DE3735259C2

DE3735259C2 - Kraftstoffzufuhr-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3735259C2
Application number: DE3735259A
Authority: DE
Inventors: Yoshiaki Kanno
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1986-10-22
Filing date: 1987-10-17
Publication date: 1994-01-20
Anticipated expiration: 2007-10-18
Also published as: JPH0823323B2; KR910002900B1; KR880005350A; JPS63105252A; US4905155A; DE3735259A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzufuhr-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, wie aus US-PS 45 23 570 bekannt.

Anhand der Fig. 1 bis 4 soll nachfolgend auf die Probleme aufmerksam gemacht werden, die entstehen können, wenn die Kraftstoffzufuhr allein anhand des Ausgangssignals eines die Lufteinlaßmenge pro Einlaßhub erfassenden Luftstrom-Sensors ermittelt wird.

Fig. 1 zeigt schematisch das Ansaugsystem für einen Verbrennungsmotor. Saugluft, die durch einen Luftfilter 10 geströmt ist, wird durch eine Luftleitung und ein Drosselventil 12 in den Verbrennungsmotor gesaugt. Zum Steuern einer in den Motor 1 eintretenden Kraftstoffmenge wird die Lufteinlaßmenge für einen Einlaßhub durch ein Ausgangssignal eines Luftstrom-Sensors 13 bestimmt, der stromaufwärts des Drosselventils 12 angeordnet ist, und die Drehzahl des Motors und die zuzuführende Kraftstoffmenge werden aufgrund der festgestellten Lufteinlaßmenge pro Saughub gesteuert.

Da jedoch, wenn das Drosselventil 12 fast vollständig geöffnet ist, ein Luftrückstrom vom Motor 1 erfolgt, wird auch eine bestimmte Menge der zurückgeströmten Luft vom Luftstrom-Sensor 13 ermittelt, wodurch das Ausgangssignal des Luftstrom-Sensors 13 größer ausfällt als die Luftmenge, die tatsächlich vom Motor 1 angesaugt wird. Wenn somit die zuzuführende Kraftstoffmenge aufgrund des Ausgangssignals des Luftstrom-Sensors 13 gesteuert wird, ist das Kraftstoff-/Luft-Gemisch übermäßig mit Kraftstoff angereichert, d. h. überfettet.

Fig. 2 ist ein Diagramm des Verhältnisses zwischen dem Saugdruck (Abszisse) und der Lufteinlaßmenge pro Einlaßhub (Ordinate). Das Bezugszeichen a bezeichnet das Ausgangssignal des Luftstrom-Sensors 13, und b bezeichnet die Luftmenge, die tatsächlich in den Motor 1 gesaugt wird. Fig. 3 zeigt die Funktion der Lufteinlaßmenge (Ordinate) über der Zeit t (Abszisse) bei fast vollständig geöffnetem Drosselventil 12. In Fig. 3 bezeichnet a die Saugluftmenge und b die Luftrückstrommenge. Wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, wird bei fast vollständig geöffnetem Drosselventil 12 auch der Luftrückstrom vom Motor 1 vom Luftstrom-Sensor 13 ermittelt, weswegen sich die Lufteinlaßmenge des Motors 1 nicht genau feststellen läßt und folglich das beschriebene Problem auftritt.

Fig. 4 zeigt die Funktion der Lufteinlaßmenge Qc pro Einlaßhub (Ordinate) als Funktion der Drehzahl Ne (Abszisse) des Motors 1 bei vollständig geöffnetem Drosselventil 12. Die Lufteinlaßmenge verändert sich mit der Drehzahl Ne des Motors 1. Da die Saugluft im Ansaugsystem erwärmt wird, verändert sich mit der Temperatur im Ansaugsystem auch die Dichte der Saugluft.

Zudem wird, wenn die Wassertemperatur im Motor 1 niedrig ist, die Saugluft in geringerem Maß erwärmt, wodurch die Verdichtung gesteigert wird. Auch wenn die Saugluft einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, ist der Temperaturanstieg der Saugluft gering, so daß die Verdichtung steigt.

Dementsprechend erfolgt bei Vernachlässigung derartiger Parameter des Motors 1 und bei alleiniger Verwendung des Ausgangssignals des Luftstrom-Sensors 13 zum Steuern der Kraftstoffmenge eine Überfettung des in den Motor eingeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs.

Auch bei der aus US-PS 45 23 570 bekannten Vorrichtung zur Kraftstoffzufuhr-Steuerung wird die zuzuführende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der in das Ansaugrohr des Verbrennungsmotors gesaugten Luft gesteuert. Diese angesaugte Luftmenge wird von einem Luftstrom-Sensor gemessen, der mit einer Rechen- und Steuereinrichtung verbunden ist. In der Rechen- und Steuereinrichtung wird die dem Ausgangssignal des Sensors entsprechende Luftmenge berechnet und die zuzuführende Kraftstoffmenge diesem berechneten Wert entsprechend gesteuert. Falls der ermittelte Wert für die Luftmenge größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird dieser Grenzwert als ermittelter Wert genommen und zur Steuerung der Kraftstoffmenge zugrundegelegt. Hierdurch soll eine Überfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bei hohen Drehzahlen verhindert werden. Von der von dem Luftstrom-Sensor erfaßten pro Einlaßhub angesaugten Luftmenge gelangt nur ein Teil in den Zylinder (Brennraum), da der Sensor auch die zurückströmende Luft mengenmäßig erfaßt. Der Anteil an zurückströmender Luftmenge ist insbesondere im Übergangs-(Lastwechsel-) Bereich des Verbrennungsmotors bei voll geöffneter Drosselklappe beträchtlich. Die Bemessung der zuzuführenden Kraftstoffmenge ist also fehlerhaft, wenn ausschließlich das Luftstrom-Sensor-Ausgangssignal zur Luftmengenermittlung herangezogen wird. Da das Verhältnis aus der vom Sensor erfaßten Luftmenge zu der in den Brennraum gelangenden Luftmenge drehzahlabhängig ist, kann (insbesondere bei vollständig geöffneter Drosselklappe) der Fall eintreten, daß die vom Sensor erfaßte Luftmenge größer ist als der Grenzwert für die Überfettung, während der in den Brennraum gelangende Anteil der angesaugten Luftmenge kleiner ist als dieser Grenzwert. In den (Last-) Übergangsphasen des Verbrennungsmotors kann die bekannte Steuervorrichtung also unter Umständen nicht korrekte bzw. nicht ausreichende Kraftstoffmengen liefern.

Aus DE 32 24 834 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der als Luftstrom-Sensor eine Karman-Strömungsmeßeinrichtung eingesetzt wird. Bei dieser Einrichtung treten wegen der digitalen Meßwertverarbeitung Meßfehler auf, und zwar bei stark schwankenden Luftströmungen, wie sie bei vollständig geöffneter Drosselklappe auftreten. Zur Kompensation der Meßfehler wird das Ausgangssignal der Meßeinrichtung korrigiert. Wie in DE 32 24 834 A1 angegeben, ist bei verhältnismäßig großen Schwankungen der Ansaugluftströmung die errechnete, d. h. die von der Karman-Luftströmungsmeßeinrichtung gemessene Ansaugluftmenge größer als die tatsächlich die Meßeinrichtung passierende Luftmenge, was auf zeitliche Verzögerungen zurückzuführen ist, die in der digitalen Art der Strömungsmeßeinrichtung liegen. Die Korrektur des Ausgangssignals erfolgt also aufgrund von durch die Strömungsmeßeinrichtung verursachten Meßfehlern und berücksichtigt nicht den Umstand, daß der von der Meßeinrichtung gelieferte Meßwert nicht der in den Zylinder gelangenden Luftmenge entspricht.

Bei zwei weiteren bekannten Kraftstoffzufuhr-Steuerungsvorrichtungen nach DE 29 32 366 A1 und DE 28 28 950 A1 wird die gemessene und an dem Sensor vorbeiströmende Luftmenge in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur oder der Drehzahl korrigiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffzufuhr- Steuervorrichtung zu schaffen, bei der auch in den Übergangsphasen des Verbrennungsmotors die erforderliche Kraftstoffmenge zugeführt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Kraftstoff-Steuervorrichtung vorgeschlagen, die die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils den Unteransprüchen entnehmbar.

Nach der Erfindung berechnet die Rechen- und Steuereinrichtung die pro Einlaßhub in den Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors gelangende Luftmenge anhand des Ausgangssignals des Luftstrom-Sensors und der während des vorherigen Einlaßhubes in den Brennraum gesaugten Luftmenge; lediglich in dem Fall, in dem die tatsächlich in den Brennraum angesaugte Luftmenge größer ist als der Grenzwert, wird die zuzuführende Kraftstoffmenge anhand des Grenzwertes gesteuert bzw. bemessen. Nach der Erfindung wird die pro Einlaßhub tatsächlich in einen Zylinder gesaugte Luftmenge berechnet. diese Berechnung erfolgt anhand der dem Ausgangssignal des Sensors entsprechenden Luftmenge und derjenigen Luftmenge, die während des vorherigen Einlaßhubes in den Brennraum (dem Zylinder) gelangt war. Auf diese Weise geht also auch die Veränderung der angesaugten Luftmenge in die Berechnung mit ein. Die Menge der tatsächlich in den Brennraum gesaugten Luft wird mit dem vorgebbaren Grenzwert verglichen. Erst wenn diese Luftmenge größer ist als der Grenzwert, wird die Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Grenzwertes gesteuert, um eine Überfettung des Kraftstoff-Luft- Gemisches zu verhindern.

Durch die erfindungsgemäße Steuervorrichtung wird in den Übergangsphasen des Verbrennungsmotors erst dann eine Überfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verhindert, wenn dies tatsächlich erforderlich ist, d. h. wenn die in den Brennraum gelangende Luftmenge größer als der Grenzwert ist. In den kritischen Übergangsphasen, in denen die Drosselklappe voll geöffnet ist, kann dem Motor mit der erfindungsgemäßen Kraftstoff-Steuervorrichtung daher die aufgrund der tatsächlich angesaugten Luftmenge erforderliche Kraftstoffmenge zugeführt werden, ohne daß zu früh auf die Kraftstoffmengensteuerung zur Verhinderung einer Überfettung des Kraftstoff-Luft- Gemisches umgeschaltet wird. Für die Berechnung der erforderlichen Kraftstoffmenge wird also exakt die Verbrennungsluft ermittelt, wodurch genau festgestellt wird, wann Überfettung eintritt; die Begrenzung des Wertes für die Luftmenge zwecks Vermeidung einer Überfettung erfolgt daher nur dann, wenn es tatsächlich erforderlich ist.

Nachfolgend werden anhand der Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Ansaugsystems für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 2 ein Diagramm der Abhängigkeit zwischen Saugdruck und Lufteinlaßmenge bei einer herkömmlichen Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 3 ein Diagramm der Lufteinlaßmenge über mehrere Ein- und Auslaßhübe als Funktion der Zeit bei einer herkömmlichen Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 4 graphisch die Lufteinlaßmenge pro Einlaßhub bei dem Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von der Drehzahl, wenn das Drosselventil vollständig geöffnet ist;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 6 ein Diagramm der Veränderung der Lufteinlaßmenge mit der Veränderung des Kurbelwellenwinkels in dem Ansaugsystem gemäß Fig. 5;

Fig. 7 ein Diagramm von Wellenformen, das die Verände rung der Lufteinlaßmenge für einen Verbrennungs motor unter der Bedingung zeigt, daß das Dros selventil geöffnet und geschlossen wird;

Fig. 8 und 9 schematische Schaubilder des Aufbaus von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Kraft stoffzufuhr-Steuervorrichtung in einem Verbren nungsmotor;

Fig. 10 ein Flußdiagramm des Ablaufs eines Hauptpro gramms der CPU gemäß Fig. 9;

Fig. 11 bis 14 Diagramme des Verlaufs des Korrekturfak tors der erfindungsgemäßen Kraftstoffzufuhr- Steuervorrichtung in einem Verbrennungsmotor;

Fig. 15 ein Flußdiagramm einer Routine zum Beeinflussen des Ausgangssignals des Luftstrom-Sensors gemäß Fig. 9;

Fig. 16 ein Flußdiagramm einer Routine zum Beeinflussen des Ausgangssignals des Kurbelwellenwinkelsen sors gemäß Fig. 9; und

Fig. 17 ein Zeitsteuerungsdiagramm der Zeitsteuerung des Programmflusses in den Flußdiagrammen gemäß Fig. 15, 16.

Fig. 5 zeigt das Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors. Die Luftmenge (Luftvolumen), die in einem Hub des Verbrennungsmotors 1 angesaugt wird, ist mit Vc bezeichnet. Die Luft wird durch einen Luftstrom-Sensor 13, ein Drosselventil 12, einen Ausgleichsbehälter 11 und ein Lufteinlaßrohr 15 in den Motor 1 gesaugt. Kraftstoff wird dem Motor 1 durch eine Einspritzdüse 14 zugeführt. Das vom Drossel ventil 12 zum Motor 1 gelangende Luftvolumen ist mit Vs bezeichnet. Ferner ist ein Auspuffrohr 16 vorgesehen.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch innerhalb der Über gangsphase des Motors 1 optimal zu steuern, der im fol genden beschriebene Ablauf zum Berechnen der in den Motor gelangenden Luft menge Qe(n) durchgeführt.

Fig. 6 ist ein Schaubild der bei bestimmten Kurbelwellenwinkeln (n-2, n-1 und n) vom Motor 1 angesaugten Lufteinlaßmengen. Fig. 6(a) zeigt den Kurbelwellenwinkel SGT (n-2, n-1 und n) des Motors 1, Fig. 6(b) die den Luftstrom-Sensor 13 passierende und von diesem erfaßte Luftmenge Qa bei den verschiedenen Kurbelwellenwinkeln n-2, n-1, n, Fig. 6(c) die vom Motor 1 angesaugte Lufteinlaßmenge Qe bei den verschiedenen Kurbelwellenwinkeln, und Fig. 6(d) die Ausgangsimpulsfolge des Luftstrom-Sensors 13. Die Zeitspanne zwischen den Kurbelwellenwinkeln (n-2) und (n-1) ist mit tn-1 bezeichnet, während die Zeitspanne zwischen den Kurbelwellenwinkeln (n-1) und (n) mit tn bezeichnet ist. Die während der Zeitspanne tn-1 und tn den Luftstrom-Sensor 13 passierende Luftmenge beträgt Qa(n-1) bzw. Qa(n), und die während dieser Zeitspannen jeweils vom Motor 1 angesaugte Luftmenge beträgt Qe(n-1) bzw. Qe(n). Während der Zeitspannen tn-1 bzw. tn beträgt im Ausgleichsbehälter 11 der Durchschnittsdruck Ps(n-1) bzw. Ps(n), und die durchschnittliche Sauglufttemperatur beträgt Ts(n-1) bzw. Ts(n). Qa, (n-1), Qa (n) sind also das vom Luftstrom-Sensor erfaßte Luftvolumina in den Einlaßhüben zwischen (n-2) und (n-1) bzw. (n-1) und (n), während Qe (n-1) und Qe (n) die tatsächlich in den Verbrennungsraum gelangenden Volumina in den Einlaßhüben zwischen (n-2) und (n-1) bzw. (n-1) und (n-2) sind.

Die Menge der Saugluft Qa(n-1) entspricht der Anzahl von Ausgangsimpulsen vom Luftstrom-Sensor 13 während der Periode tn-1. Da die Veränderungsrate der Sauglufttemperatur gering ist, gelten, wenn Ts(n-1) fast gleich Ts(n) ist und die Verdichtung des Motors 1 konstant ist, die durch die folgenden Gleichungen (1), (2) bestimmten Verhältnisse:

Ps(n-1)Vc = Qe(n-1)RTs(n) (1)

Ps(n)Vc = Qe(n)RTs(n) (2)

wobei R konstant ist.

Wenn die Luftmenge, die während der Phase tn im Aus gleichsbehälter 11 und im Lufteinlaßrohr 15 gesammelt wird, ΔQa(n) ist, gilt die folgende Gleichung (3):

Qe(n) wird durch die folgende Gleichung (4) aus den Gleichungen (1) bis (3) abgeleitet:

Folglich läßt sich die Luftmenge Qe(n), die vom Motor 1 während der Phase tn angesaugt wird, anhand der Glei chung (4) auf der Basis der den Luftstrom-Sensor 13 passierenden Luftmenge Qa(n) errechnen. Wenn beispiels weise Vc = 0,5 Liter und Vs = 2,5 Liter gilt, ist Qe(n) durch die folgende Gleichung (5) gegeben:

Qe(n) = 0,83 × Qe(n-1) + 0,17 × Qa(n) (5)

Fig. 7 ist ein Diagramm der zeitlichen Veränderung der physischen Menge der Saugluft bei offenem Drosselventil 12. Fig. 7(a) zeigt den Öffnungsgrad des Drosselventils 12, Fig. 7(b) die den Luftstrom-Sensor 13 passierende Luftmenge Qa, Fig. 7(c) die anhand der Gleichung (4) korrigierte, vom Motor 1 angesaugte Luftmenge Qe, und Fig. 7(d) den Druck innerhalb des Ausgleichsbehälters 11.

Im folgenden wird der Gesamtaufbau der Kraftstoffzu fuhr-Steuervorrichtung beschrieben. Fig. 8 ist ein Schaubild des Aufbaus dieser Vorrichtung in einem Ver brennungsmotor. Ein Luftfilter 10 ist stromaufwärts des Luftstrom-Sensors 13 angeordnet. Der Verbrennungsmotor 1 weist einen Kurbelwellenwinkelsensor 17 zum Ermitteln seines Kurbelwellenwinkels auf. Ein Lufteinlaßrohr 15 ist mit einem Wassertemperatursensor 18 zum Ermitteln der Temperatur des Kühlwassers im Motor 1 versehen. Der Luftstrom-Sensor 13 weist einen Sauglufttemperatursen sor 19 zum Ermitteln der Temperatur der Saugluft auf.

Der Luftstrom-Sensor 13 gibt eine Impulsfolge gemäß Fig. 6(d) ab, die der angesaugten Luftmenge entspricht. Der Kurbelwellenwinkelsensor 17 sendet eine Impulsfolge gemäß Fig. 6(a) aus, die der Drehzahl des Motors 1 (z. B. bei einem Kurbelwellenwinkel von 180° von einer Anstiegsflanke des Impulses zur nächsten) entspricht.

Eine Ermittlungseinrichtung 20 ermittelt die Anzahl von Ausgangsimpulsen des Luftstrom-Sensors 13, die zwischen bestimmten Kurbelwellenwinkeln des Motors 1 auftreten, auf der Basis eines Ausgangssignals des Luftstrom-Sen sors 13 und eines Ausgangssignals des Kurbelwellenwin kelsensors 17.

Eine Recheneinrichtung 21 führt anhand des Ausgangssi gnals der Ermittlungseinrichtung 20 und eines Ausgangs signals des Sauglufttemperatursensors 19 den Rechenvor gang gemäß der Gleichung (5) durch, um die dem Aus gangssignal des Luftstrom-Sensors 13 entsprechende An zahl von Impulsen zu errechnen, die wiederum der vom Motor 1 schein bar angesaugten Luftmenge entspricht.

Eine Steuereinrichtung 22 steuert die Betätigungszeit einer Einspritzdüse 14 in Abhängigkeit von der vom Mo tor 1 angesaugten Luftmenge auf der Basis des Ausgangs signals der Recheneinrichtung 21 und des Ausgangssi gnals des Wassertemperatursensors 18, und steuert auf diese Weise die dem Motor 1 zuzuführende Kraftstoffmen ge.

Fig. 9 ist ein genaueres Schaubild des Aufbaus der Vor richtung gemäß Fig. 8. Die Steuereinrichtung 30 in Fig. 9 entspricht derjenigen Baugruppe in Fig. 8, die aus der Ermittlungseinrichtung 20, der Recheneinrichtung 21 und der Steuereinrichtung 22 besteht. Die Steuerein richtung 30 empfängt Ausgangssignale vom Luftstrom-Sen sor 13, dem Wassertemperatursensor 18, dem Saugluft temperatursensor 19 und dem Kurbelwellenwinkelsensor 17, um vier Einspritzdüsen 14 zu steuern, die an den vier Zylindern des Motors 1 angeordnet sind. Die Steu ereinrichtung 30 besteht aus einer CPU 40, die ein ROM 41 und ein RAM 42 aufweist.

Ein Teiler 31 ist mit dem Luftstrom-Sensor 13 verbun den, und das Ausgangssignal des Teilers 31 wird einem logischen Exklusiv-Summengatter 32 zugeführt. Das logi sche Exklusiv-Summengatter 32 ist mit seinem anderen Eingang mit einem Ausgang P₁ der CPU 40 und mit seinem Ausgang mit einem Zähler 33 und einem Eingang P₃ der CPU 40 verbunden.

Eine Schnittstelle 34a und ein A/D-Wandler 35a sind ausgehend vom Wassertemperatursensor 18 in der genann ten Reihenfolge zwischen dem Wassertemperatursensor 18 und der CPU 40 geschaltet. Eine Schnittstelle 34b und ein A/D-Wandler 35b sind ausgehend vom Sauglufttempera tursensor 19 in der genannten Reihenfolge zwischen dem Sauglufttemperatursensor 19 und der CPU 40 geschaltet. Eine Wellen-Formgebungsschaltung 36 ist zwischen dem Kurbelwellenwinkelsensor 17 und der CPU 40 angeschlos sen. Die Wellen-Formgebungsschaltung 36 empfängt das Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkelsensors 17, um ein Ausgangssignal an einen Beeinflussungs-Eingang P₄ der CPU 40 und einen Zähler 37 abzugeben.

Ein Zeitgeber 38 ist mit einem Beeinflussungs-Eingang P₅ der CPU 40 verbunden. Zusätzlich ist ein A/D-Wandler 39, der eine Analog-Digital-Umwandlung der Spannung VB einer (nicht gezeigten) Batterie durchführt und ein Ausgangssignal an die CPU 40 abgibt, mit der CPU 40 verbunden.

Ein Zeitgeber 43 und ein Treiber 44 sind ausgehend von der CPU 40 in der genannten Reihenfolge zwischen der CPU 40 und jeder Einspritzdüse 14 geschaltet. Bei Be trieb wird die Frequenz des Ausgangssignals des Luft strom-Sensors 13 vom Teiler 31 geteilt und über das von der CPU 40 gesteuerte logische Exklusiv-Summengatter 32 in den Zähler 33 eingegeben.

Der Zähler 33 mißt den Zyklus zwischen den Abstiegs flanken des Ausgangssignals des logischen Exklusiv-Sum mengatters 32. Die CPU 40 gibt ein Abstiegsflanken-Si gnal des Gatters 32 in den Beeinflussungs-Eingang P₃ ein und führt die Beeinflussung der Verarbeitung in jedem Zyklus des Ausgangsimpulses oder in gleichmäßig aufge teilten Perioden des Zyklus des Luftstrom-Sensors 13 durch, um den Zyklus des Zählers 33 zu messen.

Das Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 18 wird von der Schnittstelle 34a in eine Spannung umgewandelt und zu jedem Anweisungszeitpunkt von dem A/D-Wandler 35a in ein Digitalsignal umgewandelt, welches an schließend in die CPU 40 eingegeben wird.

Das Ausgangssignal des Sauglufttemperatursensors 19 wird von der Schnittstelle 34b in eine Spannung umge setzt und zu bestimmten Zeitpunkten von dem A/D- Wandler 35b in ein Digitalsignal umgewandelt, welches anschließend in die CPU 40 eingegeben wird.

Das Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkelsensors 17 wird über die Wellen-Formgebungsschaltung 36 in einen Beeinflussungs-Eingang P₄ der CPU 40 und den Zähler 37 eingegeben.

Die CPU 40 führt den Beeinflussungs-Vorgang bei jedem Anstiegssignal des Kurbelwellenwinkelsensors 17 durch und ermittelt anhand des Ausgangssignals vom Ausgang des Zählers 37 den Zyklus des Anstiegssignals des Kur belwellenwinkelsensors 17. Der Zeitgeber 38 gibt zu jedem Anweisungszeitpunkt ein Beeinflussungs-Signal in den Beeinflussungs-Eingang P₅ der CPU 40 ein.

Der A/D-Wandler 39 führt die Analog-Digital-Umwandlung einer Spannung VB einer (nicht gezeigten) Batterie durch, und die CPU 40 empfängt diese Batteriespannung zu jedem Anweisungszeitpunkt.

Der Zeitgeber 43 wird durch die CPU 40 voreingestellt und wird von einem Ausgang P₂ der CPU 40 derart getriggert, daß eine Einspritzdüse für eine vom Zeitgeber 43 vorgegebene Zeitspanne über den Treiber 44 angesteuert wird.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der CPU 40 im Zusam menhang mit den Flußdiagrammen gemäß Fig. 10, 15 und 16 beschrieben.

Fig. 10 zeigt das Hauptprogramm der CPU 40. Nach Ein gabe des Rückstellsignals in der CPU 40 werden das RAM 42, der Eingangs-Ausgangs-Kanal u. d. in Schritt S100 initialisiert, und das Ausgangssignal des Wassertempe ratursensors 18 wird der Analog-Digital-Wandlung unter zogen, so daß das umgewandelte Ausgangssignal WT im RAM 42 gespeichert wird.

Im Schritt S102 wird die Batteriespannung der Analog- Digital-Wandlung unterzogen, so daß die umgewandelte Batteriespannung als Batteriespannung VB im RAM 42 ge speichert wird.

Im Schritt S103 wird aus dem Zyklus TR des Kurbelwel lenwinkelsensors 17 der Betrag 30/TR errechnet, wodurch die Drehzahl Ne errechnet wird.

In S104 wird der Betrag AN Ne/30 aus dem Lastwert AN, welcher später erläutert wird, und der Drehzahl Ne errechnet, wodurch die Ausgangssignalfrequenz Fa des Saugluftmengensensors 13 errechnet wird.

In S105 wird ein Grund-Steuerzeitwandlungsfaktor Kp aus f1 errechnet, der so eingestellt ist, daß er, wie in Fig. 11 gezeigt, die Linearisierkorrektur des Luft strom-Sensors 13 für die Ausgangsfrequenz Fa durch führt.

In S106 wird der Wandlungsfaktor Kp durch den Wasser temperaturbetrag WT korrigiert und als Steuerzeitwand lungsfaktor K_I im RAM 42 gespeichert.

In S107 wird eine Datentabelle f3, die zuvor im ROM 41 gespeichert worden ist, mit dem Batteriespannungswert VB beaufschlagt, um eine Leerzeit TD zu errechnen und diese im RAM 42 zu speichern.

In S108 wird ein AN-Begrenzungswert l₀ im Vergleich zur Drehzahl Ne aus einem Betrag l₁ des Lastwertes AN er rechnet, der zuvor gemäß Fig. 12 in dem Fall einge stellt worden ist, daß das Drosselventil 12 vollständig geöffnet war.

In S109 wird ein Korrekturfaktor zum Korrigieren von l₀ als l₂ errechnet, der zuvor gemäß Fig. 13 derart einge stellt wurde, daß er sich mit dem Ansteigen der Wasser temperatur verringert.

In S110 wird ein Ausgangswert des Sauglufttemperatur sensors 19 der Analog-Digital-Wandlung unterzogen und der umgewandelte Ausgangswert AT im RAM 42 gespeichert.

In S111 wird ein Korrekturfaktor zum Korrigieren von l₀ aus l₃ errechnet, der zuvor für die Sauglufttemperatur AT gemäß Fig. 14 derart eingestellt wurde, daß er mit dem Ansteigen der Sauglufttemperatur anwächst.

In S112 wird l₀, der auf die oben beschriebene Weise errechnet worden ist, im RAM 42 als Wert L zum Begren zen von AN gespeichert, und der Schritt S101 wird wie derholt.

Fig. 15 zeigt den Beeinflussungs-Ablauf für den Beein flussungs-Eingang P₃, d. h. für das Ausgangssignal des Luftstrom-Sensors 13. In S201 wird das Ausgangssignal TF vom Zähler 33 erkannt, das zum Löschen des Zählers 33 dient. Dieses Signal TF gibt den Zyklus der An stiegsflanke des Gatters 32 an.

In S203 wird der zyklische Wert TF im RAM 42 als Aus gangsimpulszyklus TA gespeichert, und in S204 wird der Restimpulswert PD den integrierten Impulsdaten P_R hinzu gefügt.

In S207 wird der Restimpulswert PD auf 156 eingestellt. In S211 wird der Ausgangswert P₁ geändert.

Fig. 16 zeigt den Beeinflussungs-Ablauf in dem Fall, daß durch das Ausgangssignal des Kurbelwellenwinkel sensors 17 ein Beeinflussungs-Signal am Beeinflus sungs-Eingang P₄ der CPU 40 erzeugt wird.

In S301 wird der Zyklus zwischen den Anstiegsflanken des Kurbelwellensensors 17 von einem Zähler 37 gelesen und als Zyklus TR zum Löschen des Zählers 37 im RAM 42 gespeichert.

Wenn in S302 der Ausgangsimpuls des Luftstrom-Sensors 13 innerhalb des Zyklus TR auftritt, wird in S303 eine Zeitdifferenz zwischen der Zeit t01 des unmittelbar vorhergehenden Ausgangsimpulses des Luftstrom-Sensors 13 und der augenblicklichen Beeinflussungs-Zeit t02 des Kurbelwellenwinkelsensors 17 errechnet (t = t02-t01) und die errechnete Differenz als Zyklus Ts verwendet. Wenn dagegen der Ausgangsimpuls des Luftstrom-Sensors 13 nicht innerhalb des Zyklus TR auftritt, wird der Zyklus TR als Zyklus Ts verwendet.

In S305 wird die Zeitdifferenz Δt in einen Ausgangsim pulswert ΔP des Luftstrom-Sensors 13 umgewandelt, indem 156×Ts/TA errechnet wird. Dies bedeutet, daß der Im pulswert ΔP aufgrund der Annahme errechnet wird, daß der letzte Ausgangsimpulszyklus des Luftstrom-Sensors 13 identisch mit dem gegenwärtigen Ausgangsimpulszyklus des Luftstrom-Sensors 13 ist.

Wenn in S306 der Impulswert ΔP kleiner als 156 ist, rückt der Ablauf auf S308 vor; wenn dagegen der Impuls wert ΔP größer als 156 ist, wird ΔP in S307 auf 156 begrenzt.

In S308 wird der Impulswert ΔP vom Restimpulswert PD subtrahiert, um den neuen Restimpulswert ΔP zu erhal ten.

Wenn in S309 der Restimpulswert PD positiv ist, rückt der Ablauf auf Schritt 312 vor. Andernfalls liegt der errechnete Impulswert ΔP um einen zu großen Betrag über dem Ausgangsimpuls des Luftstrom-Sensors 13, so daß in S310 der Impulswert ΔP dem Wert PD gleichgemacht wird und in S311 der Restimpulswert null gemacht wird.

In S312 wird der Impulswert ΔP dem integrierten Impuls wert P_R hinzuaddiert.

Dieser Wert P_R entspricht der Anzahl der Impulse, die der Luftstrom-Sensor 13 zwischen den Aufstiegsflanken des Kurbelwellenwinkelsensors 17 scheinbar abgibt.

In S313 erfolgt ein Rechenvorgang entsprechend der Gleichung (5). Dies bedeutet, daß in S313a, wenn ein (nicht gezeigter) Leerlaufschalter eingeschaltet ist, in S313c ein Leerlaufzustand festgestellt wird und AN = K₂AN + (1-K₂)P_R anhand des Lastwertes AN und des inte grierten Impulswertes P_R errechnet wird, welcher bis zur letzten Anstiegsflanke des Kurbelwellenwinkelsen sors 17 errechnet worden ist. Wenn dagegen der Leer laufschalter ausgeschaltet ist, wird in S315b AN = K₁AN + (1-K₁)P_R errechnet (K₁ <K₂). Das Ergebnis wird als neuer Lastwert AN für diese Zeit verwendet.

Wenn in S314 dieser Lastwert AN größer ist als L in S112 gemäß Fig. 10, wird er in S315 auf diesen Wert L begrenzt, so daß der Lastwert AN den realen Wert nicht um einen zu großen Betrag überschreiten kann, auch wenn das Drosselventil 12 des Motors 1 vollständig geöffnet ist. In S316 wird der integrierte Impulswert P_R ge löscht.

In S317 wird der Steuerzeitwert T₁ = AN × K_I + TD aus dem Lastwert AN, dem Steuerzeitwandlungsfaktor K_I und der Leerzeit TD errechnet. In S318 wird der Steuerzeit wert T₁ im Zeitgeber 43 eingestellt. In S319 wird der Zeitgeber 43 getriggert, so daß er gleichzeitig vier Einspritzdüsen 14 entsprechend dem Wert T₁ steuert, wodurch der Beeinflussungs-Ablauf beendet wird.

Fig. 17 zeigt die Zeitgebung in dem Fall, daß der Teiler bei dem Ablauf gemäß Fig. 10, 15 und 16 gelöscht, d. h. rückgesetzt wird. Fig. 17(a) zeigt den Ausgangswert des Teilers 31, und Fig. 17(b) zeigt den Ausgangswert des Kurbelwellenwinkelsensors 17.

Fig. 17(c) zeigt die Restimpulswerte PD, die bei jedem Anstieg und Abstieg des Teilers 31 (jedem Anstieg des Ausgangsimpulses des Luftstrom-Sensors 13) auf 156 ein gestellt werden und bei jedem Ansteigen des Wertes des Kurbelwellenwinkelsensors 17 zu dem Rechenergebnis, z. B. PDi = PD-156 × Ts/TA, geändert werden (dies ent spricht den Vorgängen gemäß S305 bis S311).

Fig. 17(d) zeigt die Veränderung des integrierten Im pulswertes P , d. h. die Art, in der die Restimpulswerte PD bei jedem Anstieg oder Abstieg des Ausgangssignals des Teilers 31 integriert werden.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird AN auf den Grenzwert L begrenzt, der durch die Drehzahl Ne, die Wassertemperatur WT und die Saugluftemperatur AT be stimmt wird, so daß, obwohl der Luftstrom-Sensor 13 eine geringfügig größere Luftmenge als die tatsächlich vorhandene ermittelt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht durch eine zu große Kraftstoffmenge beeinträch tigt wird und somit eine optimale Steuerung erfolgt.

Obwohl bei der beschriebenen Ausführungsform die Aus gangsimpulse des Luftstrom-Sensors 13 zwischen den An stiegsflanken des Kurbelwellenwinkelsensors 17 gezählt werden, können sie auch zwischen den Abstiegsflanken des Kurbelwellenwinkelsensors 17 gezählt werden. Zudem können die Ausgangsimpulse des Luftstrom-Sensors 13 für mehrere Zyklen des Kurbelwellenwinkelsensors 17 gezählt werden.

Obwohl bei der erläuterten Ausführungsform die Aus gangsimpulse des Luftstrom-Sensors 13 gezählt werden, kann auch das Produkt der Anzahl der Ausgangsimpulse und einer Konstanten, welche der Ausgangsfrequenz des Luftstrom-Sensors 13 entspricht, errechnet werden.

Statt den Kurbelwellenwinkelsensor zum Ermitteln eines Kurbelwellenwinkels zu verwenden, kann zum Erzielen des gleichen Effektes auch das Zündsignal für den Verbren nungsmotor verwendet werden.

Statt den Begrenzungsvorgang anhand der Ausgangssignalfre quenz des Luftstrom-Sensors pro Saughub des Motors durchzuführen, kann der Begrenzungsvorgang auch anhand eines Lufteinlaßmenge erfolgen, welche aus dieser Fre quenz, der zuzuführenden Kraftstoffmenge oder der Im pulslänge der Einspritzdüse errechnet wird.

Bei der Kraftstoffzufuhr-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor wird die Lufteinlaßmenge pro Einlaß hub des Motors durch einen Wert begrenzt, der durch die Drehzahl des Motors u. d. bestimmt wird. Auf diese Weise erhält man auch bei vollständig geöffnetem Drosselven til die korrekte Lufteinlaßmenge, so daß eine optimale Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt. Der Begrenzungswert wird durch Betriebsparameter des Motors korrigiert, so daß sich die optimale Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses unter allen Arbeits bedingungen erzielen läßt.

Claims

1. Kraftstoffzufuhr-Steuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor, mit

- einem Luftstrom-Sensor (13) zum Messen der angesaugten Luftmenge (Qa(n)),
- einer das Ausgangssignal des Luftstrom-Sensors (13) empfangenen Rechen- und Steuereinrichtung (30), die die pro Einlaßhub angesaugte Luftmenge (Qe(n)) berechnet und auf einen vorgebbaren Grenzwert (L) festsetzt, falls die berechnete Luftmenge (Qe(n)) größer als dieser Grenzwert (L) ist, und die auf der Basis der berechneten Luftmenge (Qe(n)) oder des festgesetzten Grenzwertes (L) die zuzuführende Kraftstoffmenge steuert,

dadurch gekennzeichnet, daß die Rechen- und Steuereinrichtung (30) die pro Einlaßhub in den Brennraum eines Zylinders des Verbrennungsmotors (1) angesaugte Luftmenge (Qe(n)) anhand der dem Ausgangssignal des Luftstrom-Sensors (13) entsprechenden Luftmenge (Qa(n)) und der für den vorherigen Einlaßhub ermittelten, in den Brennraum angesaugten Luftmenge (Qe(n-1)) berechnet und auf den vorgebbaren Grenzwert festsetzt, falls die in den Brennraum gesaugte Luftmenge (Qe(n)) größer ist als der Grenzwert.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechen- und Steuereinheit (30) die Ansaugluftmenge (Qe(n)) pro Einlaßhub als Summe der mit einer ersten Konstanten multiplizierten Ansaugluftmenge (Qe(n-1)) des vorherigen Einlaßhubes und der vom Luftstrom-Sensor (13) gemessenen, mit einer zweiten Konstanten multiplizierten Luftmenge (Qa(n)) berechnet, wobei die Größe der Konstanten von dem Brennraumvolumen (Vc) eines Zylinders des Verbrennungsmotors (1) und dem Volumen (Vs) des Ansaugrohres (11, 15) des Verbrennungsmotors (1) - in Luftströmung betrachtet - hinter dem Luftstrom-Sensor (13) bis zum Zylinder abhängig ist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgebbare Grenzwert (L) durch Parameter des Verbrennungsmotors (1) korrigierbar ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Parameter die Drehzahl (Ne) des Verbrennungsmotors (1) ist.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Parameter die Kühlwassertemperatur (WT) des Verbrennungsmotors (1) ist.

6. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Parameter die Ansauglufttemperatur (AT) des Verbrennungsmotors (1) ist.