DE3636810A1

DE3636810A1 - Kraftstoffeinspritzregelsystem fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3636810A1
Application number: DE19863636810
Authority: DE
Inventors: Hatsuo Nagaishi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1986-10-29
Publication date: 1987-04-30
Also published as: US4987890A; US4852538A; DE3636810C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Verbesserung bei einem Kraftstoffeinspritzregelsystem für eine Brennkraftmaschine zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit Maschinenbetriebsbedingungen und speziell auf ein solches Kraftstoffeinspritzregelsystem, das so eingerichtet ist, daß es eine geeignete Kraftstoffeinspritzmenge während Übergangszeiten oder Übergangsbetriebszuständen, wie beispielsweise bei Beschleunigung oder Verzögerung des Maschinenbetriebs durch Korrigieren einer Standardkraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit den Maschinenbetriebsbedingungen einstellt.

Die Verbindung mit der Kraftstoffeinspritzsteuerung durch Verwenduung eines Kraftstoffeinspritz-Regelsystems für eine Kraftfahrzeugsbrennkraftmaschine ist festzuhalten, daß die Verschiebung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses eines Luftkraftstoffgemischs von einem Sollwert im allgemeinen stark von der Menge von Kraftstoff abhängt, der an den Innenwandflächen einer Einlaßleitung und am Einlaßkanal eines Einlaßsystems der Maschine hängt und weiterhin von Kraftstoff, der an jenen Stellen herumfließt. Die Menge von anhängenden und herumfließendem Kraftstoff hängt sehr stark von den Maschinenbetriebszuständen ab. Weiterhin ändert sich die Menge solchen anhaftenden und herumfließenden Kraftstoffs stufenweise und dies auch mit einer Verzögerung, deren Zeitkonstante variabel ist. Darüberhinaus hängt die Änderung der Menge des anhaftenden und fließenden Kraftstoffs in hohem Maße nicht nur von den Maschinenbetriebszuständen, sondern auch von dem Unterschied zwischen der Menge des anhaftenden und fließenden Kraftstoffs zum jeweiligen Zeitpunkt und in einem Gleichgewichtszustand ab. Die Menge des anhaftenden und fließenden Kraftstoffs im Einlaßsystem ändert sich demnach in einem sehr komplizierten Mechanismus während des Maschinenbetriebs und es ist daher schwierig, die Kraftstoffeinspritzmenge genau in Übereinstimmung mit den Maschinenbetriebszuständen zu regeln, speziell während Übergangszeiten des Maschinenbetriebs.

In der EP-OS 1 52 019 ist ein Vorschlag beschrieben, mit dem eine genaue Kraftstoffeinspritzregelung erzielt werden soll. Dieser Vorschlag ist auf ein Verfahren zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung für eine Brennkraftmaschine gerichtet, der auf dem Phänomen basiert, daß ein Teil des aus einem an der Wandfläche der Einlaßleitung haftenden Flüssigkeitsfilms verdampften Kraftstoff in der Einlaßleitung in Form von Kraftstoffdampf verbleibt, wobei die Menge des Flüssigkeitsfilms und die Menge des Kraftstoffdampfes durch Verwendung von Steuerparametern abgeschätzt werden, die beispielsweise die durch ein Drosselventil fließende Luftmasse, ein Drosselöffnungsgrad, eine Maschinendrehzahl, ein Luftkraftstoffverhältnis usw. sein können. Die Menge des Flüssigkeitsfilms und die Menge des Kraftstoffdampfes werden zum gewünschten Zeitpunkt auf der Grundlage des Ergebnisses einer solchen Abschätzung vorhergesagt. Außerdem wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung so gesteuert, daß das Luft/ Kraftstoffverhältnis eine gewünschte Größe erreicht. Weiterhin wird die Menge des Flüssigkeitsfilms im Falle abgeschätzt, in welchem die Daten über das Luft/Kraftstoffverhältnis, die man mittels eines Sauerstoffsensors erhält, eine Beobachtungsverzögerung enthalten. Eine Summe der aus dem Flüssigkeitsfilm zu einem gewünschten Zeitpunkt verdampften Kraftstoffs und der Menge des Kraftstoffs, der nicht an der Wandoberfläche der Einlaßleitung anhaftet, wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Schätzung vorhergesagt. Außerdem wird die Menge der Kraftstoffeinspritzung so gesteuert, daß das beobachtete Luft/Kraftstoff-Verhältnis eine gewünschte Größe annimmt, und zwar auf der Annahme, daß die Kraftstoffmenge entsprechend der abgeschätzten Summe in einen Maschinenzylinder eingesaugt wird.

Bei einem solchen konventionellen Kraftstoff- Einspritzregelverfahren mußte jedoch die Übergangszeit des Maschinenbetriebs sehr umfangreich in die Betrachtung eingezogen werden und deshalb hat der Korrekturkoeffizient für die Übergangszeit keinen entscheidenden Einfluß. Dementsprechend hat dieses bekannte Kraftstoff- Einspritzregelverfahren es nicht vermocht, eine genaue Kraftstoffeinspritzregelung in Übereinstimmung mit den Maschinenbetriebsbedingungen zu erzielen, speziell während Übergangszeiten im Maschinenbetrieb oder genauer gesagt in Übergangszuständen, beispielsweise bei Beschleunigung oder Abbremsung der Maschine.

Ein Kraftstoffeinspritzregelsystem nach der vorliegenden Erfindung enthält erste bis achte Einrichtungen a bis h, die in Fig. 1 dargestellt sind. Die erste Einrichtung a ist dazu vorgesehen, den Betriebszustand einer Brennkraftmaschine zu ermitteln. Die zweite Einrichtung b ist dazu vorgesehen, eine Standardeinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand zu berechnen. Die dritte Einrichtung c dient dazu, eine Gleichgewichtsmenge von im Einlaßsystem der Maschine in einem konstanten Betriebszustand der Maschine anhaftenden und herumfließenden Kraftstoff in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand zu berechnen. Die vierte Einrichtung d ist dazu vorgesehen, einen Differenzwert zwischen der vorgenannten Gleichgewichtsmenge anhaftenden und herumfließenden Kraftstoffs, berechnet durch die dritte Einrichtung und einer vorbestimmten Variablen einer Menge im Einlaßsystem zu einem vorbestimmten Zeitpunkt anhaftenden und herumfließenden Kraftstoffs zu berechnen. Die fünfte Einrichtung e ist dazu vorgesehen, eine Übergangskorrekturgröße in Übereinstimmung mit dem Differenzwert, der von der vierten Einrichtung errechnet, worden ist, und einem Korrekturkoeffizienten, der zuvor in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand eingestellt worden ist, zu berechnen. Die sechste Einrichtung f dient dazu, die vorhergesagte Variable des anhaftenden und herumfließenden Kraftstoffs in Übereinstimmung mit der von der fünften Einrichtung errechneten Übergangskorrekturgröße und der vorgenannten Variablen des anhaftenden und herumfließenden Kraftstoffs neu zu berechnen. Die siebente Einrichtung g dient dazu, eine Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der von der zweiten Einrichtung berechneten Standardeinspritzmenge und der von der fünften Einrichtung berechneten Übergangskorrekturgröße zu berechnen und ein Einspritzsignal abzugeben, das repräsentativ für die Kraftstoffeinspritzmenge ist. Schließlich dient die achte Einrichtung h dazu, Kraftstoff der Maschine in Übereinstimmung mit dem Einspritzsignal von der siebenten Einrichtung zuzuführen.

Dementsprechend kann speziell aufgrund der fünften Einrichtung zur Berechnung der Übergangskorrekturgröße diese genau in Korrelation mit dem Maschinenbetriebszustand während einer Übergangszeit des Betriebszustandes erhalten werden, so daß die Kraftstoffeinspritzmenge während der Übergangszeit in Übereinstimmung mit der Übergangskorrekturgröße genau korrigiert werden kann. Dies verbessert in erheblichem Umfang die Regelgenauigkeit des Luft/Kraftstoffverhältnisses im Luft/Kraftstoffgemisch, das der Maschine zugeführt wird, wodurch eine Verbesserung im Fahrverhalten, eine Verringerung schädlicher Abgasmission, eine Steigerung in der Ausgangsleistung und eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Blockdarstellung, die den grundsätzlichen Aufbau einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystem gemäß den Merkmalen der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt der ersten Ausführungsform des bei einer Brennkraftmaschine eingesetzten Kraftstoffeinspritzsystem;

Fig. 3 und 4 sind Flußdiagramme, die eine Hauptroutine der Kraftstoffeinspritzregelung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigen;

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm einer Subroutine zur Hauptroutine nach den Fig. 3 und 4, die Berechnung der Gleichgewichtsmenge zeigend;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm einer weiteren Subroutine zur Hauptroutine nach den Fig. 3 und 4, die Berechnung eines Korrekturkoeffizienten zeigend;

Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung eines Beispiels der Gleichgewichtsmenge in Verbindung mit Fig. 5;

Fig. 8 zeigt eine graphische Darstellung eines Kühltemperatur-Korrekturkoeffizienten in Verbindung mit Fig. 6;

Fig. 9 zeigt eine graphische Darstellung des Maschinendrehzahl- Korrekturkoeffizienten in Verbindung mit Fig. 6;

Fig. 10A bis 10C sind graphische Darstellungen von Kurvenverläufen mehrerer Signale während Beschleunigung, Verzögerung und Gangwechsel in Verbindung mit dem ersten Kraftstoffeinspritzregelsystem nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm ähnlich Fig. 3, jedoch eine Hauptrolle einer Kraftstoffeinspritzregelung einer zweiten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystem in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung von Kurvenverläufen mehrer Signale in einem Kraftstoffabschneidebetrieb in Verbindung mit der zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 ist ein Flußdiagramm, das eine Rückkopplungsroutine einer Lernsteuerung in einer dritten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 14 ist ein Flußdiagramm einer Hauptroutine durch Lernsteuerung der dritten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Routine nach Fig. 13;

Fig. 15 ist eine schematische Darstellung, teilweise im Schnitt, einer vierten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems als Bestandteil einer Brennkraftmaschine;

Fig. 16 und 17 sind Flußdiagramme einer Hauptroutine einer Kraftstoffeinspritzregelung der ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 18 zeigt ein Flußdiagramm einer Subroutine zur Hauptroutine nach den Fig. 16 und 17, die Berechnung einer Gleichgewichtsmenge zeigend;

Fig. 19 ist ein Flußdiagramm einer weiteren Subroutine zur Hauptroutine nach den Fig. 16 und 17, die Berechnung eines Annäherungskoeffizienten zeigend;

Fig. 20 ein Flußdiagramm einer weiteren Subroutine zur Hauptroutine nach den Fig. 16 und 17, die Berechnung einer Korrekturrate für eine Kraftstoffkürzungsmenge zeigend;

Fig. 21 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels einer Tafel, die eine Gleichgewichtsmenge MØ von Kraftstoff zeigt, der in einem Einlaßsystem bei gleichförmigem Betriebszustand der Maschine enthalten ist, in Verbindung mit Fig. 18;

Fig. 22 und 23 sind graphische Darstellungen von Beispielen von Tafeln, die Annäherungskoeffizienten in Verbindung mit Fig. 19 liefern;

Fig. 24 ist eine graphische Darstellung von Kurvenverläufen mehrer Signale während Übergangsbetriebszuständen der Maschine in Verbindung mit der vierten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems;

Fig. 25 ist ein Flußdiagramm ähnlich Fig. 20, jedoch die Regelung einer fünften Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystem nach der vorliegenden Erfindung zeigend; und

Fig. 26 und 27 sind graphische Darstellungen von Tabellen, die die Korrekturrate in Verbindung mit Fig. 25 liefern.

Bezugnehmend nun auf die Fig. 2 bis 10C der Zeichnungen sei eine erste Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems einer Brennkraftmaschine 21 im Detail erläutert. Bei dieser Ausführungsform ist die Maschine 21 zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges bestimmt. In Fig. 2 hat die Maschine 21 mehrere Maschinenzylinder 21 a, die jeweils über eine Einlaßleitung 22 oder eine Verzweigung einer Einlaßleitung mit Einlaßluft versorgt werden. Ein Kraftstoffeinspritzventil 23 als Kraftstoffzuführeinrichtung ist in jeder Einlaßleitung 22 angeordnet, um Kraftstoff einzuspritzen, der zusammen mit der Einlaßluft jedem Maschinenzylinder 21 a zugeführt wird. Ein Drosselventil 24 ist drehbar in einem Sammelabschnitt der Einlaßleitungen 22 angeordnet, um die Strömungsrate der der Maschine 21 zugeführten Luft zu beeinflussen. Das Drosselventil 24 ist mechanisch und in zeitlicher Abstimmung mit einem Gaspedal (nicht dargestellt) des Fahrzeugs verbunden, um in zeitlicher Abstimmung von diesem Pedal betätigt zu werden. Ein Drosselpositionssensor 25 ist dazu vorgesehen, den Öffnungsgrad oder die Drosselstellung Cv des Drosselventils 24 zu ermitteln. Ein Luftströmungssensor 26 ist dazu vorgesehen, die Strömungsrate (nachfolgend mit "Einlaßluftmenge" bezeichnet) Qa der Einlaßluft zu ermitteln. Außerdem ist ein Kurbelwinkelsensor 27 vorgesehen, der die Maschinendrehzahl N der Maschine 21 ermittelt. Dieser besteht aus einer Signalscheibe 27 a, die fest auf einer Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Maschine 21 befestigt ist und an ihrem äußeren Umfang mit einer Vielzahl von Vorsprüngen versehen ist. Ein Magnetkopf 27 b ist nahe dem äußeren Umfang der Signalscheibe 27 a fest am Motorblock angebracht, um die einzelnen Vorsprünge zu ermitteln. Ein Kühlmitteltemperatursensor 28 ist dazu vorgesehen, die Temperatur Tw eines Maschinenkühlmittels, beispielsweise Kühlwasser, das durch einen Wassermantel 21 b strömt, zu ermitteln. Der obenbeschriebene Drosselstellungssensor 25, der Luftströmungssensor 26, der Kurbelwinkelsensor 27 und der Kühlmitteltemperatursensor 28 bilden als Ganzes eine "Betriebszustandsermittlungseinrichtung" und sind so angeordnet, da der Signalausgang von jedem Sensor einer Steuereinheit 29 zugeführt wird.

Die Steuereinheit 29 hat die Funktion der Standardeinspritzmengenberechnungseinrichtung b, der Gleichgewichtsmengenberechnungseinrichtung c, der Differenzwertberechnungseinrichtung d, der Übergangskorrekturgrößenberechnungseinrichtung e und der Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung g, wie in Fig. 1 gezeigt. Die Steuereinheit 29 besteht aus einer CPU 30, einem ROM 31, einem RAM 32 und einem I/O (Eingangs-/Ausgangs-)-Tor 33. Die CPU ist so eingerichtet, daß sie eine Berechnung und Verarbeitung von Daten ausführt, indem sie äußere Daten von dem I/O-Tor 33 in Übereinstimmung mit einem in den ROM 31 eingeschriebenen Programm hereinnimmt und Daten zwischen sich und dem RAM 32 abgibt und hereinnimmt, und gibt die so verarbeitenden Daten an das I/O- Tor 33 ab, wenn sie benötigt werden. Der ROM 31 speichert das Programm zur Steuerung der CPU 30. Der RAM 32 besteht z. B. aus einem nichtflüchtigen Speicher und ist so eingerichtet, daß er Daten, die zur Rechnung benötigt werden, in Form einer Tafel od. dgl. speichert, so daß ein gespeicherter Inhalt selbst nach Anhalten der Maschine 21 aufrechterhalten wird. Das I/O-Tor 33 empfängt Signale von dem Drosselstellungssensor 25, dem Luftströmungssensor 26, dem Kurbelwinkelsensor 27 und dem Kühlmitteltemperatursensor 28 und Signale von einem Luft/ Kraftstoff-Verhältnissensor (nicht dargestellt) und einem Zündschalter (nicht dargestellt). Im I/O-Tor 33 werden analoge Signale, die ihm zugeführt worden sind, in ein digitales Signal umgewandelt. Außerdem gibt das I/O-Tor 33 das Einspritzsignal Si an das Kraftstoffeinspritzventil 23 ab.

Die Betriebsart des so eingerichteten Kraftstoffeinspritzmengenregelsystems wird nachfolgend erläutert.

Bei dieser Ausführungsform wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs, das der Maschine zuzuführen ist, durch Regeln der Kraftstoffeinspritzmenge geregelt, indem man den Einschaltwert eines dem Kraftstoffeinspritzventil 23 zugeführten Einspritzsignals Si verändert, wie es im Stand der Technik allgemein bekannt ist. Der Einschaltwert des Einspritzsignals Si wird von der Steuereinheit 29 berechnet.

Solch ein Betrieb wird unter Bezugnahme auf die Flußdiagramme nach den Fig. 3 und 4 erläutert, gemäß welchen Arbeitsabläufe in zeitlicher Abstimmung mit beispielsweise der Maschinendrehzahl ausgeführt werden.

In dem Flußdiagramm nach Fig. 3, das eine Standardeinspritzmengenberechnungsroutine zeigt, werden eine Standardeinspritzmenge Tp und eine Übergangskorrekturgröße DM, die später noch erläutert wird, ermittelt.

Zunächst wird in einem Schritt P ₁ die Standardeinspritzmenge Tp in Übereinstimmung mit der folgenden Gleichung (1) berechnet: wobei K eine Konstante ist.

Als nächstes wird in einem Schritt P ₂ die Gleichgewichtsgröße (Größe im gleichförmigen Betriebszustand der Maschine) MØ des im Einlaßsystem haftenden und herumfließenden Kraftstoffs in einem gleichförmigen Betriebszustand der Maschine in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl N, der Standardeinspritzmenge Tp und der Kühlmitteltemperatur Tw berechnet. Es versteht sich, daß der anhaftende und herumfließende Kraftstoff Kraftstofftröpfchen enthält, die an der Innenwand der Einlaßleitung (Einlaßrohr 22) und dem Einlaßkanal anhaftet und Kraftstoffnebel umfaßt, der im Inneren der Einlaßleitung und des Einlaßkanals herumströmt. Spezieller gesagt, die Gleichgewichtsmenge MØ wird aus einem Flußdiagramm von Fig. 5 ermittelt, das eine Gleichgewichtsmengenberechnungsroutine wie folgt zeigt: Die Gleichgewichtsmengen MØ0-MØ4 sind in dem RAM 32 verteilt und gespeichert, wobei die Gleichgewichtsmenge MØ durch nachschlagen notwendiger Daten aus entsprechenden Tabellen und Ausführung einer linearen Annäherungsinterpolationsberechnung bestimmt wird. Die Gleichgewichtsmengen MØ0 bis MØ4 werden jeweils als Versuchswerte erhalten, deren Parameter die Maschinendrehzahl N und die Standardeinspritzmenge Tp in Bezug auf unterschiedliche Kühlmitteltemperaturen Tw 0 bis Tw 4 sind. Beispielsweise wird die Gleichgewichtsmenge MØ wie folgt bestimmt: Wenn im Schritt P ₁₁ die Temperatur Tw 1 ist, dann wird eine Gleichgewichtsmenge MØØ entsprechend der Maschinendrehzahl N und der Standardeinspritzmenge Tp aus einer Tabelle (nicht dargestellt) ähnlich MØ1′ in Fig. 7 durch Nachschlagen ermittelt, entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw 0 beim Schritt P ₁₂, während eine Gleichgewichtsmenge MØ1 entsprechend der Maschinendrehzahl N und der Standardeinspritzmenge Tp aus einer Tabelle MØ1′ ermittelt wird (wie in Fig. 7 gezeigt, entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw 1 bei einem Schritt P ₁₃. Anschließend wird die Gleichgewichtsmenge MØ aus der Kühlmitteltemperatur Tw durch folgende lineare Annäherungsinterpolationsberechnung im Schritt P ₁₄ berechnet:

Ähnlich wird im Falle von 2 ≦ TW ≦ Tw 1:

Im Falle von Tw 3 ≦ Tw ≦ωτ Tw 2 gilt:

Im Falle von Tw ≦ωτ Tw 3 gilt:

Die entsprechenden Gleichgewichtsmengen MØ in den verschiedenen Fällen werden daher auf diese Weise ermittelt.

Es sei nun wieder auf das Flußdiagramm nach Fig. 3 Bezug genommen. Ein Korrekturkoeffizient DK wird im Schritt P ₃ berechnet. Der Korrekturkoeffizient DK ist ein Koeffizient, der die Kompensationsrate der letzten Kraftstoffeinspritzmengenkorrektur in Bezug auf eine Verringerung oder Vergrößerung der Menge des im Einlaßsystems haftenden und herumströmenden Kraftstoffs darstellt. Obgleich dieser Korrekturkoeffizient DK ein konstanter Wert sein kann, wird er doch aus Versuchswerten in Übereinstimmung mit der Maschinendrehzahl N, der Standardeinspritzmenge Tp und der Übergangskorrekturgröße DM, die später noch erläutert wird, bestimmt. Genauer gesagt, der Korrekturkoeffizient DK wird entsprechend einem Flußdiagramm nach Fig. 6 berechnet, das eine Korrekturkoeffizientenberechnungsroutine zeigt. Zunächst wird in einem Schritt P ₃₁ ein Kühlmitteltemperaturkorrekturkoeffizient DKTw aus einer Tabelle DKTw′, die in Fig. 8 dargestellt ist, nachgeschlagen, die durch experimentelle Werte erhalten ist, deren Parameter die Kühlmitteltemperatur Tw und eine Sollkorrekturgröße DM sind. In einem Schritt P ₃₂ wird ein Maschinendrehzahlkorrekturkoeffizient DKN aus einer Tabelle DKN′ (in Fig. 9 dargestellt) nachgeschlagen, die man als experimentelle Werte erhält, deren Parameter die Maschinendrehzahl N und die Standardeinspritzmenge Tp sind. Dann wird in einem Schritt P ₃₃ der Korrekturkoeffizient DK entsprechend der folgenden Gleichung (2) berechnet:

DK = DKTw × DKN (2)

Anschließend wird wieder auf das Flußdiagramm nach Fig. 3 Bezug genommen. In einem Schritt P ₄ wird die Routine beendet, nachdem die Übergangskorrekturgröße DM entsprechend der folgenden Gleichung (3) berechnet worden ist:

DM = D(MØ - M) (3)

wobei M eine vorhergesagte Variable ist.

Die vorhergesagte Variable M stellt einen vorhergesagten Wert des im Einlaßsystem zu einem Zeitpunkt anhaftenden und herumströmenden Kraftstoff dar und wird daher in geeigneter Weise in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand berechnet. Dementsprechend repräsentiert MØ-M die Verminderungsmenge oder Überschußmenge des vorhergesagten anhaftenden und herumströmenden Kraftstoffs in Bezug auf den in einem Gleichgewichtszustand anhaftenden und herumströmenden Kraftstoff dar.

Anschließend werden eine herrschende Kraftstoffeinspritzmenge TI und die obenbeschriebene Variable M gemäß dem Flußdiagramm von Fig. 4 berechnet, die eine Kraftstoffeinspritzmengenberechnungsroutine zeigt.

Zunächst wird in einem Schritt P ₄₁ eine Kraftstoffeinspritzmenge TpF entsprechend der folgenden Gleichung (4) berechnet:

TpF = Tp + DM (4)

Anschließend wird in einem Schritt P ₄₂ die augenblickliche Einspritzmenge TI entsprechend der folgenden Gleichung (5) berechnet:

TI = TpF × α × COEF + Ts (5)

wobei α ein Luft/Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungskorrekturkoeffizient ist, der entsprechend dem Ausgang eines Sauerstoffsensors (nicht dargestellt) zur Ermittlung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zunimmt oder abnimmt; COEF ist ein Korrekturkoeffizient zum Ausführen einer Korrektur zur Erzielung eines Luft/ Kraftstoffverhältnisses für die maximale Maschinenausgangsleistung bei völlig geöffneter Drosselklappe, eine Größe, die die Korrektur bei der Inbetriebsetzung der Maschine und bei niedriger Maschinenkühlmitteltemperatur steigert; und Ts ist ein Spannungskorrekturwert, der üblicherweise verwendet wird.

Die so erhaltene augenblickliche Kraftstoffeinspritzmenge TI wird als eine Spannungsimpulsbreite gesteigert, die einen vorbestimmten Einschaltwert hat, und zwar in einem Ausgangsregister des I/O-Tores 33 beim Schritt P ₄₃, und wird als Einspritzsignal Si an das Kraftstoffeinspritzventil 23 abgegeben. Als Folge wird eine vorbestimmte Kraftstoffmenge vom Kraftstoffeinspritzventil 23 eingespritzt. Nachfolgend wird in einem Schritt P ₄₄ die Routine beendet, nachdem die obenerwähnte Variable M entsprechend der folgenden Gleichung (6) berechnet worden ist:

M = vorhergehendes M + DM (6)

Die Übergangskorrekturgröße DM entspricht einer variablen Menge des anhaftenden und im Einlaßsystem während der Übergangszeit oder des Übergangsmaschinenzustandes herumströmenden Kraftstoffs, und deshalb wurde die Variable M, die die im laufenden Zeitpunkt anhaftende und herumströmende Kraftstoffmenge darstellt, um die Übergangskorrekturgröße DM korrigiert, wobei die Variable M bei der Berechnung der nachfolgenden Übergangskorrekturgröße DM als ein nachfolgend verwendeter vorhergesagter Wert M + DM verwendet wird.

Während die Maschinendrehzahl N, die Standardeinspritzmenge Tp und die Kühlmitteltemperatur Tw hier als bei der Ermittlung der Gleichgewichtsmenge MØ und des Korrekturkoeffizienten DK verwendet, beschrieben worden sind, sei doch betont, daß beispielsweise die Einlaßluftmenge Qa, der Druck innerhalb des Ansaugrohres 22 oder eine Drosselklappenstellung (Öffnungsgrad) Cv anstelle der Standardeinspritzmenge Tp verwendet werden können, während die Temperatur innerhalb des Ansaugrohres 22 anstelle der Kühlmitteltemperatur Tw ausgewertet werden kann.

Die Fig. 10A, 10B und 10C zeigen Auswirkungen, die man mit Hilfe der obenbeschriebenen ersten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems erhalten kann, wobei die entsprechenden Signalverläufe von MØ, M, MØ-M, DKN, DKTw, DK, DM, Tp und TpF in Fig. 10A während Beschleunigung, Fig. 10B während Verzögerung und in Fig. 10C während Gangwechsel dargestellt sind. Wie sich aus diesen Figuren entnehmen läßt, läßt sich während einer Beschleunigung und einer Verzögerung ein hochgenauer Übergangskorrekturwert DM in Übereinstimmung mit dem Ausmaß und dem Zustand der Beschleunigung oder Verzögerung erhalten. Als Ergebnis läßt sich eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge TpF erzielen, wodurch sich ein optimales Luft/Kraftstoffverhältnis des der Maschine 21 zugeführten Luft/Kraftstoffgemisches ergibt. Weiterhin kann selbst während eines Gangwechsels eine Korrektur genau und kontinuierlich ausgeführt werden, ohne daß eine Regelung, wie beispielsweise eine Umschaltung zwischen Beschleunigungsmengensteigerung und Verzögerungsmengenabnahme ausgeführt wird, so daß sich eine Verbesserung im Fahrverhalten, eine Verminderung schädlicher Abgase, eine Steigerung der Maschinenausgangsleistung und eine Verbesserung im Kraftstoffverbrauch ergibt.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine zweite Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird die Regelung der obenbeschriebenen Übergangskorrekturgröße DM auf den Betrieb während der Kraftstoffunterbrechung und der Wiederaufnahme der Kraftstoffzuführung angewendet. Eine Kraftstoffunterbrechung findet dann statt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil 23 geschlossen wird, während die Wiederaufnahme stattfindet, wenn das Einspritzventil 23 nach einer Unterbrechung wieder in Betrieb genommen wird.

Fig. 11 zeigt ein Flußdiagramm ähnlich jenem nach Fig. 3 mit der Ausnahme, daß die Schritte P ₅₂ und P ₅₃ hinzutreten. In dem Flußdiagramm nach Fig. 11 wird nach der Berechnung der Standardeinspritzmenge Tp im Schritt P ₅₁ eine Entscheidung getroffen, ob eine Kraftstoffunterbrechung in einem Schritt P ₅₂ stattgefunden hat oder nicht. Wenn die Kraftstoffunterbrechung nicht ausgeführt worden ist, dann geht der Ablauf auf den Schritt P ₅₄ über. Wenn die Kraftstoffunterbrechung ausgeführt worden ist (d. h. während der Kraftstoffunterbrechung) wird die Gleichgewichtsmenge MØ auf einen vorbestimmten Wert MFC eingestellt, der beispielsweise Null ist oder ein Wert ist, der sehr viel kleiner als der übliche Gleichgewichtswert MØ im Schritt P ₅₃ ist. Sodann werden in den Schritten P ₅₅ und P ₅₆ der Korrekturkoeffizient DK und die Übergangskorrekturgröße DM berechnet, so daß die Routine beendet wird. Wenn nicht während der Kraftstoffunterbrechung, wird die Routine über die Schritte P ₅₄-P ₅₆ ähnlich dem obenbeschriebenen Fall zu Ende geführt.

Hier verschiebt sich im allgemeinen das Luft/Kraftstoffverhältnis unvermeidlich in Richtung auf die magere Seite während der Kraftstoffunterbrechung und während der Wiederaufnahme der Kraftstoffzuführung. Dies rührt daher, daß der anhaftende und herumströmende Kraftstoff im Einlaßsystem während der Kraftstoffunterbrechung in die Maschine 21 eingesaugt wird. Der Kraftstoff wird dann um eine Menge ungenügend, die wieder nur an dem Einlaßsystem anhaftet, wobei die Kraftstoffeinspritzmenge der Einlaßluftmenge Qa während der Wiederaufnahme der Kraftstoffzuführung entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch die Gleichgewichtsmenge MØ während der Kraftstoffunterbrechung auf beispielsweise Null eingestellt, wie in Fig. 11 gezeigt, und daher wird die Variable M allmählich minimiert und erreicht allmählich die Gleichgewichtsmenge MØ. Dementsprechend, wenn die Gleichgewichtsmenge MØ während der Wiederaufnahme einen vorbestimmten Wert annimmt, dann wird MØ-M ≦λτ 0 eingerichtet, so daß eine geeignete Mengensteigerungskorrektur ausgeführt wird. Im Falle, daß die Zeit der Kraftstoffunterbrechung kürzer ist, d. h. das die Kraftstoffunterbrechung und Wiederaufnahme ausgelöst wird, wenn MØ-M noch nicht zu einem größeren Wert geworden ist, dann wird MØ-M während der Wiederaufnahme der Kraftstoffzuführung nicht so ein großer Wert und die Übergangskorrekturgröße DN wird ein kleinerer Wert. In diesem Falle wird die Menge anhaftenden und herumströmenden Kraftstoffs im Einlaßsystem nicht so vermindert, und daher kann eine geeignete Korrektur ausgeführt werden, indem man das zuvor Erläuterte in Betracht zieht.

In gleicher Weise kann eine Mengensteigerungsregelung während der in Betriebsetzung der Maschine ausgeführt werden, wobei, wenn der Zündschalter (nicht dargestellt) eingeschaltet wird, die Variable M einer separat programmierten initialisierten Routine auf Null gesetzt wird, wodurch in Übereinstimmung mit den Betriebsbedingungen während des Inbetriebsetzten der Maschine die Mengensteigerungskorrektur ausgeführt wird. Eine ähnliche geeignete Regelung kann erreicht werden, nach der Kraftstoffzündung beim Maschinenstart. Beim Kaltstart, bei welchem ein Teil des Kraftstoffs an der Zylinderwand hängt und aus dem Zylinder (21 a) abgegeben wird, ohne verbrannt worden zu sein, ist es daher vorteilhaft, die Kraftstoffmenge entsprechend dieser unausgenutzten Menge zu steigern.

Bei dieser Ausführungsform läßt sich eine hochgenaue Regelung während der Kraftstoffunterbrechung, der Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr, des Maschinenstarts und dergl. erreichen, mit minimaler Korrektur, obgleich eine komplizierte Korrektur für dieselben Zwecke beim entsprechenden Stand der Technik notwendig gewesen war. Mit anderen Worten, gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung kann die Kraftstoffmengensteigerungskorrektur während des Anlassens der Maschine und die Kraftstoffmengensteigerungskorrektur nach dem Start der Maschine vereinfacht werden, während die Maschinensteigerungskorrektur nach Leerlauf weggelassen wird. Außerdem ist eine getrennte Regelung zur Korrektur nach einer Kraftstoffunterbrechung unnötig, und getrennte Korrekturen während der Beschleunigung und Verzögerung können entfallen.

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine dritte Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird eine lernende Regelung nicht nur für den gleichförmigen Betriebszustand der Maschine, sondern auch für einen Maschinenbetriebszustand ausgeführt, wobei auch eine Übergangskorrektur ausgeführt wird.

Fig. 13 zeigt eine Flußdiagramm einer Rückkopplungsroutine für die lernende Regelung. In diesem Flußdiagramm wird zunächst in einem Schritt P ₆₁ eine Entscheidung getroffen, ob ein Rückkopplungszustand eingerichtet ist oder nicht. Die Regelung geht dann zu einem Schritt P ₆₂ über, wenn der Rückkopplungszustand eingerichtet ist, während die Regelung auf den Schritt P ₆₃ übergeht, wenn der Rückkopplungszustand nicht eingerichtet ist. In dem Schritt P ₆₃ wird ein Rückkopplungskorrekturkoeffizient α erhalten, indem man auf die Adresse in RAM 32 Bezug nimmt, in welchem das Lernergebnis im gleichförmigen Betriebszustand der Maschine gespeichert ist. In einem Schritt P ₆₄ wird diese Routine beendet, indem sowohl Σα (ein akkumulierter Wert von α) und n (eine Akkumulierungszahl) zu Null gemacht werden. Anschließend, wenn der Rückkopplungszustand eingerichtet ist, wird der Ausgang Vs des Sauerstoffsensors mit einem Vergleichsstandardwert S/L verglichen, wobei der Regelvorgang zu einem Schritt P ₆₅ übergeht, wenn Vs ≦ωτ S/L ist, wobei eine Entscheidung getroffen wird, daß das Verhältnis kleiner als ein stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis ist, während der Regelvorgang zu einem Schritt P ₆₆ übergeht, im Falle das Vs ≦λτ S/L ist, wobei eine Entscheidung getroffen wird, daß das Verhältnis fetter als das stöchiometrische Luft/Kraftstoffverhältnis ist. Im Schritt P ₆₅ wird eine Mengensteigerungsmenge P durch eine Proportional-Intergral-Regelung errechnet. In einem Schritt P ₆₆ wird eine Mengenabnahmemenge I durch die PI-Regelung errechnet. Anschließend wird in einem Schritt P ₆₇ ein neuer Rückkopplungs-Korrekturkoeffizient α erhalten, indem die Steigerungs- und Verminderungsmengen P + I zu dem vorangehenden Rückkopplungskoeffizienten hinzugezählt werden, und der Regelvorgang geht dann zu einem Schritt P ₆₈ über. Im Schritt P ₆₈ wird der Absolutwert DM mit einem Vergleichsstandartwert LGDM verglichen, wobei, wenn DM ≦ωτ LDGM eine Entscheidung getroffen wird, daß keine Übergangszeit vorliegt (während des gleichförmigen Zustandes) so, daß ein akkumulierter Wert (Σα = Σα + α) von α und eine Akkumulationszahl n (n = n + 1) von α in einem Schritt P ₆₉ erhalten werden, und dann geht der Regelvorgang zu einem Schritt P ₇₀ über. Im Falle, daß DM ≦λτ LGDM, wird eine Entscheidung getroffen daß eine Übergangszeit vorliegt, so daß die Akkumulationszahl N mit einer Lernentscheidungsfrequenz LGn verglichen wird. Im Falle, daß n ≦λτ LGn, wird ein Durchschnittswert α (α = Σα/n) in einem Schritt P ₇₂ berechnet und die Regelung geht dann auf einen Schritt P ₇₃ über.

In einem Schritt P ₇₃ wird die Adresse des RAM 32, die dem Übergangslernkoeffizienten GMØ1-GMØn entspricht, neu eingeschrieben, indem der mittlere Rückkopplungskorrekturkoeffizient α verwendet wird. Es versteht sich, daß die Übergangslernkoeffizienten GMØ1-GMØn entsprechend an den Adressen des RAM 32 verteilt sind, die den Kühlmitteltemperaturen Tw entsprechen. Dementsprechend wird im Schritt P ₇₃ der Inhalt der Adresse, die der Kühlmitteltemperatur entspricht, neu eingeschrieben. Spezieller gesagt, es ist ausreichend, daß die Differenz zwischen dem durchschnittlichen Rückkopplungskorrekturkoeffizienten α und dem Wert von RAM 32, der der Kühlmitteltemperatur Tw entspricht, dem Wert vom RAM hinzuaddiert wird.

Wenn ein solches Neueinschreiben beendet ist, dann werden in einem Schritt P ₇₄ der akkumulierte Wert Σα und die Akkumulationszahl n auf Null gesetzt und der Regelvorgang geht zum Schritt P ₇₀ über. Im Falle, daß n ≦ωτ LGN im Schritt P ₇₁, dann wird eine Entscheidung getroffen, daß die Genauigkeit niedrig ist, weil die Abtastanzahl zu klein ist, wobei der akkumulierte Wert Σα und die Akkumulationszahl n Null gemacht werden, und die Regelung geht zu dem Schritt P ₇₀ über. Anschließend wird die Berechnung des Lernens des Gleichförmigkeitszustandes im Maschinenbetrieb ausgeführt, dann wird diese Routine beendet. Obgleich der Wert vom RAM 32 mit dem durchschnittlichen Rückkopplungskoeffizienten α neu eingeschrieben wird, wie wähhrend der Übergangszeit aufgrund der Entscheidung im Schritt P ₇₀, daß Gleichförmigkeitszustand vorliegt, wobei der Inhalt vom Schritt P ₇₀ nicht erläutert ist, so ist es doch vorteilhaft wenn die Übergangslernkoeffizienten entsprechend der Maschinendrehzahl N und der Standardeinspritzmenge Tp im Gleichförmigkeitszustand verteilt angeordnet werden ohne der Kühlmitteltemperatur Tw zu entsprechen.

Fig. 14 zeigt ein Flußdiagramm der Routine zur Berechnung der Standardeinspritzmenge Tp und der Übergangskorrekturgröße DM ähnlich jenem nach Fig. 3 mit der Ausnahme, daß Bezug genommen wird auf den Übergangslernkoeffizienten GMØ in einem Schritt P ₈₄, und die Übergangskorrekturgröße DM wird entsprechend der folgenden Gleichung (7) berechnet:

DM = DK × (MØ × GMØ - M) (7)

Es ist hervorzuheben, daß der Bezug auf den Übergangslernkoeffizienten GMØ in der Weise ausgeführt wird, daß der Wert entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw, der in der obenbeschriebenen Rückkopplungsroutine von Fig. 13 gelernt worden ist, aus der Adresse des RAM 32 herausgenommen wird, die der gegenwärtigen Kühlmitteltemperatur Tw entspricht. Eine solche Übergangszeitlernregelung soll den Umfang der Änderung korrigieren da der im Einlaßsystem anhaftende und herumströmende Kraftstoff sich in Abhängigkeit von der Art des Kraftstoffs ändert oder sich im Verlauf der Zeit ändert, und zwar je nach Menge des Niederschlags, der an der inneren Oberfläche des Einlaßsystems haftet. Wenn Kraftstoff einer minderen Qualität verwendet wird, dann wird das Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemisches zur mageren Seite hin verschoben. In solch einem Fall wird bei dieser Ausführungsform der Übergangslernkoeffizient GMØ neu eingeschrieben und dabei vergrößert, wobei ein durchschnittlicher Rückkopplungskorrekturkoeffizient α verwendet wird, der während der Übergangszeit in der Rückkopplungsregelung vergrößert worden ist. Dementsprechend wird auch die Übergangskorrekturgröße DM vergrößert und als Folge davon wird eine Korrektur ausgeführt, die verhindert daß das Luft/Kraftstoffverhältnis während einer Beschleunigung magerer wird. Weiterhin kann die Genauigkeit der Übergangskorrekturgröße DM bei Wiederholung des Lernvorgangs allmählich gesteigert werden.

Aufgrund der lernenden Regelung kann daher die optimale Übergangskorrekturgröße DM selbst im Falle der Verwendung geringerer Kraftstoffqualität ausgeführt werden, oder im Falle, daß sich an der inneren Oberfläche oder im Falle, daß sich an der inneren Oberfläche des Einlaßsystems ein Niederschlag gebildet hat, so daß die Genauigkeit der Luft/Kraftstoff-Verhältnisregelung des Luft/Kraftstoffgemisches, das der Maschine zugeführt wird, gesteigert wird.

Die Fig. 15 bis 24 zeigen eine vierte Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Wie Fig. 15 zeigt, ist das Kraftstoffeinspritzregelsystem dieser Ausführungsform als ein elektronisch geregeltes Kraftstoffeinspritzsystem ausgebildet und ist in einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine 102 eingesetzt, wobei die Regelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses zentral von einer Regelschaltung 101 ausgeführt wird, die aus einem Mikrocomputer mit einer CPU, einem RAM, einem ROM und einer I/O-Einrichtung und dgl. besteht.

Die Maschine 102 ist, wie gewöhnlich, mit einem Einlaßsystem versehen, enthaltend eine Einlaßleitung 3 und einen Einlaßkanal (nicht bezeichnet), durch den Einlaßluft in die Maschine 102 zusammen mit Kraftstoff eingesaugt wird, der von einem elektromagnetisch betätigten Kraftstoffeinspritzventil 107 eingespritzt wird. Die Maschine 102 ist weiterhin mit einem Abgassystem versehen, enthaltend eine Abgasleitung 114, in der ein Sauerstoffsensor 113 angeordnet ist, der in die Sauerstoffkonzentration im Abgas mißt. Drosselklappengehäuse 105 steht mit der Einlaßleitung 103 in Verbindung und trägt im Inneren eine Drosselklappe 106. Ein Leerlaufdrosselventil 108 ist dazu vorgesehen, die für den Leerlauf benötigte Luftmenge zu regeln. Ein Warmwassermantel 9 ist benachbart der Bodenwand der Einlaßleitung 104 ausgebildet, um die Einlaßluft, die durch die Einlaßleitung 103 strömt, zu erwärmen. Das obenerwähnte Kraftstoffeinspritzventil 107 wird von einem Kraftstoffzuführsystem (nicht dargestellt) mit Kraftstoff versorgt, dessen Druck auf eine Konstante geregelt ist, damit die durch das Einspritzventil eingespritzte Kraftstoffmenge proportional dem Öffnungszeitverhältnis des Betriebssignals von der Regelschaltung 101 ist, so daß das Luft/ Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs, das der Maschine 102 zugeführt wird, durch Steigerungs- und Verminderungsregelung der Kraftstoffeinspritzmenge vom Kraftstoffeinspritzventil 107 unter Regelung durch die Regelschaltung 101 geregelt wird.

Ein Drosselstellungssensor 110 ist dazu vorgesehen, die Stellung oder den Öffnungsgrad der Drosselklappe 106 zu ermitteln. Ein Luftströmungssensor 111 ist dazu vorgesehen, die Menge der in die Maschine 102 einzuleitenden Einlaßluft zu ermittlen. Ein Maschinendrehzahlsensor 112 dient dazu, die Drehstellung und die Drehgeschwindigkeit einer Maschinenkurbelwelle (nicht dargestellt) aus der Drehung einer Nockenwelle zu ermitteln. Ein Kühlmitteltemperatursensor 115 ist dazu vorgesehen, die Temperatur von Maschinenkühlmittel oder Kühlwasser zu ermitteln. Ein Neutralschalter 115 ist dazu vorgesehen, die Neutralstellung eines Getriebes (nicht dargestellt) zu ermitteln. Außerdem ist ein Kupplungsschalter 116 vorgesehen, der den Eingriffszustand einer Kupplung (nicht dargestellt) ermittlet. Es versteht sich, daß die Regelschaltung 101 dazu eingerichtet ist, die Kraftstoffeinspritzmenge die die von dem Kraftstoffeinspritzventil 107 einzuspritzen ist, und dementsprechend das Luft/Kraftstoffverhältnis des Luft/Kraftstoffgemischs, das der Maschine 102 zugeführt wird, zu berechnen und zu steuern.

Mit dieser Anordnung wird die Kraftstoffeinspritzmengenregelung wie folgt ausgeführt: eine Standardkraftstoffeinspritzmenge Tp zur Erzielung eines vorbestimmten Luft/Kraftstoffverhältnisses wird festgelgt, indem beispielsweise ein Tabellennachschlag ausgeführt wird, wobei die Tabelle das Verhältnis zwischen der Einlaßluftmenge und der Maschinendrehzahl enthält, wie mit dem Luftströmungssensor 111 und dem Maschinendrehzahlsensor 112 ermittelt. Sodann wird die herrschende Kraftstoffeinspritzmenge (das Betriebssignal) TI berechnet, indem die Standardeinspritzmenge Tp mit einem Luft/Kraftstoffverhältnis- Rückkopplungskorrekturkoeffizienten α und einem weiteren Korrekturkoeffizienten COEF multipliziert und weiterhin zu dem so erhaltenen Produkt eine Korrekturgröße Ts hinzuaddiert wird, die einer Kompensationsgröße einer nicht Ansprechzeit des Kraftstoffeinspritzventils 107 entspricht, die auf den Spannungspegel einer Batterie bezogen ist (d. h. TI = Tp · α+Ts). Das so entschiedene Betriebssignal TI wird dem Kraftstoffeinspritzventil 107 zugeführt. Die Größe COEF ist eine Gesamtgröße von Korrekturkoeffizienten, die entsprechend den Maschinenbetriebsbedingungen, beispielsweise Maschinenstart, Maschinenwarmlauf, Maschinenleerlauf und dgl. vorgesehen sind.

Bei dieser Ausführungsform wird eine Korrektur entsprechend dem Übergangs-Maschinenbetriebszustand (Übergangszeit) im Verlaufe der Festlegung der Kraftstoffeinspritzmenge TI ausgeführt. Der Inhalt einer solchen Regelung wird nun unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach den Fig. 16 bis 20 erläutert, in welchem die Flußdiagramme nach den Fig. 16 und 17 eine Hauptroutine für die Kraftstoffeinspritzregelung enthalten, während die Flußdiagramme nach den Fig. 18 bis 20 Subroutinen zur Bestimmung von Korrekturwerten und dgl., die bei der Ausführung der Hauptroutine verwendet werden, darstellen.

Bei dieser Regelung, die in Fig. 16 gezeigt ist, wird zunächst die Standardeinspritzmenge Tp in einem Schritt P ₃₁₀ festgelegt, indem das Verhältnis der Einlaßluftmenge Qa zur Maschinendrehzahl N (als Parameter) mit einer vorbestimmten Konstante K multipliziert wird.

Anschließend wird eine Gleichgewichts- (Zustands-) Menge MØ von Kraftstoff, der im Einlaßsystem enthalten ist (entsprechend dem im Einlaßsystem anhaftenden und herumströmenden Kraftstoff) im gleichförmigen Betriebszustand der Maschine in einem Schritt 302 berechnet. Die Gleichgewichtsmenge MØ dient bei der obenbeschriebenen Korrektur als Basis. In diesem Fall ist die Gleichgewichtsmenge MØ aus den Speichertabellen zu ermitteln die zuvor für einen Temperaturbereich Tw 0 bis Tw 4 erstellt worden ist, um Gleichgewichtsmengen MØ0 bis MØ4 zu ergeben, deren Parameter die Standardeinspritzmenge Tp und die Maschinendrehzahl N sind. Mit anderen Worten, die Tabelle für die Ermittlung von MØn bei jeder vorbestimmten Kühlmitteltemperatur der in Fig. 21 dargestellten Charakteristika werden in dem Speicher der Regelschaltung 101 gespeichert, wobei die Gleichgewichtsmenge MØ in der Weise festgelegt wird, daß Daten aus der obenerwähnten Tabelle ausgelesen werden, deren Parameter die herrschende Kühlmitteltemperatur Tw, Tp und N sind, und indem man eine Interpolationsberechnung macht, wie in dem Flußdiagramm nach Fig. 18 gezeigt. Spezieller gesagt, werden fünf Tabellen zur Ermittlung der entsprechenden Werte MØ0 bis MØ4 vorbereitet. Die Werte MØØ-MØ4, deren Parameter Tp und N sind, werden jeweils für Temperaturen Tw 0-Tw 4 (Tw 0 ≦λτ Tw 4) innerhalb eines Temperaturbereiches vorbestimmt, der von dem Maschinenkühlmittel wirklich überstrichen wird, wobei jede Dateninformation aus den Tabellen ausgelesen wird, entsprechend den oberen und unteren Standardtemperaturen, die als die Grenzen der Temperaturbereiche dienen, innerhalb deren eine wirkliche Kühlmitteltemperatur liegt, und es wird eine lineare Näherungsinterpolationsberechnung ausgeführt, wobei die Differenz zwischen der herrschenden Temperatur Tw und der Standardtemperatur verwendet wird, um schließlich MØ festzulegen.

Anschließend wird eine Berechnung ausgeführt, um einen (Annäherungs-)Korrekturkoeffizienten DK zu erhalten, der für eine Geschwindigkeit steht, mit der die vorhergesagte Variable M des im Einlaßsystem zum vorhandenen Zeitpunkt anhaftenden und umherströmenden Kraftstoffs sich der Größe MØ, wie oben festgelegt, anähert, bezogen auf einen Einheitszyklus (beispielsweise jede Umdrehung der Maschinenkurbelwelle) in einem Schritt 303. Dies wird wie folgt ausgeführt: DKTw wird gegeben, indem man Daten aus einer zuvor gebildeten Tabelle ausliest, wie in Fig. 22 gezeigt, entsprechend der Kühlmitteltemperatur Tw und dem Koeffizienten DK, der einer Kraftstoffkürzungsmenge pro Einheitszyklus entspricht und in der vorangehenden Verarbeitung bestimmt worden ist, und anschließend wird DKN gegeben, indem man Daen aus einer Tabelle ausliest, die wie in Fig. 23 gebildet ist, in Übereinstimmung mit N und Tp, wobei DKTw und DKN miteinander multipliziert werden, um DK zu erhalten, wie in dem Flußdiagramm von Fig. 19 gezeiigt.

Weiterhin wird in einem Schritt 304 eine Kraftstoffkürzungsmenge (entsprechend der Übergangskorrekturgröße) DM durch Berechnung ermittelt, wobei die Differenz zwischen MØ und der vorhergesagten Variablen M mit dem Koeffizienten DK multipliziert wird. Die vorhergesagte Variable zu diesem Zeitpunkt entspricht jener der vorangehenden Verarbeitung, die in dem in Fig. 17 gezeigten Ablauf erhalten worden ist. Dementsprechend wird die Kraftstoffkürzungsmenge zum gegenwärtigen Zeitpunkt relativ zur Gleichgewichtsmenge im Einlaßsystem haftenden und herumströmenden Kraftstoffs gegeben, indem DM von MØ abgezogen wird, so daß die Kraftstoffkürzungsmenge pro Einheitszyklus festgelegt wird, indem man die obenerwähnte Kraftstoffkürzungsmenge mit dem (Annäherungs-)Korrekturkoeffizienten DK multipliziert. Es versteht sich, daß die Fehlmenge DM negativ sein kann, aufgrund eines Verzögerungszustandes so daß in diesem Falle DM eine Überschußmenge darstellt.

Nachdem die Kraftstoffkürzungs- bzw. Fehlmenge DM pro Einheitszyklus auf diese Weise bestimmt worden ist, wird eine Korrekturrate KGI in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand zu diesem Zeitpunkt berechnet. Die Korrekturrate KGI wird mit dem obenerwähnten DM multipliziert, so daß man eine Korrekturgröße KFM zur Korrektur der Standardeinspritzmenge erhält, wie in den Schritten 305 und 306 des Flußdiagramms nach Fig. 7 dargestellt. In diesem Falle ist KGI ein Wert, der in Übereinstimmung mit dem Übergangsmaschinenbetrieb variabel ist, der beispielsweise vorliegt, wenn von einem gleichförmigen Zustand auf einen Beschleunigungszustand einen Verzögerungszustand oder Leerlaufzustand übergegangen wird. Wie im einzelnen Fig. 20 zeigt, wird eine Entscheidung getroffen, ob man sich während eines Leerlaufzustandes befindet, oder nicht, was durch ein Signal vom Drosselstellungssensor 100 (in Fig. 15) und dgl. angezeigt wird. Wenn kein Leerlaufzustand vorliegt, dann wird eine Entscheidung getroffen, ob man sich in Verzögerung oder in einem anderen Zustand befindet, beispielsweise im Beschleunigungs- oder Gleichförmigkeitszustand was entsprechend einem Vergleich zwischen der Kraftstoffehlmenge DM und dem Standardwert LH ausgeführt wird. DM steigt während einer Beschleunigung und fällt während einer Verzögerung, so daß DM ≦ωτ LH als Entscheidungsbedingung verwendet wird. Dementsprechend wird eine Entscheidung getroffen, daß man sich in Verzögerung befindet, und daß man sich im Beschleunigungszustand oder im gleichförmigen Betriebszustand befindet, wenn die vorangehend beschriebene Bedingung nicht gilt. In diesem Falle wird KGI während Beschleunigung oder gleichmäßigem Betriebszustand auf 1,0 gesetzt, im Leerlaufzustand auf 0,8 gesetzt und während Verzögerung auf 0,9 gesetzt. DM wird mit dem so festgelegten KGI multipliziert, so daß schließlich eine Korrekturgröße KGM erhalten wird, wie im Schritt 306 im Flußdiagramm von Fig. 16 gezeigt.

Fig. 17 zeigt ein Flußdiagramm der Ausführung der Berechnung für die endgültige Kraftstoffeinspritzmenge TI, wobei die Korrekturgröße KDM in Betracht gezogen wird. In einem Schritt 401 wird eine neue Standardeinspritzmenge Tpf berechnet, indem die obenbeschriebene Größe KDM der Standardeinspritzmenge Tp hinzuaddiert wird. In einem Schritt 402 wird TI erhalten, indem man die nicht abhängige Kompensationsmenge Ts dem Produkt der Standardeinspritzmenge Tpf, des Standardkorrekturkoeffizienten COEF und des Rückkopplungskorrekturkoeffizienten α hinzuaddiert. In der Regelschaltung 101 wird der so erhaltene Wert TI in ein Ausgaberegister eingeschrieben, so daß das Betriebssignal entsprechend TI über die I/O-Einrichtung dem Kraftstoffeinspritzventil 117 zugeführt wird, um die Kraftstoffeinspritzung in Übereinstimmung mit dem Betriebssignal im Schritt 403 auszuführen. Anschließend wird eine neue vorhergesagte Variable M eingestellt, indem die Fehlmenge DM des laufenden Zeitpunktes zur vorhergesagten Variablen M des vorangehenden Zeitpunktes hinzuaddiert wird, wie in dem Schritt 404 gezeigt, womit eine Regelschleife vervollständigt wird. Es sei hier hervorgehoben, daß der Ablauf in Fig. 17 in zeitlicher Abstimmung mit dem Kraftstoffeinspritzzeitpunkt oder der Kurbelwellenumdrehung stattfindet, so daß beispielsweise TI bei jeder Umdrehung der Maschinenkurbelwelle berechnet wird, wobei die vorhergesagte Variable M bei jeder Kurbelwellenumdrehung erneuert wird.

Fig. 24 zeigt die Signalverläufe einer Mehrzahl von Regelgrößen einer Regelung nach den Fig. 16 und 23, d. h. die Drosselstellung (Öffnungsgrad), wie durch eine Kurve A dargestellt, die Gleichgewichts- (Zustands)- Menge MØ und ihre vorhergesagte Variable M, wie durch eine Kurve B dargestellt, die Differenz zwischen MØ und M, wie durch eine Kurve C dargestellt, die Kraftstoff-Fehlmenge DM pro Einheitszyklus, wie durch eine Kurve D dargestellt, die Korrekturgröße KDM, wie durch eine Kurve E dargestellt, das Luftkraftstoffverhältnis (A/F), das als Ergebnis der Regelung erhalten wird, wie durch eine Kurve F dargestellt und die Luft/Kraftstoff-Verhältnis- Charakteristik, wie durch eine Kurve G dargestellt ist, im Falle, daß die Korrekturgeschwindigkeit auf 1,0 festgesetzt ist, d. h. eine Korrektur unter Beachtung einer Verzögerung und von Leerlauf wurde nicht ausgeführt. Wie man aus den verschiedenen Kurven entnimmt, ändert sich die Kraftstoffmengengröße DM als eine Korrekturgröße, die man auf der Grundlage der Gleichgewichtsmenge MØ des im Einlaßsystem enthaltenen Kraftstoffs und seines vorhergesagten Wertes M erhält, sehr gut entsprechend der jeweiligen Fehl- (oder Überschuß-)Kraftstoffmenge. Dementsprechend wird eine hochgenaue Luft/Kraftstoff- Verhältnisregelung selbst in Übergangsmaschinenbetriebszuständen erreicht.

In diesem Falle wird eine Korrektur der Korrekturmenge selbst in einem Betriebszustand ausgeführt, der von Verzögerung auf Leerlauf übergeht, indem die obenerwähnte Größe DM der Korrekturgeschwindigkeit KGI multipliziert wird. Genauer gesagt, die Luft/Kraftstoff- Verhältniskorrektur wird mit einer Korrekturgröße ausgeführt, die man erhält, indem man DM um 10 bis 20% bei der Verzögerung auf den Leerlaufzustand vermindert, wie oben erläutert, wobei die Kraftstoffmenge, die zuzuführen ist, gegen die fettere Seite korrigiert wird, weil DM und KDM eine Korrekturgröße ergeben, die den Kraftstoff während der Verzögerung verringern. Eine solche Korrektur der Korrekturgröße entspricht der Differenz in den Eigenschaften des zu verwendenden Kraftstoffs, wie nachfolgend erläutert. Im Falle, daß ein relativ hochflüchtiger Kraftstoff verwendet wird, wird die Entfernung des im Einlaßsystem enthaltenen Kraftstoffs sehr lebhaft, so daß beispielsweise der Kraftstoff, der an den Innenwandflächen des Einlaßrohrs (oder der Einlaßzweigleitung) hängt, unter der Wirkung der Entwicklung des Einlaßunterdrucks während einer Verzögerung schnell verdampft und frühzeitig in die Maschinenzylinder eingesaugt wird. Dementsprechend tritt hier ein Phänomen einer Verknappung von Kraftstoff im Einlaßsystem auf, so daß ein Teil entsprechend der Fehlmenge von eingespritztem Kraftstoff aus den Kraftstoffeinspritzern neuen Reservekraftstoff in der Ansaugleitung bilden. Als Folge davon wird das Luft/Kraftstoffverhältnis um ein Ausmaß magerer, das dem obenerwähnten Anteil des Kraftstoffs entspricht, und zwar während einer Betriebszeit vom Ende einer Beschleunigungsperiode zum Anfang einer Leerlaufperiode, wobei die Abmagerung des Luft/ Kraftstoffverhältnisses in solch großem Umfang fortschreitet daß vorübergehend die Brennbarkeitsgrenze des Luft/Kraftstoffgemisches überschritten wird. Dies ruft unmittelbar nach einer Verzögerung Fehlzündungen hervor, was zu Drehmomentschwankungen und zum Maschinenstillstand führen kann. Andererseits, entsprechend der obenerwähnten Korrektur der Korrekturgröße bei der Regelung nach der vierten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems nach der vorliegenden Erfindung wird die Korrekturgröße zur Verminderung der Kraftstoffmenge herabgesetzt, so daß das Luft/Kraftstoffverhältnis fetter wird. Selbst im Falle, daß der Kraftstoff eine höhere Flüchtigkeit als gewöhnlicher Kraftstoff hat, bleibt das magere Luft/Kraftstoffverhältnis unter dem Grenzwert, ab welchem keine Zündfähigkeit mehr vorliegt, und es ergibt sich daher ein stabiler Maschinenbetrieb, selbst wenn der Maschinenbetriebszustand von Verzögerung auf Leerlauf übergeht.

Fig. 25 zeigt eine fünfte Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzregelsystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, die ähnlich der vierten Ausführungsform gestaltet ist, mit der Ausnahme, daß der Ablauf von Fig. 20 durch den nach Fig. 25 ersetzt ist, um eine noch genauere Regelung der Korrekturgrößenkorrektur zu erhalten. Bei dieser Ausführungsform wird die Korrekturgeschwindigkeit KGI fein regelbar in Übereinstimmung mit einer Differenz DN zwischen einer herrschenden Leerlaufdrehzahl N und einem Sollwert NSET verändert oder in Übereinstimmung mit einem Maschinenbelastungszustand der durch eine Standardkraftstoffeinspritzmenge Tp repräsentiert wird. Der Vorgang dieser Regelung wird unter Bezugnahme auf das Flußdiagramm nach Fig. 25 erläutert. Zunächst wird eine Entscheidung getroffen, ob mann sich während Verzögerung befindet oder nicht, indem zwischen der Kraftstoff- Fehlmenge DM pro Einheitszyklus und dem Verzögerungsentscheidungspegel LH, wie in Fig. 20, verglichen wird. Wenn man sich nicht in Verzögerungsbetrieb befindet, wird KGI auf 1,0 gesetzt, damit keine wesentliche Korrektur von DM stattfindet. Wenn man sich im Verzögerungszustand befindet, dann wird das obenerwähnte DN berechnet. Sodann wird eine von der Maschinendrehzahl abhängige Größe KGIN der Korrekturgeschwindigkeit durch Nachschlagen in einer Tabelle für DN ermittelt, und eine von der Maschinenbelastung abhängige Größe wird durch Tabellennachschlag aus der Standardeinspritzmenge Tp ermittelt. Anschließend wird ein Vergleich zwischen dem obenerwähnten KGIN und DGITp ausgeführt, um den größeren von ihnen als die Größe KGI festzulegen. Tabellen zum Ermitteln der obenerwähnten Werte KGIN und KGITp sind beispielsweise in den Fig. 26 und 27 dargestellt, wobei KGI so eingestellt ist, daß es sich innerhalb eines Bereiches, der von 0,8 bis 1,0 reicht, in vorbestimmten DN und Tp-Bereichen in der Nähe des Leerlaufbetriebszustandes ändert.

Indem auf diese Weise KGI eingestellt wird, wird KGI nur in einem Maschinenbetriebszustand in der Nähe des Leerlaufs minimiert, d. h. die Korrekturgröße zum Vermindern der Kraftstoffeinspritzmenge nimmt zum erstenmal ab, wenn der Maschinenbetriebszustand von Verzögerung kommend sich Leerlauf annähert. Im Gegensatz dazu wird die Kraftstoffzuführmenge auf einen notwendigen Minimalwert der Verzögerung auf die Nähe des Leerlaufs unterdrückt. Als Ergebnis dieser Regelung werden ein Anhalten der Maschine und ein instabiler Betrieb auch bei Verwendung hochflüchtigen Kraftstoffs mit Sicherheit verhindert, während eine Steigerung der Kraftstoffzuführmenge während der Verzögerung unterdrückt wird, wenn Kraftstoff verwendet wird, der relativ gering flüchtig ist, so daß die Emission unverbrannter Kraftstoffbestandteile verhindert wird und die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs verbessert wird. Da in diesem Falle KGI sanft zwischen Verzögerung und Leerlauf verändert wird, wie in den Fig. 26 und 27 gezeigt, können sich die Korrekturgröße und das Luft/Kraftstoffverhältnis nicht plötzlich ändern, so daß sich ein entsprechend glattes Betriebsverhalten der Maschine ergibt.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzregelsystem für eine Brennkraftmaschine, enthaltend:
eine Einrichtung (25, 26, 27, 28) zum Ermitteln des Betriebszustandes der Maschine;
eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Standardeinspritzmenge (Tp) in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand;
eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Gleichgewichtsmenge (MØ) des Einlaßsystems der Maschine haftenden und umherströmenden Kraftstoffs in einem Gleichmäßigkeitszustand des Maschinenbetriebs in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand;
eine Einrichtung (29) zum Berechnen eines Differenzwertes (MØ-M) zwischen der Gleichgewichtsmenge im Einlaßsystem haftenden und umherströmenden Kraftstoffs und einer vorausgesagten Variablen der Menge des im Einlaßsystem haftenden und umherströmenden Kraftstoffs zu einem vorbestimmten Zeitpunkt;
eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Übergangskorrekturgröße (DM) in Übereinstimmung mit dem Differenzwert und einem Korrekturkoeffizienten, der zuvor in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine eingestellt worden ist;
eine Einrichtung (29) zum Berechnen einerr Kraftstoffeinspritzmenge (TI) in Übereinstimmung mit der Standardeinspritzmenge und der Übergangskorrekturgröße (DM) und zum Ausgeben eines Einspritzsignals (Si), das für die Kraftstoffeinspritzmenge repräsentativ ist und
eine Einrichtung (29) zum Zuführen von Kraftstoff zu der Maschine in Übereinstimmung mit dem Einspritzsignal.

2. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Ermitteln eines Zustands, in welchem eine Kraftstoffzuführungsunterbrechung ausgeführt wird, und eine Einrichtung (29) zum Einstellen der Gleichgewichtsmenge (MØ) des anhaftenden und umherströmenden Kraftstoffs auf einen vorbestimmten Wert (MFC), der kleiner als der Gleichgewichtswert ist und zum Sperren der Gleichgewichtsberechnungseinrichtung, wenn die Betriebszustandsermittlungseinrichtung den Kraftstoffabsperrzustand feststellt.

3. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Verteilen eines Übergangslernkoeffizienten (GMØ) entsprechend einem Maschinenbetriebsparameter (Tw) auf einen RAM, eine Einrichtung (29) zum Zugreifen auf den in dem RAM verteilten Übergangslernkoeffizienten entsprechend einem Maschinenbetriebsparameter zu einem vorbestimmten Zeitpunkt.

4. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 3, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Übergangskorrekturgröße in Übereinstimmung mit der Gleichgewichtsmenge, dem Vorhersagewert und dem Übergangslernkoeffizienten.

5. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 1, weiterhin gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer Korrekturgeschwindigkeit (KGI) in Übereinstimmung mit dem Maschinenbetriebszustand wobei die Kraftstoffeinspritzmengenberechnungseinrichtung so eingerichtet ist, daß sie die Kraftstoffeinspritzmenge in Übereinstimmung mit der Standardkraftstoffeinspritzmenge, der Übergangskorrekturgröße und der Korrekturgeschwindigkeit berechnet.

6. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Regeln des Luft/Kraftstoffverhältnisses des Luft/ Kraftstoffgemisches, das der Maschine zuzuführen ist, in Übereinstimmung mit der Kraftstoffeinspritzmenge.

7. Kraftstoffeinspritzregelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (29) zum Berechnen einer neuen Voraussagevariablen (M) des anhaftenden und umherströmenden Kraftstoffes in Übereinstimmung mit der Übergangskorrekturgröße und der vorhergesagten Variablen des anhaftenden und umherströmenden Kraftstoffs, wobei die neue vorhergesagte Variable gegenüber dem in der Differenzwertberechnungseinrichtung verwendeten vorhergesagten Wert bei der Steuerung später liegt.