung aus den jeweiligen Einspritzdüsen eingespritzt werden soll. Eine Korrektur der Basis-Einspritz-Kraftstoff-Menge durch die Multiplikation des Abmagerungs-Korrektur-Faktors mit der Basis-Kraftstoff-Menge kann ein mageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis erzeugen, das unter bestimmten Motor- Betriebsbedingungen geeignet ist.
Eine Bestimmung des Wertes des Abmagerungs-Korrektur- Faktor zum Erhalten eines ultramageren Luft-Kraftstoff-Gemisches in Übereinstimmung mit dem Wert des Einlaß-Druckes und der Erzeugung keines Drehmoment-Zuwachses kann erhalten werden, unabhängig von dem Niederdrücken des Gaspedals auf einem Grad der Öffnung der Drosselklappe, der größer ist als ein vorbestimmter Wert, wobei der Wert des Einlaß-Drucks im wesentlichen beibehalten wird und unverändert bleibt, unabhängig vom Niederdrücken des Gaspedals. Um einen notwendigen Anstieg des Motor-Drehmoments zufolge eines Niederdrückens des Gaspedals zu erhalten, wird eine Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Luft-Kraftstoff-Gemisches, das in den Motor eingeführt wird, von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Wert zu einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis geändert. Eine solche Änderung in der Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis (einem großen Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses) auf ein theoretisches Luft- Kraftstoff-Verhältnis bewirkt, daß das Motor-Drehmoment abrupt ansteigt, wodurch ein Stoß in dem Motor erzeugt wird. Um einen solchen plötzlichen Anstieg des Drehmoments zu verhindern, wird das Vorsehen eines zweiten Kennfelds durchgeführt, um einen Abmagerungs-Korrektur-Faktor zu berechnen, und zwar auf der Basis einer Kombination der Werte der Grade der Öffnung der Drosselklappe und der Motor-Drehzahl. Dieses zweite Kennfeld ist für die Berechnung des Abmagerungs-Korrektur-Faktor in einem Motor-Lastbereich, der mit einem mittelmageren Luft-Kraftstoff- Gemisch arbeitet, und der zwischen einem Wert der obigen Motor- Last, bei dem sich der Wert des Einlaß-Drucks unabhängig vom Niederdrücken des Gaspedals nicht wesentlich ändert, und einem anderen Motor-Last-Wert liegt, oberhalb dessen der Motor mit einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis arbeitet. Die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in diesem mittelmageren Bereich ist beispielsweise zwischen etwa 16,0 und 18,0. Siehe japanische ungeprüfte Patent-Offenlegungsschrift (KOKAI) Nr. 3-24244.
Im Stand der Technik wird ein ultramageres Luft- Kraftstoff-Gemisch von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das so hoch ist wie beispielsweise 18,0 bis 20,0, erhalten, um die Menge der Stickoxidemission im Abgas zu verringern. Unter mittleren Lastbedingungen wird ein mittelmageres Luft-Kraftstoff-Gemisch von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Bereich von beispielsweise zwischen 16,0 und 18,0 erhalten, und zwar ansprechend auf einen leichten Anstieg der Motor- Ausgangsleistung. Im hohen Lastbereich wird der Motor mit einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem Luft- Kraftstoff-Verhältnis, das etwas stärker angereichert ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, betrieben. Das Vorsehen eines Bereiches des mittelmageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zwischen dem Bereich des ultramageren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses und des Bereiches des angereicherten Luft- Kraftstoff-Verhältnisses ermöglicht einen sanften Anstieg des Motor-Ausgangs-Drehmoments entlang des gesamten Lastbereichs des Motors, während es das Auftreten eines Stoßes verhindert, der durch die Beschleunigung des Fahrzeuges verursacht wird.
Das mittelmagere Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann jedoch eine große Menge von Stickoxiden in dem Abgas erzeugen, und als ein Ergebnis besteht dann, wenn der Motor in einem solchen Modus arbeitet, daß er in dem Bereich des mittleren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses bleibt, eine große Menge von Stickoxidemission im Abgas, die nicht statthaft ist, und zwar im Hinblick auf die derzeitigen Umweltbeschränkungen, die die Emission von Stickoxidgas im Abgas von Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung betreffen.
Entsprechend dem Dokument US-A 4,594,984 ist ein einschlägiges Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System entsprechend dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 offenbart. In diesem System wird ein zeitabhängiger Lambda-Zielwert verwendet, wobei diese Zeitabhängigkeit so ist, daß nach einem Wechsel von einer Lastregion mit allgemein angereichertem Lambda in eine Lastregion mit magerem Ziel-Lambda der Lambda-Zielwert allmählich von dem angereicherten zum mageren Wert verschoben wird und dann Lambda konstant gehalten wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Einlaß-System vorzusehen, das dazu geeignet ist, zu verhindern, daß die Emission von NOx ansteigt, und zwar auch dann, wenn der Motor in einem Bereich mittlerer Last verbleibt und das einen sanften Anstieg des Motor-Drehmoments beibehält.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe der Kombination der Merkmale gelöst, die in Patentanspruch 1 definiert sind.
Bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
In der Folge wird die Erfindung durch die Ausführungsvarianten unter Bezugnahme auf die beigefügten zeichnungen weiter dargestellt.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine Darstellung einer Einstellung eines Luft- Kraftstoff-Verhältnisses im Hinblick auf die Motor-Drehzahl und den Grad der Öffnung der Drosselklappe.
Fig. 3 stellt die Beziehungen zwischen der Öffnung der Drosselklappe und der Menge der Einlaßluft und dem Motor- Drehmoment in bezug auf den Grad der Öffnung der Drosselklappe dar.
Fig. 4 stellt eine Beziehung zwischen einem Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und einem Ausmaß der NOx-Emission dar.
Fig. 5 bis 7 sind Flußdiagramme, die den Vorgang zeigen, der in der Steuer-Schaltung in Fig. 1 durchgeführt wird.
Fig. 8(A) und (B) zeigen Anderungen des Grades der Öffnung der Drosselklappe und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in bezug auf den Zeitablauf während der Beschleunigung.
Fig. 9 zeigt eine Beziehung zwischen dem Grad der Öffnung der Drosselklappe und der Einlaßluft-Menge.
Fig. 10 zeigt eine Beziehung zwischen dem Grad der Öffnung der Drosselklappe und einer Motor-Drehzahl auf einer Last-Linie unter Verwendung des fünften Ganges der Kraftübertragung.
Fig. 11 und 12 zeigen ein Programm zur Berechnung eines Abmagerungs-Korrektur-Faktors in der zweiten Ausführungsvariante
Fig. 13 ist ähnlich der Fig. 2, sie zeigt jedoch eine Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in der zweiten Ausführungsvariante.
In der Fig. 1 bezeichnet ein Bezugszeichen 10 einen Zylinderblock, in dem eine Zylinder-Bohrung 12 gebildet ist. Ein Kolben 14 ist gleitbar in der Zylinder-Bohrung 12 angeordnet. Ein Zylinderkopf 16 ist mit dem Zylinderblock 10 verbunden. Ein Brennraum 18 ist zwischen dem Zylinderblock 101 dem Kolben 14 und dem Zylinderkopf 16 gebildet. Ein Einlaß-Ventil 20 und ein Auslaß-Ventil 22 sind an dem Zylinderkopf 16 befestigt. Der Zylinderkopf 16 bildet eine Einlaß-Öffnung 24 und eine AuslaßÖffnung 26, die durch das Einlaß-Ventil 20 bzw. durch das Auslaß- Ventil 22 geöffnet oder geschlossen werden. Die Einlaß-Öffnung 24 ist über eine Einlaß-Leitung 28 und einen Saug-Behälter 30 mit einer Drosselklappe 32 verbunden. Eine Kraftstoff-Einspritzdüse 34 ist mit der Einlaß-Leitung 28 verbunden, um eine Strömung eines Kraftstoffes zu erzeugen, der zu der jeweiligen EinlaßÖffnung 24 eingespritzt wird. Eine Auslaß-Öffnung 26 ist mit einem Auslaß-Krümmer 36 verbunden, der über eine Auslaß-Leitung 38 mit einem katalytischen Wandler 40 verbunden ist.
Ein Wirbel-Steuer-Ventil (SCV) 42 ist in der Einlaß- Öffnung 24 angeordnet. Wie dies wohlbekannt ist, ist das Wirbel- Steuer-Ventil 42 in einer geschlossenen Stellung, um so die Strömung der Einlaßluft, die in den Brennraum 18 eingeführt wird, zu drosseln, um so eine Wirbelbewegung der Einlaßluft im Brennraum 18 während Betriebsbedingungen des Motors mit geringer Last zu erzeugen, was es ermöglicht, daß ein mageres Luft- Kraftstoff-Gemisch unter stabilen Bedingungen verbrannt wird. Das Wirbel-Steuer-Ventil 42 bewegt sich während Motor-Zuständen mit hoher Last von der geschlossenen Stellung in eine offene Stellung, so daß die Drosselung aufgehoben wird und eine geradlinige Strömung von Einlaßluft in den Brennraum 18 erzeugt wird. In diesem Fall wird ein Luft-Kraftstoff-Gemisch von einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem Luft- Kraftstoff-Verhältnis, das kleiner ist als das theoretische Luft- Kraftstoff-Verhältnis, in den Brennraum 18 zugeführt. Das Wirbel- Steuer-Ventil 42 ist über eine Verbindung 44 mit einem membranartigen Betätigungs-Glied 46 an seiner Membran 46A verbunden. Vakuumdruck verdrängt die Membran 46A, was bewirkt, daß sich das Wirbel-Steuer-Ventil 42 zwischen der geschlossenen Stellung und der offenen Stellung bewegt. Um nämlich den Druck an der Membran 46A zu steuern, ist ein elektromagnetisches Ventil 50 mit drei Anschlüssen und zwei Stellungen vorgesehen, das einen ersten oder gemeinsamen Anschluß 50A aufweist, der mit der Membran 46A verbunden ist, einen zweiten Anschluß 50B, der mit einem Vakuum-Entnahme-Anschluß 52 verbunden ist, der an dem Saug- Behälter 30 gebildet ist, und einen dritten Anschluß 50C, der mit einem Luftfilter 54 verbunden ist. Das elektromagnetische Ventil 50 wird zwischen einer ersten Stellung, in der der erste Anschluß 50A mit dem zweiten Anschluß 50B verbunden ist, so daß die Membran 46A zum Einlaß-Druck am Saug-Behälter 30 geöffnet wird, und einer zweiten Stellung hin und her geschaltet, in der der erste Anschluß 50A mit dem dritten Anschluß 50C verbunden ist, um den Umgebungsdruck zur Membran 46A hin zu öffnen.
Ein Bezugszeichen 56 bezeichnet einen Verteiler, und 58 stellt eine Zündkerze dar. Der Verteiler 56 ist mit der Zündspule 60 verbunden, die mit einer Zündspule 62 verbunden ist, um ein Zünd-Impuls-Signal zu erzeugen, das über den Verteiler 60 auf eine gewünschte Zündkerze 58 ausgeübt wird.
Ein Bezugszeichen 64 bezeichnet eine Steuer-Schaltung, die als ein Mikrocomputer-System ausgebildet ist. Die Steuer- Schaltung 64 empfängt Signale von verschiedenen Sensoren zur Erfassung der Betriebsbedingungen des Motors, um die Kraftstoff- Menge zu berechnen, die von den Einspritzdüsen 34 eingespritzt werden muß, um ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten. Eine Kurbelwinkel-Sensor-Anordnung 66 ist an dem Verteiler 56 vorgesehen, um erste Puls-Signale für jeweils 30 Grad Drehung der Kurbelwelle (nicht dargestellt) des Motors auszugeben, und zweite Puls-Signale für jeweils 720 Grad Drehung (ein kompletter Zyklus des Motors) der Kurbelwelle. Diese ersten und zweiten Signale werden der Steuer-Schaltung 64 zugeführt. Ein Einlaß-Druck-Sensor 68 ist mit dem Saug-Behälter 30 verbunden, um ein Signal zu erhalten, das den Einlaß-Druck PM im Saug-Behälter 30 anzeigt, das der Steuer-Schaltung 64 zugeführt wird. Ein Drosselklappen-Sensor 70 ist mit der sich drehenden Welle der Drosselklappe 32 verbunden, um ein Signal zu erhalten, das den Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 anzeigt, das der Steuer- Schaltung 64 zugeführt wird. Zusätzlich dazu ist ein Motor- Kühlwasser-Ternperatur-Sensor 72 an dem Motor-Körper 10 befestigt, so daß er in Kontakt mit dem Kühlwasser des Motors in einem Kühlwasser-Mantel des Motors im Motor-Körper 10 kommt, um ein Signal auszugeben, das die Temperatur THW des Kühlwassers anzeigt, und ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 74 ist am Auspuff-Krümmer 36 befestigt, so daß er in Kontakt mit der Strömung des Abgases im Auspuff-Krümmer kommt, um ein Signal zu erhalten, das das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des brennbaren Gemisches anzeigt, das dem Motor vom Einlaß-System zugeführt wird.
Die Steuer-Schaltung 64 dient zur Steuerung der Kraftstoff-Menge, die von den Kraftstoff-Einspritzdüsen 34 der jeweiligen Zylinder des Motors eingespritzt wird, um einen gewünschten Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhalten. Die Fig. 2 zeigt eine Einstellung, wie ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis in übereinstimmung mit der Motor-Drehzahl NE und dem Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 bestimmt wird. Bei einem Bereich mit niedriger Last, wie er innerhalb der Linie L eingeschlossen ist, wird bei einer niedrigen Motor-Drehzahl und einem kleinen Grad der Öffnung der Drosselklappe ein ultramageres brennbares Gemisch erhalten, d.h., die Werte des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses sind in einem Bereich von beispielsweise zwischen etwa 18,0 und etwa 20,0. In einem mittleren Lastbereich , wie er zwischen den Linien und eingeschlossen ist, mit einer mittleren Motor-Drehzahl und einem mittleren Grad der Öffnung der Drosselklappe, wird ein mittelmageres brennbares Gemisch erhalten, d.h., die Werte des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses sind in einem Bereich von beispielsweise zwischen 16,0 bis 18,0. In einem Bereich 3 mit hoher Last, wie er außerhalb der Linie vorliegt, mit einer hohen Motor-Drehzahl und einem großen Grad der Öffnung der Drosselklappe, wird ein nicht mageres brennbares Gemisch erhalten, d.h., der Wert des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses ist das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (etwa 14,0) oder ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das kleiner ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis.
In dem Bereich steigt die Menge der Einlaßluft proportional an, wenn der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 ansteigt, so daß der Abmagerungs-Korrektur-Faktor FLEAN (< 1,0), der mit der Basis-Kraftstoff-Menge TP multipliziert wird, um ein ultramageres Luft-Kraftstoff-Gemisch eines gewünschten Wertes des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhalten. Wie dies später beschrieben werden wird, ist ein Kennfeld von Werten des Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEAN im Hinblick auf die Kombinationen von Werten des Einlaß-Drucks PM und der Motor- Drehzahl NE vorgesehen, um die gewünschten Werte des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses in dem Bereich des ultramageren Luft- Kraftstoff-Gemisches zu erhalten. Eine wohlbekannte Kennfeld- Interpolations-Berechnung wird durchgeführt, um einen gewünschten Wert des Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEAN für eine Kombination eines erfaßten Wertes PM des Einlaß-Druckes und einer erfaßten Wertes NE der Motor-Drehzahl zu erhalten.
In dem Bereich steigert das Niederdrücken des Gaspedals die Einlaßluft-Menge nicht entsprechend. Falls der Abmagerungs- Korrektur-Faktor FLEAN aus den Kennfeld berechnet werden würde, das auf dem Einlaß-Druck basiert, könnte ein sanfter Anstieg des Motor-Drehmoments nicht erhalten werden, wodurch ein Stoß erzeugt werden würde, wenn der Motor einen Vollast-Bereich erreicht, wenn die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist oder ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis, das kleiner ist als das theoretische Luft- Kraftstoff-Verhältnis (angereichertes Luft-Kraftstoff- Verhältnis). Daher wird entsprechend der vorliegenden Erfindung um eine sanfte Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in übereinstimmung mit dem Niederdrücken des Gaspedals zu erhalten, ein Abmagerungs-Korrektur-Faktor FLEAN in Übereinstimmung mit einer Kombination des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 und der Motor-Drehzahl NE berechnet. Das Kennfeld von Werten eines Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEAN in bezug auf Kombinationen von Werten des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 und der Motor-Drehzahl NE ist nämlich vorgesehen, um gewünschte Werte des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Bereich bei mittelmagerem Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erhalten. Eine wohlbekannte Kennfeld-Interpolations-Berechnung wird ebenso durchgeführt, um einen Wert FLEAN des gewünschten Abmagerungs-Korrektur-Faktors zu erhalten, und zwar bei einer Kombination eines erfaßten Wertes des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 und eines Wertes NE der erfaßten Motor-Drehzahl.
Der Bereich ist ein Bereich außerhalb des Betriebs der mageren Verbrennung, und daher wird der Motor mit einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder einem Luft- Kraftstoff-Verhältnis, das kleiner ist als das theoretische Luft- Kraftstoff-Verhältnis (angereichertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis) betrieben.
Fig. 3 zeigt Beziehungen zwischen dem Grad der Öffnung der Drosselklappe und dem Motor-Drehmoment und der Menge der Einlaßluft während der Beschleunigung. Eine Linie zeigt die Beziehung zwischen der Öffnung TA der Drosselklappe und der Menge der Einlaßluft. Wie dies leicht aus der Kurve ersehen werden kann, kann ein Anstieg des Wertes der Öffnung TA der Drosselklappe, falls er größer als ein vorbestimmter Wert TA1 ist, zum Beibehalten des Wertes der Menge der Einlaßluft beitragen, die im wesentlichen unverändert bleibt. In dem System nach dem Stand der Technik wird die Berechnung des Abmagerungs- Korrektur-Faktors FLEAN aus dem Kennfeld der Werte des Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEAN im Hinblick auf die Kombinationen der Werte des Einlaß-Druckes PM und der Motor- Drehzahl NE gestrichen, wenn der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 auf den oben beschriebenen Wert TA1 gesteigert wird. Daher wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Bereich, in dem der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 größer ist als der oben beschriebene Wert TA1, auf das theoretische Luft- Kraftstoff-Verhältnis festgesetzt, das das Motor-Drehmoment ändert, wie dies durch eine Kurve gezeigt ist. Die Kurve zeigt, daß das Motor-Drehmoment schnell von dem Wert in dem Mager-Bereich auf den Wert beim theoretischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis ansteigt, wenn der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 auf den Wert TA1 ansteigt, wobei die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von der Mager-Einstellung auf die Einstellung des theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses geschaltet wird. Ein solcher schneller Anstieg des Motor- Drehmoments erzeugt einen Stoß in dem Motor, der vermieden werden sollte. Im Hinblick darauf schlägt die japanische ungeprüfte Patent-Offenlegungsschrift (KOKAI 3-242442) eine Idee vor, in der ein zusätzliches Kennfeld von Werten eines Abmagerungs-Korrektur Faktors FLEAN im Hinblick auf Kombinationen von Werten der Öffnung TA der Drosselklappe und der Motor-Drehzahl NE verwendet wird. Von diesem TA-NE-Kennfeld für den Abmagerungs-Korrektur Faktor FLEAN wird ein Wert des Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEAN genommen, der es ermöglicht, ihn vom Wert TA1 des Wertes der Öffnung TA der Drosselklappe zu steigern, unabhängig von der Tatsache, daß der Wert der Menge der Einlaßluft im wesentlichen in dem Bereich des Grades der Öffnung der Drosselklappe beibehalten wird, der größer ist als TA1. Ein solches Umschalten des Kennfeldes zur Berechnung des Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEAN zwischen dem PM-NE-Kennfeld und dem TA-NE-Kennfeld kann das Motor-Drehmoment steigern, wie dies durch eine Kurve gezeigt ist, und zwar auch oberhalb des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe, der größer ist als TA1. In der Fig. 3 wird in einem Bereich der Öffnung TA der Drosselklappe, die größer ist als TA2, ein angereichertes Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das kleiner ist als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, erhalten, was verursacht, daß das Drehmoment des Motors weiter ansteigt, wie dies durch eine Linie gezeigt ist.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen grundsätzlichen Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend der Ausführungsvariante, wie sie dort beschrieben worden ist, wird eine verbesserte Steuerung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zur Verfügung gestellt, wenn der Motor in dem Bereich in Fig. 2 mit einem mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnis verbleibt. Der Motor bleibt nämlich mit seinem Betrieb in dem Bereich in Fig. 2 mit mittelmagerem Luftgemisch, wobei das Luft-Kraftstoff- Verhältnis so gesteuert wird, daß es allmählich zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis bewegt wird, und zwar in Übereinstimmung mit dem Zeitablauf, nachdem der Motor in den Bereich des mittelmageren Luftgemisches eintritt. Wie nämlich bereits beschrieben worden ist, ist in diesem Bereich die Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in einem Bereich zwischen etwa 16,0 bis etwa 18,0. Ein solcher Bereich des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt jedoch, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist, eine relativ große Menge von Stickoxidemission im Abgas. Als ein Ergebnis kann ein verlängerter Betrieb des Motors in diesem Bereich des mittelmageren Luft-Kraftstoff-Gemisches eine Menge von Abgas erzeugen, die größer ist als ein festgesetzter Maximalwert. Es wird nun angenommen, daß das Gaspedal von einer Stellung P&sub1; entsprechend einem Wert TAx des Grades der Öffnung der Drosselklappe 32, der in dem Bereich 1 des ultramageren Luft-Kraftstoff-Gemisches gelegen ist, um ein Drehmoment I zu erhalten, auf eine Stellung P&sub2; niedergedrückt wird, die einem Wert TAy des Grades der Öffnung der Drosselklappe 32 entspricht, der in dem Bereich des mittelmageren Luft- Kraftstoff-Gemisches gelegen ist, um ein Drehmoment II zu erhalten. Beim Stand der Technik hält das Luft-Kraftstoff- Verhältnis in einer solchen Situation, in der der Motor in einer Stellung wie etwa P&sub2; im Bereich verbleibt, einen Wert, der in dem Bereich in der Fig. 2 gelegen ist, der der Öffnung der Drosselklappe TAy entspricht, was bewirkt, daß eine große Menge von Stickoxid erzeugt wird, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist. Um diese Schwierigkeit entsprechend der vorliegenden Erfindung zu überwinden, wenn der Motor in einer Stellung wie etwa P&sub2; (Fig. 3) in dem Bereich verbleibt, wird der Wert des Abmagerungs- Korrekturfaktors FLEAN so korrigiert, daß er sich allmählich von dem eingezeichneten Wert bei der Öffnung der Drosselklappe TAy zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis hin verändert, das bewirkt, daß das Drehmoment des Motors allmählich auf den Wert III ansteigt, der durch das theoretische Luft-Kraftstoff- Verhältnis erhalten wird, wie dies durch eine gepunktete Linie gezeigt ist. Eine solche Steuerung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses kann die Emission von Stickoxid zufolge der Tatsache verringern, daß das Ausmaß der Stickoxidemission beim theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis (etwa 14,0) so klein wie N' ist, wie dies in der Fig. 4 gezeigt ist.
In der Fig. 2 zeigt eine Linie wo das Wirbel-Steuer- Ventil 42 von einer geschlossenen Stellung in eine geöffnete Stellung bewegt wird. Diese Linie ist in dem Bereich gelegen, wo das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis erhalten wird. Bei einer Motordrehzahl NE und einer Öffnung der Drosselklappe TA, die kleiner sind als die Werte der Motordrehzahl NE und der Öffnung der Drosselklappe TA auf der Linie , ist das Wirbel- Steuer-Ventil 42 in einer geschlossenen Stellung, um eine Wirbelbewegung der Einlaßluft zu erhalten, die in den Zylinder des Motors eingeführt wird. Im Gegensatz dazu ist bei einer Motordrehzahl NE und einer Öffnung der Drosselklappe TA, die größer sind als die Werte der Motordrehzahl NE und der Öffnung der Drosselklappe TA auf der Linie , das Wirbel-Steuer-Ventil 42 in einer geöffneten Stellung, um die Wirbelbewegung der Einlaßluft, die in den Zylinder des Motors eingeführt wird, aufzuheben.
Fig. 5, 6 und 7 sind Flußdiagramme, die zeigen, wie die Steuer-Schaltung 64 in der Fig. 1 arbeitet. Fig. 5 zeigt schematisch ein Flußdiagramm eines Programms zur Steuerung des Wirbel-Steuer-Ventils (SCV) 42 die fur einen vorbestimmten konstanten Zeitabschnitt durchgeführt wird. In Schritt 76 wird bestimmt, ob das Wirbel-Steuer-Ventil 42 geöffnet ist oder nicht. Wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 2 erklärt worden ist, ist das Wirbel-Steuer-Ventil 42 grundsätzlich offen, wenn die Motordrehzahl NE und der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 außerhalb der Linie q liegen, d. h. , wenn sie größer sind als Werte der Motordrehzahl NE und des Grades der Öffnung TA auf der Linie q. In diesem Schritt wird bestimmt, ob die Motordrehzahl NE und die Drosselklappen-Öffnung TA, wie sie durch die Sensoren 66 und 70 erfaßt worden sind, größer sind als die Werte der Motordrehzahl NE bzw. des Grades der Öffnung TA auf der Linie q. Ein Kennfeld zur Bestimmung des Zustandes des Wirbel-Steuer- Ventils 42 ist vorgesehen, und wenn es bestimmt wird, daß die erfaßte Motordrehzahl NE und der Grad der Öffnung TA in dem Bereich außerhalb der Linie q liegen, wird bestimmt, daß das Wirbel-Steuer-Ventil 42 geöffnet werden sollte, und der Ablauf geht von Schritt 76 zu Schritt 78, in dem ein Signal zu dem elektromagnetischen Ventil 50 ausgegeben wird, so daß der Druck der Umgebungsluft vom Luftfilter 54 zu der Membran 46A geöffnet wird, was bewirkt, daß das Wirbel-Steuer-Ventil 42 geöffnet wird, wodurch das Auftreten einer Wirbelbewegung in der Luft in der Zylinderbohrung 12 verhindert wird. Im Gegensatz dazu wird dann, wenn bestimmt wird, daß die erfaßte Motordrehzahl NE und der Grad der Öffnung TA in dem Bereich innerhalb der Linie q liegen, bestimmt, daß das Wirbel-Steuer-Ventil 42 geschlossen werden sollte, und der Ablauf geht von Schritt 76 zu Schritt 79, in dem ein Signal zu dem elektromagnetischen Ventil 50 ausgegeben wird, so daß ein Vakuumdruck an den Vakuumanschluß 52 an dein Saugtank 30 zu der Membran 46A geöffnet wird, was bewirkt, daß das Wirbel- Steuer-Ventil 42 geschlossen wird, um so eine Wirbelbewegung der Einlaßluft in der Zylinderbohrung 12 des Motor-Körpers 10 zu erzeugen.
Fig. 6 zeigt schematisch ein Programm zur Durchführung einer Kraftstoff-Einspritzung von der jeweiligen Kraftstoff- Einspritzdüse 34. Dieses Programm wird zu Zeitpunkten durchgeführt, die ausreichend früh sind, um die Kraftstoff- Einspritz-Menge für eine Kraftstoff-Einspritzung von der jeweiligen Kraftstoff-Einspritzdüse 34 des Zylinders zu berechnen. Die Bestimmung des Kraftstoff-Einspritz-Zeitpunktes ist für den Fachmann wohl bekannt, und sie wird durch einen Zähler durchgeführt, der weiter zählt wenn Pulssignale vom Kurbelwinkel-Sensor 66 für jeweils 30 Grad Drehung der Kurbelwelle ankommen, und er wird gelöscht, wenn ein Pulssignal vom Sensor 66 für jeweils 720 Grad Drehung der Kurbelwelle ankommt. Im folgenden Schritt 80 wird eine Basis-Kraftstoff- Einspritz-Menge TP berechnet, die die Menge von Kraftstoff ist, die von der Einspritzdüse 34 eingespritzt wird, um ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff- Gemisches zu erhalten, das in den Brennraum 18 bei einer Kombination von erfaßten Werten der Motordrehzahl NE und des Einlaß-Drucks PM eingeführt wird. Wie dies wohl bekannt ist, wird ein Kennfeld von Werten der Basis-Kraftstoff-Einspritz-Menge TP für eine Mehrzahl von Kombinationen von Werten der Motordrehzahl NE und des Einlaß-Drucks PM zur Verfügung gestellt. Eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung wird durchgeführt, um einen Wert der Basis-Kraftstoff-Menge TP zu erhalten, entsprechend einer Kombination der erfaßten Werte der Motordrehzahl NE und des Einlaßluftdrucks PM.
In Schritt 82 wird eine endgültige Kraftstoff-Einspritz- Menge TAU berechnet durch
TAU = TP x FLEAN x α + β,
wobei FLEAN ein Abmagerungs-Korrekturfaktor ist, der einen positiven Wert aufweist der kleiner ist als 1,0, und α und β zeigen allgemein einen Korrekturfaktor und eine Korrekturmenge an, um Korrekturen der Kraftstoff-Einspritz-Menge in Übereinstimmung mit verschiedenen aktuellen Erfordernissen zu erhalten, wie etwa eine Beschleunigungs-Anreicherung oder eine Start-Anreicherung, die weggelassen werden, da sie nicht direkt die vorliegende Erfindung betreffen.
In Schritt 84 wird ein Verfahren zur Bildung von Kraftstoff-Einspritz-Signalen durchgeführt, so daß Kraftstoff- Einspritzdusen 34 für einen Zeitraum betrieben werden, um die Kraftstoff-Einspritz-Menge TAU zu erhalten, die in dem Schritt 82 berechnet wird.
Die Fig. 7 zeigt ein Programm zur Berechnung des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEAN, das für Zeiträume durchgeführt wird, wie etwa 10 Millisekunden. In Schritt 90 wird bestimmt, daß der Motor nun in einem Zustand zum Betrieb unter einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch ist. Wie dies leicht verstanden werden kann, wird das magere Luft-Kraftstoff-Gemisch nicht erhalten, wenn die Motorlast groß ist (Bereich in Fig. 2), oder wenn der Motor so arbeitet, daß eine Start- Anreicherungs-Korrektur oder eine Anreicherungs-Korrektur zur Verhinderung des Überhitzens des katalytischen Wandlers notwendig ist. Wenn es bestimmt wird, daß der Motor nicht mit einem mageren Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeitet, dann schreitet das Programm zu Schritt 92 vor, in dem Abmagerungs-Korrekturfaktor FLEAN auf 1, gesetzt wird, was verhindert, daß die Abmagerungs-Korrektur auf die Kraftstoff-Einspritz-Menge angewendet wird, wie dies leicht aus der obigen Gleichung bei dem Schritt zur Berechnung der endgültigen Kraftstoff-Einspritz-Menge TAU ersehen werden kann.
Wenn in Schritt 90 bestimmt wird, daß der Motor in einem Zustand ist, so daß die Abmagerungs-Korrektur durchgeführt werden sollte, dann geht das Programm zu Schritt 94, in dem eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung des Abmagerungs- Korrekturfaktors aus einem Kennfeld von Werten des Abmagerungs- Korrekturfaktors FLEANPM durchgeführt wird. Dieses Kennfeld dient zum Erhalten eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in dem Bereich in Fig. 2, der einen Wert in dem Bereich zwischen 18 und 20 aufweist, wobei die Menge der Einlaßluft proportional ansteigen kann, wenn der Grad der Öffnung der Drosselklappe 32 zunimmt. Dieses Kennfeld FLEANPM ist aus positiven Werten (< 1,0) des Abmagerungs-Korrekturfaktors aufgebaut, und zwar im Hinblick auf Kombinationen von Werten des Einlaß-Drucks PM und der Motordrehzahl NE. Eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung wird durchgeführt, um einen Wert der des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEANPM entsprechend einer Kombination von erfaßten Werten des Einlaß-Drucks PM und der Motordrehzahl NE zu erhalten. In Schritt 96 wird bestimmt, ob ein Wert des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 in diesem Augenblick größer ist als ein vorbestimmter Wert f(NE), der in übereinstimmung mit der Motordrehzahl NE bestimmt ist, welcher Wert f(NE) einem Wert des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 entspricht, wobei ein Schalten des Bereichs zwischen dem ultramageren Bereich und dem mittelmageren Bereich auftritt. Wenn es bestimmt wird, daß TA < f(NE), d. h., wenn der Motor mit dem ultramageren Luft- Kraftstoff-Gemisch arbeiten sollte, dann schreitet das Programm zu Schritt 98 vor, in dem ein Wert von FLEAN1 auf null gesetzt wird, wovon die Bedeutung später erklärt werden wird, und das Programm geht dann zu Schritt 1001 in dem von den Werten FLEAN1 und dem FLEANPM der größte auf FLEAN verschoben wird, der dazu verwendet wird die Kraftstoff-Einspritz-Menge in Schritt 82 in der Fig. 6 zu berechnen. Wenn der Motor in dem ultragmageren Bereich arbeitet, dann ist der Wert von FLEAN1 = 0, und daher wird FLEANPM als der Abmagerungs-Korrekturfaktor FLEAN in Schritt 100 ausgewählt.
Wenn es bestimmt wird, daß TA ≥ f(NE) in Schritt 96 ist, das heißt, daß der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 in einem Bereich ist, in dem er größer ist als der Wert von TA, der der Grenze zwischen den Bereichen und entspricht, das heißt, daß der Motor in dem mittelmageren Bereich in der Fig. 2 ist, dann geht das Programm zu Schritt 102, in dem eine Kennfeld- Interpolations-Berechnung des Abmagerungs-Korrektur-Faktors aus einem Kennfeld von Werten des Abmagerungs-Korrektur-Faktors FLEANTA durchgeführt wird. Dieses Kennfeld dient dazu, ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis in dem Bereich in der Fig. 2 zu erhalten, das einen Wert in dem Bereich zwischen 16 und 18 aufweist, wobei die Menge der Einlaßluft unverändert bleibt, unabhängig von der Zunahme des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32. Dieses Kennfeld FLEANTA ist aus positiven Werten (< 1,0) von dem Abmagerungs-Korrektur-Faktor in Bezug auf Kombinationen von Werten des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 und der Motor-Drehzahl NE zusammengesetzt. Eine Kennfeld-Interpolations- Berechnung wird durchgeführt, um einen Wert des Abmagerungs- Korrekturfaktors FLEANTA zu erhalten, der einer Kombination der erfaßten Werte des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32 und der Motor-Drehzahl NE entspricht. In Schritt 104 wird unter den FLEANTA, die in Schritt 102 erhalten worden sind, und dem Wert von FLEAN1, der in dem vorangegangenen Zyklus erhalten worden ist, FLEAN1i-1 plus einem festen, positiven, kleinen Wert k (« 1,0), der größte auf FLEAN1 verschoben. In der Situation, in der der Grad der Öffnung der Drosselklappe 32 zunimmt, ist der Wert von FLEANTA fortlaufend größer als der Wert von FLEAN1i-1 + K, und daher wird der Kennfeld-Wert von FLEANTA auf FLEAN1 verschoben. Beim folgenden Schritt 106 wird der neue Wert von FLEAN1, der gerade in Schritt 104 ausgewählt worden ist, auf FLEAN1i-1 verschoben, der in Schritt 104 im nächsten Zyklus verwendet wird, wie das in der Folge vollständig erklärt werden wird. Das Programm geht dann zu Schritt 100, in dem unter den Werten von FLEAN1 und FLEANPM der größte auf FLEAN verschoben wird, der dazu verwendet wird, um die Kraftstoff-Einspritz-Menge in Schritt 82 in der Fig. 6 zu berechnen. Wenn der Motor in dem mittelmageren Bereich arbeitet, dann ist der Wert von FLEAN1, der auf der Basis des Kennfelds FLEANTA berechnet wird, größer als der Wert, der durch das PM-Kennfeld FLEANPM berechnet wird. Daher wird der Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors, der auf der Basis des TA Kennfelds (FLEANTA) berechnet wird, als der Abmagerungs- Korrekturfaktor FLEAN in Schritt 100 ausgewählt. Daher wird ein erwünschter Anstieg des Drehmoments erhalten, wie dies durch die Linie gezeigt wird, und zwar in Übereinstimmung mit einer zunehmenden Beschleunigung.
In einer Situation, in der, wie dies durch die Fig. 8 - (a) gezeigt ist, der Motor weiterhin an einem Punkt (beispielsweise einem Punkt P&sub2; in Fig. 3) in dem Bereich betrieben wird, und zwar durch das Niederdrücken des Gaspedals, so daß der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 größer ist als der vorbestimmte Wert TA1, wie dies durch eine Linie in der Fig. 8 - (A) gezeigt ist, wird der Wert von FLEAN1i-1 um jedes Mal erhöht, wenn das Programm in Fig. 7 ausgeführt wird. Daher wird in Schritt 104 der Wert von FLEAN + K nach FLEAN1 verschoben, das natürlich als FLEAN in Schritt 100 ausgewählt wird. Als ein Ergebnis wird, solange der Motor an dem Punkt P&sub2; verbleibt, der Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEAN jedes Mal dann um erhöht, wenn das Programm in Fig. 7 ausgeführt wird, was bewirkt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt, wie dies durch eine Linie in der Fig. 8 - (B) gezeigt ist. Eine solche Anreicherungs-Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn der Motor an dem Punkt P&sub2; des Bereichs 2 verbleibt, in dem der Motor mit einem mittelmageren Luft-Kraftstoff-Gemisch arbeitet, kann verhindern, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert gesteuert wird, der eine große Menge von NOx ergibt, was vom Standpunkt des unterdruckens der Menge der NOx-Komponente im Abgas wünschenswert ist. Es sollte angemerkt werden, daß die Ausführung des Schrittes 104 es nicht ermöglicht, daß der Wert des Abmagerungs- Korrekurfaktors FLEAN größer wird als der Wert von 1,0, und zwar zufolge eines Begrenzungsprogrammes (nicht dargestellt). Im Gegensatz dazu verbleibt beim Stand der Technik in der Situation, in der der Grad der Öffnung der Drosselklappe auf einem Wert in dem mittelmageren Bereich beibehalten wird, wie dies durch Linie in Fig. 8 - (A) gezeigt ist, das Luft-Kraftstoff- Verhältnis unverändert, wie dies durch eine gepunktete Linie in der Fig. 8 (B) gezeigt ist, was bewirkt, daß eine große Menge ( in Fig. 4) der NOx-Komponente in dem Abgas erzeugt werden kann. Entsprechend der vorliegenden Erfindung bewegt sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu dem theoretischen Luft-Kraftstoff- Verhältnis, wenn der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 bei einem Wert in dem Bereich verbleibt, wie dies durch die Linie in Fig. 8 - (A) gezeigt ist, was es ermöglicht, daß die Emission von NOx letztlich auf den Pegel N' in Fig. 5 reduziert wird.
Der Wert von f(NE) ist ein Wert des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe 32, oberhalb dessen die Einlaßluft nicht wesentlich gesteigert wird u. z. unabhängig von einem Ansteigen des Grades der Öffnung der Drosselklappe 32. Der Wert f(NE) ist abhängig von der Drehzahl des Motors. In einem Bereich der Drehzahl wird nämlich der Wert von f(NE) in Übereinstimmung mit einem Ansteigen der Motordrehzahl NE gesteigert. Fig. 9 zeigt nämlich Beziehungen zwischen dem TA und der Menge der Einlaßluft Q (oder ein Einlaßluft-Menge - Motor-Drehzahl - Verhältnis, Q/N) für verschiedene Werte der Motordrehzahl NE. Wie leicht gesehen werden kann, ist der Wert von TA, von dem an der Anstieg der Menge der Einlaßluft Q unempfindlich ist, a, b (> a) und c (> b), wenn die Motordrehzahl NE 800, 1600 bzw. 2400 UpM ist.
In dem Flußdiagramm von Fig. 7 bestimmt der Wert von die Geschwindigkeit des Anstieges (Grad der Neigung der Kurve in Fig. 8 - (B)) der Kraftstoffanreicherung, wenn der Motor an dem Punkt in dem mittelmageren Bereich bleibt. Die gewünschte Einstellung des Wertes von ist so, daß je niedriger die Motordrehzahl NE ist, der Wert um so größer ist. In der Fig. 10 ist nämlich eine Standard-Last-Linie, wenn das Fahrzeug mit einem Fünfganggetriebe im fünften Gang betrieben wird. Während der Beschleunigung beginnt das Niederdrücken des Gaspedals von einer Stellung auf der Linie , und wenn die Beschleunigung von einem Punkt der Last-Linie beginnt, der eine niedrigere Motordrehzahl NE in dem ultramageren Bereich aufweist, zu einem Punkt B in dem mittelmageren Bereich , dann ist der Grad des Niederdrückens des Gaspedals groß, und daher ist, folgend dem Niederdrücken des Gaspedals auf den Punkt , die Absicht des Fahrers zu beschleunigen bis jetzt stark, was zu dem starken Anstieg des Drehzahl-Werts führt. Im Gegensatz dazu ist während einer Beschleunigung von einem Punkt , der eine höhere Motordrehzahl aufweist, der Grad des Niederdrückens des Gaspedals selbst gering und daher ist nach der Vollendung des Niederdrückens des Gaspedals auf den Punkt der Grad der verbleibenden Absicht zu beschleunigen gering, was einen kleinen Drehzahl-Anstiegs-Wert in der Kraftstoff-Anreicherungs- Korrektur für den Fahrer geeignet macht. Es sollte festgehalten werden, daß ein Kennfeld zur Berechnung des Wertes in dem Speicher der Steuerschaltung 64 vorgesehen ist, und eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung wird durchgeführt, um einen Wert entsprechend dem Wert der Motordrehzahl NE in einem bestimmten Augenblick zu erhalten.
Es ist vorstellbar, ein einziges Kennfeld über die Bereiche 1 und 2 der Werte des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEAN zu verwenden, in Bezug auf die Kombinationen der Werte des Grades der Öffnung TA der Drosselklappe und der Motordrehzahl NE. Im Gegensatz zu der Ausführungsvariante, in der das Einlaß-Druck-PM- Kennfeld in dem Bereich verwendet wird, wird nämlich das TA- Kennfeld nicht nur für den Bereich sondern auch für den Bereich verwendet. Der Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEAN, der durch das TA-Kennfeld berechnet wird, wird durch den Umgebungsdruck beeinflußt werden, was bewirkt, daß die Genauigkeit des Wertes des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEAN verringert wird. Eine unvermeidliche Änderung des Urngebungsdrucks bewirkt nämlich, daß die Einlaßluft-Menge sich dementsprechend ändert, und zwar auch dann, wenn der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe und die Motordrehzahl NE unverändert bleiben. Daher ändert sich ein Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEAN leicht von einem gewünschten Wert. Eine solch kleine Änderung kann eine stabile Verbrennung des Motors in nachteiliger Weise beeinflussen, da der Motor mit einem ultramageren Luft- Kraftstoff-Gemisch arbeitet. Weiters ändert in dem Bereich des Grades TA der Öffnung der Drosselklappe 32 eine kleine Änderung des Wertes von TA die Menge der Einlaßluft deutlich, wodurch die Genauigkeit der Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses verringert wird. Daher ist das Schalten zwischen dem PM-Kennfeld und einem TA-Kennfeld wie in der Ausführungsvariante vorzuziehen, um eine genaue Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhalten. Falls jedoch ein solcher Nachteil annehmbar ist, kann ein einzelner Aufbau des TA-Kennfelds über den gesamten Mager- Verbrennungs-Bereich verwendet werden.
Fig. 11 und 12 zeigen ein Abmagerungs-Korrekturfaktor- Berechnungs-Programm in einer zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung. In dieser zweiten Ausführungsvariante ist ein zweites Einlaß-Druck PM-Kennfeld vorgesehen, um den Abmagerungs-Korrekturfaktor zu berechnen, und zwar auf der Basis des Einlaß-Drucks PM in dem mittelmageren Bereich in dem die Motordrehzahl groß ist, und in dem der Grad der Öffnung TA der Drosselklappe 32 klein ist. In dem Bereich der eine hohe Motordrehzahl und eine kleine Drosselklappen-Öffnung in dem Bereich aufweist, wie dies durch eine kreuzförmig schraffierte Fläche dargestellt ist und in der Fig. 13 gezeigt ist, ist es nicht wünschenswert, den Abmagerungs-Korrekurfaktor aus dem TA- Kennfeld zu berechnen, da sich die Menge der Einlaßluft im wesentlichen in Übereinstimmung mit einem Anstieg der Öffnung TA der Drosselklappe ändert. Daher ist zusätzlich zu einem ersten Kennfeld FLEANPM1 entsprechend dem Kennfeld FLEANPM in der ersten Ausführungsvariante ein zweites Kennfeld FLEANPM2 vorgesehen, um den Abmagerungs-Korrekturfaktor in Übereinstimmung mit dem Einlaß-Druck PM und der Motordrehzahl NE zu berechnen.
Das Programm in den Fig. 11 und 12 wird ähnlich dem von Fig. 7 in der ersten Ausführungsvariante für jeden Zeitraum von 10 Millisekunden ausgeführt. In Schritt 120 wird bestimmt, ob eine Bedingung zum Erhalten des mageren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses erhalten wird, und wenn die Abmagerungsbedingung nicht erhalten wird, dann geht das Programm zu Schritt 122, in dem der Abmagerungs-Korrekturfaktor FLEAN auf 1,0 gesetzt wird, um zu verhindern, daß das magere Luft-Kraftstoff-Gemisch erhalten wird.
Wenn die Abmagerungsbedingung in Schritt 120 erhalten wird, dann geht das Programm zu Schritt 121, in dem ein Abmagerungs-Korrekturfaktor aus dem ersten PM-Kennfeld FLEANPM1 berechnet wird, das, wie dies oben beschrieben ist, das gleiche ist, wie das Kennfeld FLEANPM in Schritt 94 in Fig. 7. Es wird nämlich die Interpolations-Berechnung durchgeführt, um einen Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEANPM1 entsprechend einer erfaßten Kombination des Einlaß-Drucks PM und der Motor-Drehzahl zu erhalten. In Schritt 124 wird bestimmt, daß der Grad der Öffnung der Drosselklappe 32 größer als ein gewünschter Wert f' (NE) ist, der in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl NE berechnet wird. Dieser Wert f' (NE) wird durch eine Linie in Fig. 13 gezeigt. Die Linie ist nämlich entlang der Grenze zwischen dem ultramageren Bereich und dem mittelmageren Bereich bis zu einer Motordrehzahl NEx gezogen, und sie entspricht dann der oberen Grenze des Bereichs 4. Wenn die Drosselklappen-Öffnung TA größer als das f' (NE) ist, dann geht das Programm zu Schritt 126, in dem eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung eines Abmagerungs-Korrekturfaktors berechnet wird, und zwar auf der Basis des TA-Kennfelds FLEANTA, ähnlich zu Schritt 102 in Fig. 7. In Schritt 128 wird unter den Werten von FLEANTA, die in Schritt 102 erhalten worden sind, und dem während des vorangegangenen Zyklus in Schritt 128 berechneten Wert von FLEANST, FLEANST plus einem feststehenden positiven kleinen Wert K (« 1,0) der größte Wert als FLEANST ausgewählt. Wenn die Drosselklappen Öffnung TA kleiner ist als f' (NE), dann geht das Programm zu Schritt 132, in dem eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung eines Abmagerungs-Korrekturfaktors berechnet wird, und zwar auf der Basis des zweiten PM-Kennfelds FLEANPM2. Es wird nämlich eine Kennfeld-Interpolations-Berechnung durchgeführt, um so einen Wert von FLEANPM2 entsprechend einer erfaßten Kombination des Einlaß- Drucks PM und der Motordrehzahl zu erhalten, ähnlich dem Schritt 102 in Fig. 7. In Schritt 134 wird unter den Werten von FLEANPM2, die in Schritt 132 erhalten worden sind, und dem während des vorangegangenen Zyklus berechneten Wert von FLEANST, FLEANSTi-1 plus einem festen positiven kleinen Wert KFL (« 1,0) der größte Wert als FLEANST ausgewählt. Schritt 128 oder 134 dient zum allmählichen Absenken des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wenn der Motor in einer Stellung in dem mittelmageren Bereich verbleibt, ähnlich dem Schritt 104 in Fig. 7, um zu verhindern, daß die Emission von NOx ansteigt.
Nach dem Schritt 128 oder 134 geht das Programm zu Schritt 136 vor, in dem berechnete Wert FLEANST auf FLEANST i-1 für den folgenden Zyklus verschoben wird (Schritte 128 oder 134). In Schritt 138 wird bestimmt, ob der Wert von FLEANST größer ist als 1,0. Wenn FLEANST > 1,0, dann geht das Programm zu Schritt 140, in dem ein Wert von 1,0 auf FLEANST i-1 verschoben wird. Diese Schritte dienen dazu, sicherzustellen, daß der Wert von FLEANST nicht größer sein wird als 1,0.
In Schritt 142 wird unter den Werten von FLEANST, die in Schritt 128 oder 132 erhalten worden sind, und FLEANPM1 in Schritt 121 der größte Wert auf FLEAN verschoben, der dazu verwendet wird, eine Kraftstoff-Einspritz-Menge in Schritt 82 in Fig. 6 zu erhalten. In dem ultramageren Bereich besitzen die PM-Kennfelder FLEANPM1 (Schritt 121) und FLEANPM2 (Schritt 132) die gleichen Werte, so daß ein ultramageres Luft-Kraftstoff- Gemisch erhalten wird, ähnlich wie in der ersten Ausführungsvariante in Bereich . In dem Bereich wird das TA- Kennfeld FLEANTA in Schritt 126 ausgewählt, und daher wird ein mittelmageres Luft-Kraftstoff-Gernisch erhalten, wenn der Grad der Öffnung der Drosselklappe TA größer ist als der vorbestimmte Wert f' (NE). In dem mittelmageren Bereich , der einen kleineren TA- Wert und einen größeren Motor-Drehzahl-Wert NE in dem Bereich aufweist, wird das PM-Kennfeld FLEANPM2 in Schritt 132 ausgewählt. Wenn letztlich der Motor an einem Punkt in dem Bereich verbleibt, der einen größeren TA-Wert aufweist, dann wird der Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEANST in jedem Zyklus um erhöht, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das theoretisch Luft-Kraftstoff-Verhältnis abzusenken. Es wird nämlich FLEANSTi-1 + K in Schritt 128 ausgewählt. Wenn im Gegensatz dazu der Motor an einem Punkt in dem mittelmageren Bereich verbleibt, der einen kleineren TA-Wert aufweist, dann wird der Wert des Abmagerungs-Korrekturfaktors FLEANST in jedem Zyklus um erhöht, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis abzusenken. Es wird nämlich FLEANSTi-1 + in Schritt 134 ausgewählt.

Claims

1. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, wobei die Kraftstoff- Einspritz-Menge (TAU), entsprechend der erfaßten Last des Motors eingestellt wird und wobei das eingestellte Luft-Kraftstoff- Verhältnis ebenso zeitabhängig ist,

gekennzeichnet durch:

ein erstes Einstell-Mittel, das betriebsmäßig in einem Bereich niedriger Last des Motors ein ultramageres Luft- Kraftstoff-Verhältnis einstellt, so daß die Emission (N') von Stickoxid-Komponenten im Abgas klein ist;

ein zweites Einstell-Mittel, daß das Luft-Kraftstoff- Verhältnis betriebsmäßig auf ein mittelmageres Luft-Kraftstoff- Verhältnis einstellt,

wobei das mittelmagere Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem ultramageren Luft-Kraftstoff-Verhältnis bis zu einem Luft- Kraftstoff-Verhältnis schwankt, das anders ist als ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis, in Übereinstimmung mit einem Ansteigen der Last während einer mittleren Last, die größer ist als die Last an einer oberen Grenze des ultramageren Bereichs, und die kleiner ist als die maximale Last;

ein drittes Einstell-Mittel, das bei einer Motor-Last, die größer ist als die mittlere Last, betriebsmäßig ein Luft- Kraftstoff-Verhältnis einstellt, das anders ist als ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis;

ein Mittel, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis betriebsmäßig in übereinstimmung mit der Last des Motors entsprechend dem ersten, dem zweiten und dem dritten Einstell- Mittel auszuwählen, und

wobei die zeitabhängige Steuerung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses so ist, daß zufolge der Auswahl des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses entsprechend dem zweiten Einstell-Mittel und dem Verbleiben an einem Ort (P&sub2;) in dem Bereich (2) des mittelmageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das Luft-Kraftstoff- Verhältnis allmählich durch ein Abänderungs-Mittel zu einem Luft- Kraftstoff-Verhältnis abgeändert wird, das anders ist, als ein magereres Luft-Kraftstoff-Verhältnis.

2. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 1, wobei das Abänderungs-Mittel den Wert des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses, der von dem zweiten Einstell-Mittel bei einer vorbestimmten Menge als erhöht erhalten worden ist, bei jedem Ablauf eines vorbestimmten Zeitraums nach dem der Motor an dem Ort (P&sub2;) verbleibt, absenkt.

3. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 1, wobei in dem Bereich (1) des mageren Luft-Kraftstoff- Verhältnisses das Auswahlmittel eine Einstellung zwischen dem ersten und dem zweiten Einstell-Mittel auswählt, die einen kleineren Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ergibt.

4. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 1, wobei es weiter ein Mittel umfaßt, um in Übereinstimmung mit der Motorlast eine Basis-Kraftstoff-Menge zu berechnen, die einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht;

wobei das erste Einstell-Mittel einen Wert einstellt, um in übereinstimmung mit der Motorlast die Basis-Kraftstoff-Menge zu korrigieren, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Bereich (1) eines ultragmageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhalten;

und wobei das zweite Einstell-Mittel einen Wert festsetzt, um die Basis-Kraftstoff-Menge in Übereinstimmung mit der Motorlast abzuändern, um so ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis in dem Bereich (2) des mittelmageren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu erhalten.

5. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 4, wobei es weiters ein Mittel (68) umfaßt, um den Einlaß-Druck zu erfassen, ein Mittel (66), um die Motordrehzahl zu erfassen, und ein Mittel (70), um den Grad der Öffnung einer Drosselklappe (32) zu erfassen;

wobei das erste Einstell-Mittel ein erstes Kennfeld (FLEANPM; FLEANPM1) von Werten zur Korrektur in Übereinstimmung mit Kombinationen des Einlaß-Drucks (PM) und der Motordrehzahl (NE) umfaßt, sowie ein erstes Interpolations-Mittel, um aus dem ersten Kennfeld einen Wert für die Korrektur entsprechend einer Kombination des erfaßten Einlaß-Drucks zu berechnen, und;

wobei das zweite Einstell-Mittel ein zweites Kennfeld (FLEANTA) von Werten zur Korrektur in Übereinstimmung mit Kombinationen des Grades (TA) der Öffnung der Drosselklappe (32) und der Motordrehzahl (NE) umfaßt, sowie ein zweites Interpolations-Mittel, um aus dem zweiten Kennfeld einen Wert für die Korrektur entsprechend einer Kombination des erfaßten Grades der Öffnung der Drosselklappe und der Motordrehzahl zu berechnen.

6. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 5, weiters umfassend ein Mittel, um es zu ermöglichen, daß die Kennfeld-Interpolation durch das erste Interpolations-Mittel durchgeführt wird, wenn der Grad (TA) der Öffnung der Drosselklappe (32) kleiner ist als ein vorbestimmter Wert, der in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl (NE) bestimmt wird, sowie Mittel, um es zu ermöglichen, daß die Kennfeld-Interpolation durch das zweite Interpolations-Mittel durchgeführt wird, wenn der Grad (TA) der Öffnung der Drosselklappe größer ist als der vorbestimmte Wert.

7. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 6, wobei das das Abänderungs-Mittel ein Auswahl-Mittel, ein Mittel zur Speicherung eines durch das Auswahl-Mittel während eines vorangegangenen Zyklus ausgewählten Wertes, sowie ein Summierungs-Mittel umfaßt, um den Wert aus dem Speicher-Mittel auszulesen, plus einen festen Wert zu nehmen, wobei das Auswahl- Mittel zwischen dem durch das Summierungs-Mittel ausgelesenen Wert und dem neuen Wert durch das zweite Interpolations-Mittel während dieses Zyklus denjenigen auswählt, der einen kleineren Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt.

8. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 5, wobei das zweite Einstell-Mittel weiters ein drittes Kennfeld (FLEANPM2) von Werten zur Korrektur in Übereinstimmung mit Kombinationen des Einlaß-Drucks (PM) und der Motordrehzahl (NE) umfaßt;

wobei das dritte Kennfeld dazu dient, ein mageres Luft- Kraftstoff-Verhältnis in dem mittelmageren Bereich (2) zu erhalten, der eine kleine Last und eine große Motordrehzahl aufweist, wobei die Einlaßluft-Menge im wesentlichen in Übereinstimmung mit einem Ansteigen des Grades der Öffnung der Drosselklappe (32) geändert wird, sowie ein drittes Interpolations-Mittel, um aus dem dritten Kennfeld einen Wert für die Korrektur entsprechend einer Kombination des erfaßten Einlaß- Drucks und der Motordrehzahl zu berechnen, und ein zweites Auswahl-Mittel, um denjenigen der Korrekturwerte auszuwählen, die von dem zweiten Kennfeld und dem dritten Kennfeld erhalten worden sind, der einen kleineren Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt.

9. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 8, wobei das zweite Auswahl-Mittel das zweite Kennfeld (FLEANTA) auswählt, wenn der Grad (TA) der Öffnung der Drosselklappe (32) größer ist als ein vorbestimmter Wert, der in Übereinstimmung mit der Motordrehzahl hestimmt worden ist, und wobei es das dritte Kennfeld auswählt, wenn der Grad der Öffnung der Drosselkiappe kleiner ist als der vorbestimmte Wert.

10. Kraftstoff-Einspritzungs-Steuerungs-System nach Anspruch 9, wobei das Abänderungs-Mittel ein erstes Abänderungs-Mittel umfaßt, das arbeitet, wenn das zweite Kennfeld (FLEANTA) ausgewählt ist, wobei das erste Abänderungs-Mittel umfaßt:

ein erstes Auswahl-Mittel, ein erstes Speicher-Mittel zur Speicherung eines durch das erste Auswahl-Mittel während eines vorangegangenen Zyklus ausgewählten Wertes, ein erstes Summierungs-Mittel zum Auslesen des Wertes aus dem ersten Speicher-Mittel plus einem festen Wert; wobei das erste Auswahl- Mittel zwischen dem durch das erste Auslese-Mittel ausgelesenen Wert und dem, der durch das zweite Interpolations-Mittel in diesem Zyklus erhalten worden ist, denjenigen auswählt, der einen kleineren Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt, und ein zweites Abänderungs-Mittel, das arbeitet, wenn das dritte Kennfeld FLEANPM2 ausgewählt ist; wobei das zweite Abänderungs-Mittel ein zweites Auswahl-Mittel, ein zweites Speicher-Mittel zur Speicherung eines durch das zweite Auswahl- Mittel während eines vorangegangenen Zyklus ausgewählten Wertes, und ein zweites Summierungs-Mittel erfaßt, um den Wert von dem zweiten Speicherungs-Mittel auszulesen plus einem fixierten Wert; wobei das zweite Auswahl-Mittel zwischen dem aus dem zweiten Auslese-Mittel ausgelesenen Wert und dem neuen Wert, der durch das dritte Interpolations-Mittel während dieses Zyklus erhalten worden ist, denjenigen auswählt, der einen kleineren Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt.