DE3933723A1 - Kraftstoff-luft-verhaeltnis-regeleinrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Kraftstoff-luft-verhaeltnis-regeleinrichtung fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Lernregelfunktion.
Eine elektronisch geregelte Einspritzanlage bestimmt eine
Einspritzmenge im wesentlichen durch Korrektur einer Grundeinspritzmenge
T p mit verschiedenen Korrekturfaktoren.
Die Grundeinspritzmenge T p ist diejenige Einspritzmenge,
mit der ein theoretisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis erhalten
werden soll, das einer Saugluftmenge Q A und einer
Motordrehzahl S E entspricht, und wird wie folgt berechnet:
T p = K × Q A/S E
wobei K eine Konstante ist. Die tatsächliche Einspritzmenge
T i wird eingestellt durch Multiplikation der Grundeinspritzmenge
T p mit verschiedenen Korrekturkoeffizienten,
die verschiedenen Betriebszuständen des Motors entsprechen.
Die verschiedenen Korrekturkoeffizienten umfassen verschiedene
Erhöhungsgrößen für einen Korrekturkoeffizienten
C I zur Anpassung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses an den
momentanen Betriebszustand, einen Beschleunigung/Verlangsamungs-
Korrekturkoeffizienten K S, einen Kraftstoff-Luft-
Verhältnis-Rückführungskorrekturkoeffizienten α für das
theoretische Kraftstoff-Luft-Verhältnis und einen Spannungskorrekturkoeffizienten
T S. Das Kraftstoff-Luft-Verhältnis
wird durch die tatsächliche Einspritzmenge T i bestimmt,
die durch verschiedene Korrekturkoeffizienten gegeben
ist. Das heißt, die Größe T i ist gegeben durch:
T i = T p × α × (C I + K S) + T S.
Um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis unter dem theoretischen
Verhältnis zu halten, mißt ein in einer Abgasleitung angeordneter
Abgassensor, z. B. ein O₂-Sensor, die Sauerstoffdichte
der Abgase und errechnet ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis
des angesaugten Gemischs. Die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführung erfolgt durch eine Korrekturgröße in
Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem errechneten
und dem theoretischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis.
Die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung benötigt
jedoch viel Zeit zur Einstellung eines Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
gleich einem Referenz-Kraftstoff-Luft-Verhältnis,
wenn die Abweichung zwischen dem Referenzverhältnis
und Störungen nicht innerhalb vorbestimmter Grenzen
liegt. Ferner kann die Steuerung des Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführungsregelsystems unwirksam gemacht werden
durch Instabilitäten wie Überschwingen oder Pendeln des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, wenn sich ein Betriebsbereich
sehr schnell ändert oder wenn eine Regelausgangsgröße
den Referenzwert nicht erreicht in Abhängigkeit von sich
mit der Zeit ändernden Faktoren.
Infolgedessen wird eine genauere Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Regelung durch eine Lernregelung erreicht, die einen
Lernwert der Differenz zwischen den Kraftstoff-Luft-Verhältnissen
hat, um die Übereinstimmung mit einer Regelgröße
und der Referenzgröße zu verbessern und eine Verschlechterung
einzelner Teile oder Differenzen zwischen den Charakteristiken
jedes Teils zu kompensieren und das Kraftstoff-
Luft-Verhältnis exakt innerhalb von Bereichen zu korrigieren,
in denen eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung
durchführbar ist. Wenn also ein Lernkorrekturkoeffizient
mit K L bezeichnet ist, wird die Einspritzmenge T i
durch die folgende Gleichung berechnet:
T i = T p ×α × (C I × K L + K S) + T S
und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis wird von der mit der
Lernfunktion korrigierten Einspritzmenge T i bestimmt.
Diese Kraftstoff-Luft-Verhältnisregelung durch Lernen ist
z. B. in der JP-OS 60-93 150 (1985) beschrieben. Dabei wird
ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht nur während der Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung, sondern auch in
dem Bereich korrigiert, in dem eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführungsregelung nicht durchgeführt wird. Das
Kraftstoff-Luft-Verhältnis wird durch Korrektur der Konstanten
K zur Berechnung der Grundeinspritzmenge T p entsprechend
der Differenz zwischen einem Lernkorrekturkoeffizienten
und einem Anfangswert nur dann geregelt, wenn der
Koeffizient über den vorbestimmten Grad hinaus erneuert
wird und eine Differenz gegenüber dem Anfangswert in der
gleichen Richtung aufweist. Der Koeffizient ist in einer
Map in einem RAM als Funktion eines Betriebszustands des
Motors, z. B. der Motordrehzahl und der Motorlast, gespeichert.
Die den Lernkorrekturkoeffizienten enthaltende Map benötigt
jedoch viel Speicherkapazität. Niedrige Lernfrequenzen in
einem Bereich sind nicht exakt genug für die Regelung, weil
die Korrektur auf Annahme basiert. Da die Erneuerung der
Map, d. h. das Neuschreiben des Speichers, mit größer werdendem
Speicher immer länger dauert, ist der Regelvorgang
kompliziert, so daß sich die Konvergenz des Lernwerts verschlechtert.
Ferner liegt der vom Kraftstoff-Luft-Verhältnis abhängige
Grund hauptsächlich in einem Meßsystem für die Saugluftmenge
wie etwa einem Saugluftmengensensor und in einem Einspritzsystem
wie etwa der Einspritzdüse oder dem Druckregler.
Wie Fig. 4(a) zeigt, unterscheiden sich die über die
Zeit im Meßsystem auftretenden Verschlechterungs-Charakteristiken
von denjenigen im Einspritzsystem. Infolgedessen
wird eine Fehlberechnung der Saugluftmenge durch die zeitlich
bedingte Änderung des Meßsystems wie etwa des Saugluftmengensensors
hervorgerufen. Die Fehlberechnung unterscheidet
sich ferner von einem Fehler der tatsächlichen
Einspritzmenge, der durch das Einspritzsystem entsprechend
den Betriebsbereichen in Abhängigkeit von der Differenz der
Verschlechterungsverläufe beider Systeme auftritt. Daher
ist die Verschlechterung der Regelbarkeit und der Lerngenauigkeit
ein Problem, weil der Lernwert des einen Systems
mit dem Wert des anderen Systems im selben Lernbereich
nicht übereinstimmt. Zum Beispiel unterscheidet sich die Korrekturlerngröße
für eine Abweichung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
aufgrund der Verschlechterung des Saugluftmengensensors
von der Korrekturlerngröße für Abweichungen des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses infolge einer Verschlechterung
der Einspritzdüse oder des Druckreglers.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung für eine
Brennkraftmaschine, mit der die Lerngenauigkeit dadurch
verbessert wird, daß nichtübereinstimmende Lernwerte im
gleichen Lernbereich in Abhängigkeit von der Beseitigung
der mehrere Lernwerte überlappenden Lernbereiche eliminiert
werden, wobei die Abgasemissionen und der Kraftstoffverbrauch
verbessert werden, indem die Regelbarkeit in Abhängigkeit
von einem kleinen Speicherbereich des Lernwerts
vergrößert wird.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe hat eine Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung nach der Erfindung für
eine Brennkraftmaschine eine Lernbereich-Bestimmungseinheit,
die einen Lernbereich in Abhängigkeit von einem Betriebsbereich
der Maschine bestimmt, einen Lern-Regler zum
repräsentativen Lernen einer Korrekturgröße eines Einspritzsystems
in einem bestimmten Bereich des Betriebsbereichs
und zum Lernen eines Korrekturwerts eines Saugluftmengen-
Meßsystems, eine Grundeinspritzmengen-Einstelleinheit,
die in Abhängigkeit einer Saugluftmenge und eines
ersten Lernwerts des Meßsystems arbeitet, und eine Einspritzmengen-
Einstelleinheit, die eine tatsächliche Einspritzmenge
einstellt, die durch einen zweiten Lernwert des
Einspritzsystems korrigiert ist, der dem Betriebsbereich in
Abhängigkeit von der Grundeinspritzmenge entspricht. Die
Lernbereich-Bestimmungseinheit bestimmt den Lernbereich in
Abhängigkeit von einer ersten Differenzgröße eines Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses durch Änderungen von Charakteristiken
des Einspritzsystems und einer zweiten Differenzgröße
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses durch Änderungen
von Charakteristiken des Saugluftmengen-Meßsystems.
Mit dem vorgenannten Aufbau wird der Lernbereich des Lern-
Reglers von einer Diskriminiereinheit in einen ersten Lernbereich
der Charakteristiken des Einspritzsystems und einen
zweiten Lernbereich der Charakteristiken des Meßsystems
unterteilt. Der Lern-Regler lernt repräsentativ die Charakteristiken
des Einspritzsystems an dem bestimmten Punkt des
Betriebsbereichs, während er die Charakteristiken des Meßsystems
an anderen Stellen des Betriebsbereichs lernt.
Infolgedessen wird eine Lernkorrektur der Saugluftmenge
oder der Einspritzmenge nach Maßgabe des Betriebsbereichs
durchgeführt, so daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis durch
Einstellen der tatsächlichen Einspritzmenge geregelt wird.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschema einer Motorsteuerung mit einer
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung
nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschema der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Regeleinrichtung nach der Erfindung;
Fig. 3 ein Blockschema, das den Funktionsaufbau der
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung
nach der Erfindung zeigt;
Fig. 4a, b und c Diagramme, die eine Entscheidungsmatrix, eine
Lernwert-Tabelle bzw. Verschlechterungs-Charakteristiken
der Regeleinrichtung zeigen;
Fig. 5 ein Flußdiagramm, das den Regelablauf für die
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung
zeigt;
Fig. 6 ein Flußdiagramm, das einen Neuschreibablauf
eines Lernwerts der Regeleinrichtung zeigt;
Fig. 7 ein Diagramm, das eine Rückführungs-Entscheidungstabelle
der Regeleinrichtung zeigt; und
Fig. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einem
Meßwert eines Sauerstoffsensors und einem
Koeffizienten einer Rückführungskorrektur des
Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zeigt.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Motorsteuerung erläutert.
Eine Brennkraftmaschine 1 hat eine Brennkammer 1 a
und eine Kurbelwelle 1 b. In jedem Zylinder hat die Brennkammer
1 a einen Einlaßkanal 2, der mit einer Ansaugleitung
4 in Verbindung steht, und einen Auslaßkanal 3, der mit
einer Abgasleitung 5 in Verbindung steht. Ein Luftfilter 6
steht mit der Aufstromseite der Ansaugleitung 4 in Verbindung.
Die Ansaugleitung 4 weist in einem Zwischenabschnitt
eine Drosselklappe 7 auf. Eine Einspritzdüse 8 ist aufstromseitig
der Brennkammer 1 a angeordnet. Die Einspritzdüse
8 ist an jedem Zylinder des Motors 1 vorgesehen. Ein
Einspritzsystem umfaßt die Einspritzdüse 8, einen Druckregler
8 a, der eine Druckdifferenz zwischen dem Luftdruck
in der Ansaugleitung 4 und dem Kraftstoffdruck regelt, eine
Förderleitung 8 b zur Kraftstoffzuführung, einen Kraftstoffilter
8 c, der den Kraftstoff filtriert, eine Kraftstoffpumpe
8 d zum Fördern des Kraftstoffs und einen Kraftstoffbehälter
8 e. Ein Katalysator 9 ist in der Abgasleitung 5 angeordnet.
Ein Kurbelrotor 10 ist auf der Kurbelwelle 1 b befestigt.
Ein Kurbelwinkelsensor 11 ist der Außenfläche des Kurbelrotors
10 gegenüberstehend angeordnet. Ein Drosselklappenlagesensor
12 ist an der Drosseklappe 7 angeordnet und hat
einen Leerlaufschalter 12 a, der einen Öffnungsgrad der
Drosselklappe 7 erfaßt. Die Ansaugleitung 4 enthält einen
Saugluftmengensensor 13 an der Abstromseite des Luftfilters
6. Ein Saugluftmengen-Meßsystem, das den Sensor 13 umfaßt,
berechnet eine Saugluftmenge. Ein Kraftstoffeinspritzsystem
mit der Einspritzdüse 8, der Kraftstoffpumpe 8 d, dem Druckregler
8 a und einem Regler 20 berechnet eine Kraftstoffmenge
nach Maßgabe der Saugluftmenge. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch
wird durch den Einlaßkanal 2 zugeführt und in die
Brennkammer 1 a des Motors 1 angesaugt.
Ein Kühlmitteltemperatursensor 14 ist in einer Kühlmittelleitung
1 c im Motor 1 angeordnet. Ein Abgassensor, z. B.
ein Sauerstoffsensor 15, ist in der Abgasleitung 5 aufstromseitig
vom Katalysator 9 angeordnet.
Eine Batterie 16 speist die Motorsteuerung mit Energie. Die
Sensoren 11-15 und der Regler 20 betreiben das System durch
eine abwärtstransformierte Spannung von der Batterie 16
über einen Konstantspannungskreis (nicht gezeigt).
Fig. 2 zeigt eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung.
Der Regler 20 umfaßt eine CPU 21, einen ROM 22, einen
RAM 23, einen nichtflüchtigen RAM 23 a, eine Eingangsschnittstelle
24 und eine Ausgangsschnittstelle 25, die
über einen Bus 26 miteinander verbunden sind. Die Sensoren
11-15 sind mit der Eingangsschnittstelle 24 über einen
Spannungsfühlerkreis 16 a verbunden. Die Ausgangsschnittstelle
25 ist über einen Treiberkreis 27 mit den Einspritzdüsen
8 der Zylinder Nr. 1 bis Nr. 4 verbunden.
Im ROM 22 sind Festinformationen wie Steuerprogramme gespeichert,
während im RAM 23 Ausgangswerte der verschiedenen
Sensoren 11-15 nach Verarbeitung gespeichert werden.
Der nichtflüchtige RAM 23 a speichert eine Lernwert-Tabelle
T L und hält die gespeicherte Information unter Sicherstellung
durch die Batterie 16 auch bei ausgeschaltetem Startschalter
des Motors gespeichert.
Die CPU berechnet eine Saugluftmenge in Abhängigkeit eines
Ausgangssignals des Saugluftmengensensors 13 nach Maßgabe
des im ROM 22 gespeicherten Steuerprogramms. Ferner berechnet
die CPU 21 eine Einspritzmenge entsprechend verschiedenen
im RAM 23 und im nichtflüchtigen RAM 23 a gespeicherten
Daten. Gleichzeitig berechnet die CPU 21 einen Zündzeitpunkt
und liefert einen Befehl über den Treiberkreis 27
an die Einspritzdüsen 8.
Infolgedessen wird in die Brennkammer 1 a ein Kraftstoff-
Luft-Gemisch mit vorbestimmtem Verhältnis angesaugt. Da der
Sauerstoffsensor 15 in der Abgasleitung 5 angeordnet ist,
nimmt er die Sauerstoffdichte des Abgases auf. Nach der
Erneuerungswelle eines Meßsignals vergleicht die CPU 21 das
Signal mit dem Referenzspannungssignal und bestimmt, ob
das Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett oder mager in bezug
auf den Standard, d. h. ein theoretisches Kraftstoff-Luft-Verhältnis,
ist. Der RAM 23 erhält auf dem Bus 26 zur Speicherung
das Ergebnis "1" für fett oder "0" für mager. Die
CPU 21 überwacht die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Daten des
Gemischs, die im RAM 23 zu gleichbleibenden Zeitpunkten
gespeichert werden, und führt eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführungsregelung durch.
Nachstehend wird der Betrieb des Reglers erläutert.
Wie Fig. 3 zeigt, umfaßt der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Regler 20 eine Rückführungs-Bestimmungseinheit 30, einen
Saugluftmengenrechner 31, einen Motordrehzahlrechner 33 und
eine Spannungskorrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 34.
Der Regler 20 umfaßt ferner eine Konstantzustand-Bestimmungseinheit
35, eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungskoeffizienten-
Einstelleinheit 36, eine Stelleinheit
37 für verschiedene Erhöhungskorrekturkoeffizienten sowie
eine Beschleunigungs/Verlangsamungs-Korrekturkoeffizienten-
Einstelleinheit 38. Der Regler 20 hat ferner eine Lernbereich-
Einstelleinheit 39, eine Lernwerteinstelleinheit
40, eine Lernwert-Tabelle T L, eine Grundeinspritzmengen-
Einstelleinheit 41, eine Einspritzmengen-Einstelleinheit 42
und einen Treiber 43. Die Lernwerteinstelleinheit 40 umfaßt
ein Lernwertneuschreibelement 40 a und ein Lernwertableitelement
40 b. Der Treiber 43 liefert Stellsignale an die
Einspritzdüsen 8.
Die Rückführungs-Bestimmungseinheit 30 liefert ein Stoppsignal
zur Unterbrechung der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführungsregelung, wenn der Meßwert des Sauerstoffsensors
15 in einem inaktiven Bereich liegt. Wenn der Sensor
15 einen Wert in einem aktiven Bereich aufnimmt, bestimmt
die Einheit 30, ob ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelzustand
erreicht ist, und informiert die Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Rückführungskorrekturkoeffizienten-
Einstelleinheit 36, ob die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung
durchgeführt wird. Die Feststellung, ob
der Meßwert des Sauerstoffsensors 15 im aktiven Bereich
liegt, wird z. B. durchgeführt, wenn der Sauerstoffsensor
15 ein den Vorgabewert unterschreitendes Ausgangssignal
liefert, so daß der inaktive Zustand des Sauerstoffsensors
15 festgestellt wird. Die Feststellung des Erreichens des
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelzustands auch
dann, wenn der Sensor 15 den aktiven Zustand annimmt, erfolgt
durch eine Rückführungsbestimmungs-Map, die eine Motordrehzahl
S E und eine Motorlastinformation L D in Abhängigkeit
von der Grundeinspritzmenge T p als Parameter enthält,
wie Fig. 7 zeigt. Aufgrund der Map wird das Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Regelunterbrechungssignal an die Korrekturkoeffizienten-
Einstelleinheit 36 geliefert, wenn die
Motordrehzahl S E eine Vorgabedrehzahl S₀ (z. B. 4500 U/min)
überschreitet und die Last L D eine Vorgabelast L₀ übersteigt,
wenn also der Motor im Vollastbereich läuft. Wenn
die Motordrehzahl S E und die Last L D ihre jeweiligen Vorgabewerte
unterschreiten und der Sauerstoffsensor 15 in den
aktiven Zustand gebracht ist, ist die Rückführungsregelbedingung
erreicht, so daß die Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit
36 den Befehl zum Beginn der Kraftstoff-Luft-
Verhältnis-Rückführungsregelung erhält.
Der Saugluftmengenrechner 31 und der Motordrehzahlrechner
32 berechnen die Saugluftmenge Q A bzw. die Motordrehzahl S E
nach Maßgabe von Ausgangssignalen des Saugluftmengensensors
13 bzw. des Kurbelwinkelsensors 11.
Die Beschleunigungs/Verlangsamungs-Bestimmungseinheit 33
bestimmt, ob der Motor 1 beschleunigt oder verlangsamt
wird, und zwar in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
dR/dt des Drosselklappenöffnungsgrads innerhalb der vorgegebenen
Zeit t nach Maßgabe eines Drosselklappenöffnungssignals
R vom Drosselklappenlagesensor 12. Die Bestimmungseinheit
33 liefert ein Beschleunigungs/Verlangsamungs-
Bestimmungssignal an die Beschleunigungs/Verlangsamungs-
Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 38.
Die Spannungskorrekturkoeffizienten-Einstelleinheit 34
liest eine ungültige Einspritzzeit (eine Impulsdauer) der
Einspritzdüsen 8 aus einer Tabelle (nicht gezeigt) entsprechend
einer Klemmenspannung der Batterie 16 aus. Die Einstelleinheit
34 stellt einen Spannungskorrekturkoeffizienten
T S ein, der die ungültige Einspritzzeit korrigiert.
Die Konstantzustand-Bestimmungseinheit 35 bestimmt eine
Teilung einer Matrix in Abhängigkeit von der vom Rechner 31
berechneten Saugluftmenge Q A und der vom Rechner 32 berechneten
Motordrehzahl S E. Die Matrix ist durch Parameter der
Motordrehzahl S E und der Saugluftmenge Q A gebildet, wie
Fig. 4(a) zeigt. Die Bestimmungseinheit 35 bestimmt einen
Konstantzustand des Motors, wenn die ausgewählte Teilung
der Matrix der vorher gewählten Teilung entspricht und die
Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 15 n-mal (z. B.
viermal) in derselben Teilung gezählt wird.
Die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Korrekturkoeffizienten-Einstelleinheit
36 erzeugt ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführungsregelsignal in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
des Sauerstoffsensors 15, wenn die Rückführungs-Bestimmungseinheit
30 den Beginn der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführungsregelung feststellt. Die Einstelleinheit 36
stellt einen dem Regelsignal entsprechenden Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Rückführungskorrekturkoeffizienten α ein.
Das heißt, die Einstelleinheit 36 vergleicht die Ausgangsspannung
des Sauerstoffsensors 15 mit einer Doppelbegrenzungspegelspannung
und stellt den Koeffizienten α durch Proportional(P)-
und Integral(I)-Regelung ein. Wenn also das
Kraftstoff-Luft-Verhältnis fett (oder mager) ist, nimmt das
Regelsignal zuerst in einem Proportional(P)-Bereich ab
(bzw. zu), dann nimmt das Signal langsam in einem Integral(I)-
Bereich ab (oder zu), so daß das Kraftstoff-Luft-
Verhältnis in Richtung mager (oder fett) geregelt wird. Der
Koeffizient α wird mit "1" (α=1) festgelegt, wenn die
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung beendet
ist, indem das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 15 als
im inaktiven Bereich liegend oder die Drosselklappe vollständig
geöffnet festgestellt wird.
Die Einstelleinheit 37 für verschiedene Erhöhungskorrekturkoeffizienten
liest ein Kühlmitteltemperatursignal T c
vom Kühlmitteltemperatursensor 14, ein Leerlaufsignal I d
vom Leerlaufschalter 12 a und ein Drosselklappenöffnungsgradsignal
R vom Drosselklappenlagesensor 12 ab und
stellt einen Korrekturkoeffizienten C I für verschiedene
Erhöhungen, z. B. einen Kühlmittelkorrekturkoeffizienten,
einen Korrekturkoeffizienten zur Erhöhung nach dem Leerlaufzustand
und einen Korrekturkoeffizienten zur Erhöhung
bei Vollast ein.
Die Beschleunigungs/Verlangsamungs-Korrekturkoeffizienten-
Einstelleinheit 38 stellt einen Beschleunigungs/Verlangsamungs-
Korrekturkoeffizienten K S entweder direkt oder
durch eine Kompensationsberechnung bei Beschleunigung oder
Verlangsamung ein. Die Einstelleinheit 38 stellt den Koeffizienten
K S aufgrund einer Map in Abhängigkeit von Parametern
wie der vom Rechner 32 berechneten Motordrehzahl S E
und der vom Kühlmitteltemperatursensor 14 gelieferten Kühlmitteltemperatur
T c ein, wenn die Bestimmungseinheit 33
eine Beschleunigung oder Verlangsamung bestimmt.
Die Lernbereichseinstelleinheit 39 vergleicht einen im ROM
22 gespeicherten Vorgabewert Q F mit einer vorm Rechner 31
berechneten Saugluftmenge Q. Der Vorgabewert Q F wird experimentell
auf den vorbestimmten Saugluftmengenwert in solcher
Weise eingestellt, daß die Differenz des Kraftstoff-
Luft-Verhältnisses aufgrund einer Verschlechterung durch
das Saugluftmengenmeßsystem stärker als durch das Einspritzsystem
beeinflußt wird. Bei "0Q F" liest die Einstelleinheit
39 einen Lernbereich aus der Tabelle T L als
den Bereich zum Lernen der Charakteristiken des Einspritzsystems,
z. B. der Einspritzdüsen 8 und des Druckreglers
8 a, für die Lernwerteinstelleinheit 40 aus. Im Fall von
"Q Q F" liest die Einstelleinheit 39 den Lernbereich aus
der Tabelle T L als die Charakteristiken des Saugluftmengen-
Meßsystems, z. B. des Saugluftmengensensors 13, aus.
Die Lerntabelle T L ist im nichtflüchtigen RAM 23 a vorgesehen
und hat Adressen a₁, a₂, a₃, . . ., a n, die Saugluftmengenbereichen
gemäß Fig. 4(b) entsprechen. Der Lernwert K L ist in jeder Adresse a₁
bis a n gespeichert und hat "K L=10" als gespeicherten Anfangswert.
Die dem Bereich
entsprechende Adresse a₁ in der Tabelle
T L wird nur bei einem Lernvorgang aufgrund der Charakteristiken
des Einspritzsystems verwendet, während die
übrigen Adressen a₂ bis a n bei einem Lernvorgang aufgrund
der Charakteristiken des Saugluftmengen-Meßsystems verwendet
werden.
In den durch die Bereichseinstelleinheit 39 bestimmten
Lernbereiche lernt die Lernwerteinstelleinheit 40 die repräsentative
Charakteristik an dem bezeichneten einen
Punkt, der einem Bereich Q₀Q F der Tabelle T L entspricht,
nach Maßgabe der Saugluftmenge im Lernbereich des Einspritzsystems,
während die Einstelleinheit 40 in anderen
Bereichen der Tabelle T L die Charakteristiken des Saugluftmengen-
Meßsystems lernt.
Beim Lernen durch die Lernwerteinstelleinheit 40 bestimmt
das Lernwertneuschreibelement 40 a die Differenz zwischen
dem Referenzwert und dem Korrekturkoeffizienten α der
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführung entsprechend der
Einstellung durch die Koeffizienten-Einstelleinheit 36 nur
dann, wenn die Bestimmungseinheit 35 den Konstantzustand
feststellt. Das Neuschreibelement 40 a schreibt den Lernwert
K L in der Weise neu, daß in der entsprechenden Adresse
der Tabelle T L gespeicherte Lernwert K L in Abhängigkeit vom
Vorzeichen "+" oder "-" der Differenz gegenüber dem Referenzwert
um das vorbestimmte Verhältnis entweder hinzuaddiert
oder subtrahiert wird. An der jeweiligen Adresse
ist der der Teilung der Matrix gemäß Fig. 4(a) entsprechende
Saugluftmengenbereich vorhanden, der bei der Bestimmung
des Konstantzustands durch die Bestimmungseinheit 35 angegeben
wurde.
Das Lernwertableitelement 40 b bezieht sich auf den in der
Tabelle T L gespeicherten Lernwert K L mit der Saugluftmenge
Q zu dem betreffenden Zeitpunkt als Parameter und berechnet
einen Kompensationslernkorrekturkoeffizienten K LC. Der
Koeffizient K LC wird der Grundeinspritzmengen-Einstelleinheit
41 zugeführt, wenn der Lernbereich gemäß der Einstelleinheit
39 dem Saugluftmengen-Meßsystem entspricht. Der
Koeffizient K LC wird der Einspritzmengen-Einstelleinheit 42
zugeführt, wenn der Lernbereich von der Einstelleinheit 39
dem Einspritzsystem entspricht. Infolgedessen besteht keine
Differenz zwischen dem Grund-Kraftstoff-Luft-Verhältnis und
dem theoretischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis "λ=1" in
Abhängigkeit von der Verschlechterung des Saugluftmengen-
Meßsystems oder des Einspritzsystems, so daß die Regelbarkeit
verbessert werden kann und die P- und I-Konstanten des
Korrekturkoeffizienten α der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-
Rückführung klein werden.
Auch wenn nämlich entweder das Luftmengenmeßsystem wie etwa
der Saugluftmengensensor 13 oder das Einspritzsystem wie
etwa der Druckregler 8 a sich verschlechtern, tritt infolgedessen
eine Differenz zwischen den Kraftstoff-Luft-Verhältnissen
auf. Wenn das Regelsystem beide Parameter beider
Systeme im gleichen Betriebsbereich individuell lernt und
die Einspritzmenge T i vorgibt, werden die Parameter aufgrund
der Differenz zwischen den Verschlechterungs-Charakteristiken
gelernt und in entgegengesetzten Richtungen
korrigiert, so daß z. B. ein Parameter zur fetten Seite und
der andere zur mageren Seite hin korrigiert wird, wodurch
die Regelbarkeit verbessert werden kann.
Obwohl das Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis ferner auf dem
theoretischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis gehalten wird,
werden die übrigen Regeleinrichtungen wie etwa die Zündzeitpunktregelung
fehlerhaft betrieben, weil die Grundeinspritzmenge
T p aufgrund der Verschlechterung des Saugluftmengen-
Meßsystems fehlerhaft ist, obwohl nur die Einspritzmenge
T i korrigiert wird.
Wenn daher der Lernbereich in einen Bereich für das Saugluftmengen-
Meßsystem und einen Bereich für das Einspritzsystem
unterteilt ist und die Lernkorrektur durch die Korrektur
des Rechenfehlers der Saugluftmenge Q und die Korrektur
des Einspritzmengenfehlers der Einspritzmenge T i
erfolgt, kann die Berechnungsgenauigkeit der Grundeinspritzmenge
T p und der Einspritzmenge T i verbessert werden,
und der Speicherbereich zum Lernen kann klein sein.
Die Verschlechterung des Saugluftmengensensors 13 ist z. B.
eine Verschlechterung der Erfassungsgenauigkeit eines Luftmengenmessers
etwa vom Hitzdrahttyp aufgrund von an einem
Hitzdraht haftendem Kohlenstoff. Wie Fig. 4(c) zeigt, aus
der die Verschlechterungs-Charakteristik hervorgeht, wird
die Differenz des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses allgemein
umso größer, je größer die Saugluftmenge Q ist.
Andererseits ist die Verschlechterung des Einspritzsystems
z. B. (a) eine Änderung der Ansprechzeit durch mechanischen
Verschleiß der Einspritzdüsen 8, (b) eine Verminderung des
Öffnungsquerschnitts der Einspritzdüse durch Kohlenstoffansammlung
infolge von minderwertigem Kraftstoff, (c) eine
Änderung des Kraftstoffdrucks entsprechend der Änderung der
Druckaufnahmefläche, bewirkt durch die Verschlechterung
einer Membran des Druckreglers 8 a, oder (d) die Abnahme des
Kraftstoffdrucks infolge der Änderung des Kraftstoffdrucks
oder der Verschlechterung der Kraftstoffpumpe 8 d. Da die
Verschlechterungs-Charakteristiken im Einspritzsystem ungeachtet
der Saugluftmenge Q im wesentlichen konstant sind,
kann die Lernregelung durch Lernen nur des bestimmten einen
Punkts im Betriebsbereich dargestellt werden. Daher ist es
möglich, die Speicherkapazität zur Speicherung des Lernwerts
zu minimieren. Da ferner eine sich widersprechende
Lernkorrektur in Abhängigkeit von der Überlappung der Lernbereiche
nicht auftritt, kann die Lerngenauigkeit verbessert
werden.
Die Grundeinspritzmengen-Einstelleinheit 41 berechnet die
Grundeinspritzmenge T p in Abhängigkeit von der im Rechner
31 berechneten Saugluftmenge Q und der im Rechner 32 berechneten
Motordrehzahl S E nach Maßgabe einer Gleichung
"T p = K · Q/S E",
wobei K eine Konstante ist. Gleichzeitig
berechnet die Einstelleinheit 41, wenn das Ableitelement
40 b einen Lernkorrekturkoeffizienten K LC liefert, die
Grundeinspritzmenge T p mittels der Korrektur durch den
Koeffizienten K LC entsprechend der Gleichung
"T p = K · K LC · Q/S E".
Die Einspritzmengen-Einstelleinheit 42 stellt eine Einspritzmenge
T i entsprechend der folgenden Gleichung ein:
Ti = T p × α × (K C × K LC + K S) + T S,
in der T p die von der Einstelleinheit 41 eingestellte
Grundeinspritzmenge, α der Korrekturkoeffizient der Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Rückführung von der Einstelleinheit
36, K C der von der Einstelleinheit 37 eingestellte Korrekturkoeffizient
des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, K LC der
von dem Ableitelement 40 b gelieferte Lernkorrekturkoeffizient,
K S der von der Einstelleinheit 38 eingestellte Beschleunigungs/
Verlangsamungs-Korrekturkoeffizient und T S
der von der Einstelleinheit 34 eingestellte Spannungskorrekturkoeffizient
sind. Die Einstelleinheit 42 erzeugt
einen Treibersignalimpuls entsprechend der Einspritzmenge
T i und liefert an die Einspritzdüsen 8 zum vorbestimmten
Zeitpunkt über den Treiber 43 ein Signal.
Nachstehend wird der Regelvorgang im Regler 20 unter Bezugnahme
auf die Flußdiagramme der Fig. 5 und 6 beschrieben.
Das Flußdiagramm von Fig. 5 zeigt den Ablauf der Kraftstoff-
Luft-Verhältnisregelung. Zuerst liest der Regler 20
in Schritt S 100 Ausgangssignale vom Kurbelwinkelsensor 11
und vom Saugluftmengensensor 13 aus und errechnet die Motordrehzahl
S E und die Saugluftmenge Q A.
In Schritt S 101 wird die Grundeinspritzmenge T p in Abhängigkeit
von der Motordrehzahl S E und der Saugluftmenge Q A
nach Maßgabe der folgenden Gleichung:
T p = K × Q A/S E
in der K eine Konstante ist, berechnet. Dann geht der Ablauf
zu Schritt S 102.
In Schritt S 102 liest der Regler 20 das Leerlaufsignal I d
vom Leerlaufschalter 12 a, das Drosselklappenöffnungssignal
R vom Drosselklappenlagesensor 12 und das Kühlmitteltemperatursignal
T c vom Kühlmitteltemperatursensor 14 aus.
In Schritt S 103 führt der Regler 20 in Abhängigkeit von den
oben genannten Signalen einen Rechenvorgang aus zur Einstellung
der Korrekturkoeffizienten C I für verschiedene
Erhöhungen, z. B. die Erhöhung der Kühlmitteltemperatur-
Korrektur, die Erhöhung der Korrektur nach dem Leerlauf,
die Erhöhung der Korrektur durch die Vollaststellung der
Drosselklappe.
In Schritt S 104 stellt die Spannungskorrekturkoeffizienten-
Einstelleinheit 34 den Spannungskorrekturkoeffizienten T S
zur Kompensation einer ungültigen Einspritzdauer der Einspritzdüsen
8 ein.
In Schritt S 105 berechnet die Beschleunigungs/Verlangsamungs-
Bestimmungseinheit 33 die Geschwindigkeit "dR/dt"
des Drosselklappenöffnungsgrads R. In Schritt S 106 bestimmt
die Einheit 33, ob der Motor beschleunigt oder verlangsamt
läuft, und zwar in Abhängigkeit vom Absolutwert
|dR/dt| der Geschwindigkeit des Drosselklappenöffnungsgrads
im Vergleich mit einem Vorgabewert R S .
Bei |dR/dt|R S geht der Ablauf zu Schritt S 107, und
der Beschleunigungs/Verlangsamungs-Korrekturkoeffizient K S
für Beschleunigung oder Verlangsamung wird durch direkten
oder Kompensationsbetrieb mittels der Map berechnet, die
eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl S E und der Kühlmitteltemperatur
T c als Parameter zeigt, wonach der Ablauf
zu Schritt S 109 weitergeht.
Bei |dR/dt|<R S dagegen wird der Beschleunigungs/Verlangsamungs-
Korrekturkoeffizient K S in Schritt S 108 zu
K S=0 eingestellt, und der Ablauf geht zu Schritt S 109
weiter.
Die Bestimmung der Beschleunigung bzw. Verlangsamung wird
durchgeführt durch Addition oder Subtraktion der in Schritt
S 105 berechneten Größe "dR/dt".
In Schritt S 109 vergleicht der Regler 20 ein Ausgangs(spannungs)signal
vom Sauerstoffsensor 15 mit einem Vorgabewert.
Wenn das Signal den Vorgabewert überschreitet,
bestimmt der Regler 20, daß der Sauerstoffsensor 15 aktiviert
ist, und der Ablauf geht zu Schritt S 110 weiter. Wenn
dagegen das Signal den Vorgabewert unterschreitet, bestimmt
der Regler 20, daß der Sauerstoffsensor 15 aufgrund niedriger
Temperatur inaktiv ist. In Schritt S 112 wird der Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Rückführungskorrekturkoeffizient
auf α=1 festgesetzt, und in Schritt S 113 beendet der
Regler die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung.
In Schritt S 110 bestimmt der Regler, ob die Kraftstoff-
Luft-Verhältnis-Rückführungsbedingung besteht, wobei als
Parameter die in Schritt S 100 berechnete Motordrehzahl S E
und die Motorlast L D in Abhängigkeit von der in Schritt
S 101 eingestellten Grundeinspritzmenge T p genützt werden.
Wenn die Motordrehazhl S E niedriger als die vorgegebene
Drehzahl S S (z. B. 4500 U/min) ist, wenn alse S E<S S, und
die Last L D niedriger als die vorgegebene Last L S (also
L D<L S) ist, bestimmt der Regler, daß die Bedingung erfüllt
ist, und der Ablauf geht zu Schritt S 111. Wenn dagegen die
Motordrehzahl S E S S und die Last L D L S, bestimmt der
Regler, daß der Betriebsbereich an einem Stoppbereich der
Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung im wesentlichen
im Vollastbereich liegt. In Schritt S 112 wird der
Koeffizient α auf α=1 festgelegt. Die Kraftstoff-Luft-
Verhältnis-Rückführungsregelung wird unterbrochen, und der
Ablauf geht zu Schritt S 113 weiter (siehe Fig. 7).
Die Feststellung, ob der Sauerstoffsensor aktiviert ist,
erfolgt zwar durch Vergleich des Ausgangssignals mit dem
Vorgabewert; die Feststellung der Aktivierung kann aber
auch so erfolgen, daß das vom Kühlmitteltemperatursensor 14
zugeführte Kühlmitteltemperatursignal T c mit dem Vorgabewert
verglichen wird und, wenn das Signal T c den Vorgabewert
unterschreitet (wenn der Motor kalt ist), bestimmt
wird, daß der Sauerstoffsensor 15 inaktiv ist.
Ferner kann die Bestimmung der Beendigung des Regelzustands
der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführung in Schritt S 110
durch die Feststellung des Vollastbetriebs (vollständiger
Offenzustand der Drosselklappe) in Abhängigkeit vom Drosselklappenöffnungsgrad
R erfolgen.
In Schritt S 111 wird die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors
15 mit dem doppeltbegrenzten Pegel verglichen und
der Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungskorrekturkoeffizient
α durch Proportional-Integral-Regelung eingestellt.
In Schritt S 113 entnimmt der Regler 20 den Lernwert K L aus
der entsprechenden Adresse der Lernwert-Tabelle T L nach
Maßgabe der in Schritt S 100 errechneten Saugluftmenge Q A,
und dann wird der Lernkorrekturkoeffizient K LC durch Kompensationsoperation
berechnet.
In Schritt S 114 bestimmt der Regler dann, ob der die Saugluftmenge
Q A als Parameter verwendende Betriebsbereich im
Lernbereich des Saugluftmengen-Meßsystems oder des Einspritzsystems
liegt. Dabei vergleicht der Regler die Saugluftmenge
Q A mit dem Vorgabewert Q F und stellt fest, daß im
Fall von Q F Q A der Lernbereich im Einspritzsystem liegt,
so daß der Ablauf zu Schritt S 117 weitergeht. Im Fall von
Q F<Q A stellt der Regler fest, daß der Lernbereich im Saugluftmengen-
Meßsystem liegt, so daß der Ablauf zu Schritt
S 115 weitergeht.
Wenn der in Schritt S 114 bestimmte Betriebsbereich im Lernbereich
des Saugluftmengen-Meßsystems liegt, wird die in
Schritt S 101 vorgegebene Grundeinspritzmenge T p durch den
in Schritt S 113 berechneten Lernkorrekturkoeffizienten K LC
korrigiert. Dabei wird ein durch die Verschlechterung der
Sensoren, z. B. des Luftmengensensors 13, bewirkter Berechnungsfehler
der Saugluftmenge mit der folgenden Gleichung
berechnet:
T p = K × K LC × Q A/S E
und wird korrigiert (Schritt 115).
In Schritt S 116 wird die tatsächliche Einspritzmenge T i
mittels der folgenden Gleichung in Abhängigkeit von der
korrigierten Grundeinspritzmenge T p und den vorgenannten
verschiedenen Korrekturkoeffizienten wie etwa den in
Schritt S 103 eingestellten verschiedenen Größenerhöhungs-
Korrekturkoeffizienten C I, dem in Schritt S 107 oder S 108
eingestellten Beschleunigungs/Verlangsamungs-Korrekturkoeffizienten
K S und dem in Schritt S 111 oder S 112 eingestellten
Korrekturkoeffizienten für die Kraftstoff-Luft-
Verhältnis-Regelung eingestellt:
T i = T p × α × (C I + K S) + T S.
Wenn dagegen der in Schritt S 114 bestimmte Betriebsbereich
im Lernbereich des Einspritzsystems liegt, wird die Einspritzmenge
T i wie folgt berechnet:
T i = T p × α × (C I × K LC + K S) + T S,
um den durch die Verschlechterung des Einspritzsystems,
z. B. der Einspritzdüse 8, hervorgerufenen Einspritzmengenfehler
in Schritt S 117 zu korrigieren. In diesem Fall
wird die Einspritzmenge T i in Abhängigkeit von der in
Schritt S 101 eingestellten Grundeinspritzmenge T p und von
den vorgenannten verschiedenen Koeffizienten eingestellt.
In Schritt S 118 wird den Einspritzdüsen über den Treiber 43
zu den vorbestimmten Zeitpunkten ein Treiberimpuls entsprechend
der tatsächlichen Einspritzmenge T i zugeführt.
Der Korrekturvorgang wird zwar zu den vorgenannten Schritten
durchgeführt; die Korrektur der Rechenfehler der Saugluftmenge,
hervorgerufen durch die Verschlechterung des
Saugluftmengensensors 13, kann aber direkt durch die Berechnungskonstante
K der Grundeinspritzmenge T p in der
Lernkorrektur durchgeführt werden. Ferner kann die Berechnung
der Saugluftmenge Q A in der Saugluftmengen-Einstelleinheit
31 durch die direkte Korrektur in bezug auf die
Saugluftmenge Q A erfolgen.
Nachstehend wird eine Lernwerterneuerung beschrieben. Fig. 6
ist ein Flußdiagramm, das den Vorgang der Lernwerterneuerung
zeigt, wobei es sich um ein Programm handelt, das
jeweils in einem bestimmten Zeitintervall wiederholt wird.
In Schritt S 200 wird die Saugluftmenge Q A in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des Saugluftmengensensors 13 berechnet.
In Schritt S 201 wird die Motordrehzahl S E in Abhängigkeit
vom Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 11 berechnet.
In Schritt S 202 wird bestimmt, ob die in Schritt S 200 berechnete
Saugluftmenge Q A und die in Schritt S 201 berechnete
Motordrehzahl S E jeweils im Konstantzustand-Bestimmungsbereich
liegen. Dabei werden die Menge Q A und die
Drehzahl S E jeweils mit Q₀Q A Q n bzw. S₀S E S n in einem
Matrixbereich entsprechend Fig. 4(a) bestimmt. Wenn die
Menge Q A und die Drehzahl S E im Konstantzustand-Bestimmungsbereich
und in einem Lernwerterneuerungs-Regelbereich
liegen, wird die Matrix-Teilungsposition als Teilung D₁ in
der Matrix von Fig. 4(a) bezeichnet. Wenn beide Werte im
Regelbereich liegen, geht der Ablauf zu Schritt S 203 weiter,
und wenn beide Werte außerhalb des Regelbereichs liegen,
endet die Routine des Reglers 20.
In Schritt S 203 wird bestimmt, daß der Lernbereich entweder
in einer Luftmeßsystem-Charakteristik vom Saugluftmengensensor
13 oder einer Einspritzsystem-Charakteristik von den
Einspritzdüsen 8 liegt, und zwar durch Vergleich des Vorgabewerts
Q F und der Saugluftmenge Q A als Parameter. Wenn
die Saugluftmenge Q A den Vorgabewert Q F übersteigt, wenn
also der Lernbereich in den Charakteristiken des Meßsystems
liegt, wird in der Lernwert-Tabelle T L eine Adreßposition
entsprechend der in Schritt S 202 bezeichneten Teilungsposition
der Matrix bezeichnet; wenn z. B. die Teilungsposition
D₁ der Matrix in Schritt S 202 angegeben wurde, wird
die Adreßposition der Tabelle T L entsprechend an der Position
a₃ angegeben. Wenn dagegen die Saugluftmenge Q A kleiner
als der Vorgabewert Q F ist, wenn also der Lernbereich
in den Charakteristiken des Einspritzsystems liegt, wird
die Adresse der Tabelle T L als ein Punkt bezeichnet, so daß
das System die im RAM 23 gespeicherte Adreßpositions-Information
ausliest. Ein Flag im System wird in Schritt S 208
auf "1" gesetzt, und der Ablauf geht zu Schritt S 205
weiter.
Da eine Änderung von Charakteristiken im Einspritzsystem,
z. B. den Einspritzdüsen 8, im wesentlichen konstant ist,
wie bereits gesagt wurde, ist es möglich, repräsentativ an
einem Punkt der Saugluftmenge Q A zu lernen, selbst wenn sie
die verschiedenen Werte im Lernbereich der Charakteristiken
des Einspritzsystems aufweist. Es ist also möglich, die
Kapazität der Lernwert-Tabelle T L zu minimieren.
In Schritt S 204 wird das Flag gelöscht. In Schritt S 205
bestimmt die Konstantzustand-Bestimmungseinheit 35, ob der
Konstantzustand besteht, indem die zu diesem Zeitpunkt bezeichnete
Teilungsposition mit der durch die vorhergehende
Routine in der Matrix bezeichneten Position verglichen
wird. Wenn daher durch die vorhergehende Routine und die
momentane Routine verschiedene Positionen bezeichnet wurden,
entscheidet die Einheit 35, daß der Zustand nicht
konstant ist, und erneut den Lernwert nicht. In Schritt
S 206 wird die durch die momentane Routine bezeichnete Teilungslage
in der Matrix im RAM 23 als vorhergehende spezifische
Teilungspositionsinformation gespeichert. In Schritt
S 207 wird der Zähler rückgesetzt (C₀=0), und die Routine
endet.
Da die erste Routine nicht die vorhergehende Teilungspositionsinformation
hat, verzweigt sich der Ablauf von Schritt
S 203 zum Schritt S 206, und die Routine endet mit Schritt
S 207.
Wenn dagegen in Schritt S 205 die Einheit 35 entscheidet,
daß die durch die momentane Routine bezeichnete Teilungsposition
in der Matrix dieselbe Position wie in der vorhergehenden
Routine ist, geht der Ablauf zu Schritt S 209 weiter.
In Schritt S 209 wird eine Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors
15 abgenommen, und das System bestimmt, ob die
Ausgangsspannung sich zur fetten oder zur mageren Seite
ändert.
Wenn sich die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors 15
nicht ändert, endet die Routine. Wenn dagegen die Spannung
schwankt, geht der Ablauf zu Schritt S 210 weiter, und Zählwerte
des Zählers werden aufwärtsgezählt.
In Schritt S 211 ist dann die Routine beendet, wenn der
Zählwert im Zähler kleiner als n, z. B. 3, ist, wogegen der
Konstantzustand festgestellt wird, wenn der Wert auf n oder
höher, z. B. 3, steht; dann geht der Ablauf zu Schritt S 212
weiter.
Dabei wird in den Schritten S 205, S 209 und S 211 der Konstantzustand
bestimmt, und der Lernwert wird erneuert, wenn
die Saugluftmenge Q A und die Motordrehzahl S E im wesentlichen
konstant sind und wenn sich die Ausgangsspannung vom
Sauerstoffsensor 15 n-mal ändert. Da somit die Ausgangsspannung
vom Sensor 15 Null oder sehr klein ist, wenn der
Sensor 15 inaktiv ist, bestimmt das System, daß die Spannung
des Sensors 15 nicht schwankt, und damit ist die Routine
beendet, so daß in Schritt S 209 der Lernwert nicht
erneuert wird.
Nach der Bestimmung des Konstantzustands in den vorgenannten
Schritten wird in Schritt S 212 der Zähler rückgesetzt.
In Schritt S 213 wird aus dem Rückführungskorrekturkoeffizienten
α ein Mittelwert berechnet, und das System berechnet
eine Differenz Δα zwischen dem Mittelwert und
einem Referenzwert α 0. Dabei wird innerhalb des vorgegebenen
Zeitintervalls, z. B. durch vierfaches Überspringen,
des in der Einstelleinheit 26 gebildeten Kraftstoff-Luft-
Verhältnis-Rückführungskorrekturkoeffizienten α, der Mittelwert
berechnet durch:
= (α 1 + α 5) + (α 3 + α 7)/4,
wobei α 1 und α 5 einen Höchstwert und α 3 und a 7 einen
Niedrigstwert bezeichnen, und das System berechnet die
Differenz Δα zwischen dem mittleren Wert und dem Referenzwert
α 0 (Fig. 8).
In Schritt S 214 wird der Lernwert K L aus der entsprechenden,
in Schritt S 203 bezeichneten Adresse der Lernwert-
Tabelle T L gewonnen.
In Schritt S 215 bestimmt der Regler 20, ob das Flag "1"
oder "0" ist. Wenn das Flag "1" ist, wenn also der Lernvorgang
im Lernbereich des Einspritzsystems durchgeführt
wird, geht der Ablauf zu Schritt S 216 weiter, und wenn das
Flag "0" ist und somit der Lernvorgang im Lernbereich des
Luftmeßsystems durchgeführt wird, geht der Ablauf zu
Schritt S 217.
In Schritt S 216 wird ein neuer Lernwert in Abhängigkeit vom
Lernwert K L, der in Schritt S 214 gebildet wurde, und von
der in Schritt S 213 berechneten Differenz Δα gemäß der
folgenden Gleichung vorgegeben:
K L ← K L + Δα/M 1
wobei ein Koeffizient M 1 ein im ROM 22 gesetzter vorbestimmter
Wert und eine Konstante zur Bestimmung eines Verhältnisses
mit der Differenz Δα in Abhängigkeit von den
Verschlechterungs-Charakteristiken im Einspritzsystem bei
der Erneuerung des Lernwerts ist.
Wenn dagegen der Lernvorgang im Bereich des Saugluftmengen-
Meßsystems durchgeführt wird, wird in Schritt S 217 ein
neuer Lernwert in Abhängigkeit vom Lernwert K L und der
Differenz Δα gemäß dem folgenden Ausdruck gesetzt:
K L ← K L + Δα/M 2
wobei ein Koeffizient M 2 ein im ROM 22 gesetzter vorbestimmter
Wert und eine Konstante zur Bestimmung des Verhältnisses
mit der Differenz Δα in Abhängigkeit von den
Verschlechterungs-Charakteristiken im Saugluftmengen-Meßsystem
bei der Erneuerung des Lernwerts ist.
Der in Schritt S 216 oder S 217 berechnete neue Lernwert K L
erneuert den entsprechenden Adreßwert der Lernwert-Tabelle
T L, und damit ist die Routine beendet.
Wie vorstehend im einzelnen erläutert wurde, wird durch die
Erfindung eine Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung
angegeben, die repräsentativ die Charakteristiken des Einspritzsystems
an dem bzeichneten einen Punkt des Betriebsbereichs
lernen kann und die in den übrigen Bereichen die
Charakteristiken des Saugluftmengen-Meßsystems lernen kann.
Da sich also die Lernbereiche zwischen dem Einspritzsystem
und dem Saugluftmengen-Meßsystem nicht überlappen und das
Einspritz- und das Saugluftmengen-Meßsystem die miteinander
kollidierenden Lernwerte nicht im gleichen Lernbereich aufweisen
müssen, wird der Lernvorgang exakt durchgeführt. Da
ferner der Speicherbedarf für die Lernwerte minimiert wird,
können die Regelbarkeit und die Regenerierung der Abgase
verbessert und die Kraftstoffkosten gesenkt werden.
Claims (4)
1. Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung für eine
Brennkraftmaschine, mit einem Einspritzsystem mit Einspritzdüse
(8) zur Einspritzung eines Kraftstoff-Luft-Gemischs
in eine Brennkammer (1 a) der Maschine und mit einem
Saugluftmengen-Meßsystem mit Sauerstoffsensor (15), Kurbelwinkelsensor
(11), Drosselklappenlagesensor (12), Leerlaufschalter
(12 a), Saugluftmengensensor (13) und Kühlmitteltemperatursensor
(14);
gekennzeichnet durch
eine Einheit (39) zum Einstellen eines Lernbereichs aufgrund von einem Betriebsbereich entsprechenden Änderungen der Charakteristiken des Einspritzsystems und des Saugluftmengen- Meßsystems;
eine Lerneinheit (40) zum repräsentativen Lernen einer Korrekturgröße des Einspritzsystems an einem bestimmten Punkt des Betriebsbereichs und zum Lernen einer Korrekturgröße des Saugluftmengen-Meßsystems an anderen Punkten des Betriebsbereichs in Abhängigkeit von einer Anweisung von der Lernbereich-Einstelleinheit (39) auf der Basis der Differenz zwischen einem Referenzwert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses und einem von einem Sauerstoffsensor (15) gemessenen Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis;
eine Grundeinspritzmengen-Einstelleinheit (41) zur Einstellung einer Grundeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der vom Saugluftmengen-Meßsystem gemessenen Saugluftmenge und einem dem Betriebsbereich entsprechenden Lernwert von der Lerneinheit (40); und
eine Einspritzmengen-Einstelleinheit (42) zur Einstellung einer tatsächlichen Einspritzmenge, die durch den dem Betriebsbereich des Einspritzsystems entsprechenden Lernwert in Abhängigkeit von der Grundeinspritzmenge korrigiert ist.
eine Einheit (39) zum Einstellen eines Lernbereichs aufgrund von einem Betriebsbereich entsprechenden Änderungen der Charakteristiken des Einspritzsystems und des Saugluftmengen- Meßsystems;
eine Lerneinheit (40) zum repräsentativen Lernen einer Korrekturgröße des Einspritzsystems an einem bestimmten Punkt des Betriebsbereichs und zum Lernen einer Korrekturgröße des Saugluftmengen-Meßsystems an anderen Punkten des Betriebsbereichs in Abhängigkeit von einer Anweisung von der Lernbereich-Einstelleinheit (39) auf der Basis der Differenz zwischen einem Referenzwert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses und einem von einem Sauerstoffsensor (15) gemessenen Ist-Kraftstoff-Luft-Verhältnis;
eine Grundeinspritzmengen-Einstelleinheit (41) zur Einstellung einer Grundeinspritzmenge in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, der vom Saugluftmengen-Meßsystem gemessenen Saugluftmenge und einem dem Betriebsbereich entsprechenden Lernwert von der Lerneinheit (40); und
eine Einspritzmengen-Einstelleinheit (42) zur Einstellung einer tatsächlichen Einspritzmenge, die durch den dem Betriebsbereich des Einspritzsystems entsprechenden Lernwert in Abhängigkeit von der Grundeinspritzmenge korrigiert ist.
2. Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung nach Anspruch
1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lerneinheit (40) einen Lernwert-Neuschreibabschnitt
(40 a) zum Neuschreiben des Lernwerts in Abhängigkeit von
einem Differenzverhältnis zwischen einem Referenzwert und
einem tatsächlichen Wert sowie einen Lernwert-Ableitabschnitt
(40 b) zur Ableitung einer Lernwert-Tabelle
(T L) gespeicherten Lernwerts in Abhängigkeit von der Saugluftmenge
und einem Lernkorrekturkoeffizienten aufweist.
3. Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung nach Anspruch
1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regler (20) aufweist:
eine CPU (21), die verschiedene Verarbeitungsfunktionen hat,
einen ROM (22) zur Speicherung von Festinformationen wie Steuerprogrammen,
einen RAM (23) zur Speicherung verschiedener Meßwerte, die von verschiedenen Sensoren des Meßsystems geliefert werden,
einen nichtflüchtigen Speicher (23 a) zur Speicherung einer Lernwert-Tabelle, die in der Lerneinheit (40) zur Einstellung des Lernwerts entsprechend dem Betriebsbereich des Einspritz- bzw. des Meßsystems genützt wird,
eine Eingangsschnittstelle (24), die die verschiedenen Meßwerte von den verschiedenen Sensoren (11-15) und einem zusammen mit dem Drosselklappenlagesensor (12) vorgesehenen Leerlaufschalter (12 a) des Meßsystems sowie eine Ausgangsspannung einer Batterie (16) über einen Spannungsfühlkreis (16 a) empfängt,
eine Ausgangsschnittstelle (25), die über einen Treiberkreis (27) an die jeweils an den Zylindern angeordneten Einspritzdüsen (8) angeschlossen ist, und
einen Bus (26) zum Verbinden der CPU, der Speicher, des nichtflüchtigen Speichers und der Ein- und Ausgangsschnittstelle miteinander.
eine CPU (21), die verschiedene Verarbeitungsfunktionen hat,
einen ROM (22) zur Speicherung von Festinformationen wie Steuerprogrammen,
einen RAM (23) zur Speicherung verschiedener Meßwerte, die von verschiedenen Sensoren des Meßsystems geliefert werden,
einen nichtflüchtigen Speicher (23 a) zur Speicherung einer Lernwert-Tabelle, die in der Lerneinheit (40) zur Einstellung des Lernwerts entsprechend dem Betriebsbereich des Einspritz- bzw. des Meßsystems genützt wird,
eine Eingangsschnittstelle (24), die die verschiedenen Meßwerte von den verschiedenen Sensoren (11-15) und einem zusammen mit dem Drosselklappenlagesensor (12) vorgesehenen Leerlaufschalter (12 a) des Meßsystems sowie eine Ausgangsspannung einer Batterie (16) über einen Spannungsfühlkreis (16 a) empfängt,
eine Ausgangsschnittstelle (25), die über einen Treiberkreis (27) an die jeweils an den Zylindern angeordneten Einspritzdüsen (8) angeschlossen ist, und
einen Bus (26) zum Verbinden der CPU, der Speicher, des nichtflüchtigen Speichers und der Ein- und Ausgangsschnittstelle miteinander.
4. Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Regeleinrichtung nach Anspruch
3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Regler (20) aufweist:
eine Rückführungs-Bestimmungseinheit (30), die in Abhängigkeit von der Sauerstoffdichte und der Motordrehzahl bestimmt, ob die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung unterbrochen wird,
einen Saugluftmengenrechner (31), der die vom Saugluftmengensensor (13) des Meßsystems zugeführte Saugluftmenge berechnet,
eine Konstantzustand-Bestimmungseinheit (35), die eine Teilung in einer in der Lerntabelle im nichtflüchtigen Speicher (23 a) gespeicherten Matrix der Saugluftmenge bestimmt und an die Lerneinheit eine Bereichseinstellanweisung liefert, und
eine Rückführungskorrekturkoeffizienten-Einstelleinheit (36), die ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelsignal in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sauerstoffsensors (15) erzeugt, wenn die Rückführungs-Bestimmungseinheit (30) der Beginn der Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Rückführungsregelung bestimmt.
eine Rückführungs-Bestimmungseinheit (30), die in Abhängigkeit von der Sauerstoffdichte und der Motordrehzahl bestimmt, ob die Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelung unterbrochen wird,
einen Saugluftmengenrechner (31), der die vom Saugluftmengensensor (13) des Meßsystems zugeführte Saugluftmenge berechnet,
eine Konstantzustand-Bestimmungseinheit (35), die eine Teilung in einer in der Lerntabelle im nichtflüchtigen Speicher (23 a) gespeicherten Matrix der Saugluftmenge bestimmt und an die Lerneinheit eine Bereichseinstellanweisung liefert, und
eine Rückführungskorrekturkoeffizienten-Einstelleinheit (36), die ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis-Rückführungsregelsignal in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sauerstoffsensors (15) erzeugt, wenn die Rückführungs-Bestimmungseinheit (30) der Beginn der Kraftstoff-Luft-Verhältnis- Rückführungsregelung bestimmt.
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