DE3744331C2 - System zur Steuerung der Kraftstoffmenge einer zum Antrieb eines Fahrzeugs dienenden Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Steuerung der Kraftstoffmenge einer zum Antrieb eines Fahrzeugs dienenden Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solches System ist aus der DE 34 15 214 A1 bekannt.

Zur Steuerung bzw. Regelung der einer Brennkraftmaschine (im folgenden auch Verbrennungsmotor oder kurz Motor genannt) zuzuführenden Kraftstoffmenge ist allgemein oberhalb einer Drosselklappe ein Luftstromsensor (im folgenden als AFS bezeichnet) angeordnet, und die Menge der Ansaugluft pro Ansaugvorgang wird auf der Grundlage der durch den AFS erhaltenen Information und der Motordrehzahl bestimmt.

Wenn sich bei dieser Anordnung die Drosselklappe plötzlich öffnet, ist die vom AFS erfaßte Luftmenge jedoch größer als die dem Motor tatsächlich zugeführte Luftmenge, mit dem Ergebnis, daß dem Motor zuviel Kraftstoff zugeführt wird.

Deshalb wird das momentane Ausgangssignal des Luftstromsensors durch Berücksichtigung früherer Werte geglättet, um eine angemessene Kraftstoffmenge zuführen zu können.

Bei dieser Glättung wird jedoch Zeit für die Berechnung der Luftmenge benötigt. Dadurch kann die Regelung instabil werden. Anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung wird dieser Zustand genauer erläutert. Im Kennliniendiagramm der Fig. 1 sind folgende Größen dargestellt: (a) die Drehzahl Ne des Motors, (b) der Druck in einem Ansaugstutzen, (c) die Breite eines Ansteuerimpulses für eine Einspritzdüse und (d) das Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Wenn sich die Drehzahl Ne verändert, ändert sich wegen des Ansaugstutzenvolumens der Ansaugstutzendruck etwas später. Die Menge der in den Verbrennungsmotor eingeführten Luft eilt der Drehzahl Ne proportional zum Ansaugstutzendruck nach. Wenn eine Korrektur wie oben angegeben erfolgt, fällt die Luftmenge weiter hinter den Ansaugstutzendruck zurück, und auch das Impulsbreiten-Signal für die Einspritzdüse fällt zurück, wie es bei (e) gezeigt ist. Wenn die Drehzahl hoch ist, wie es bei (g) gezeigt ist, ändert sich dabei das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur "fetten" Seite, während es sich zur "mageren" Seite ändert, wenn die Drehzahl niedrig ist. Die in der Fig. 2 dargestellte Eigenschaft des Verbrennungsmotors führt folglich zu einer Verstärkung der Änderung der Drehzahl und damit zur Instabilität.

In der eingangs genannten Durckschrift ist eine Vorrichtung zur Bestimmung eines den Lastzustand eines Verbrennungsmotors angebenden Lastsignals beschrieben, bei der die Lastsignale bei jedem Zündvorgang anhand der angesaugten Luftmenge erfaßt und daraus sowie aus der Drehzahl die erforderliche, dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge ermittelt wird. Um Unstabilitäten durch ein verzögertes Ansprechen der Steuerung auf Drehzahlschwankungen zu vermeiden, wird auch hier aus dem aktuellen Lastsignal sowie früheren Lastsignalen durch Mittelung ein Lastwert gebildet, der dann die Steuerung zugrundegelegt wird. Die Mittelung erfolgt dabei anhand variabler Gewichtungsfaktoren, die in Abhängigkeit davon festgelegt werden, in welchem Bereich des Drehzahl-Last-Diagramms der Motor gerade arbeitet.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß es dabei nicht möglich ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit zu berücksichtigen, mit der Folge, daß damit das besonders bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten und Motordrehzahlen auftretende Ruckeln nicht beseitigt werden kann.

Aus der DE 33 11 892 A1 ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Verbrennungsmotors bekannt, bei der der Steuerung der Druck im Ansaugrohr des Motors zugrundegelegt wird. Zur Korrektur von Verzögerungen in der Steuerung wird eine Konstante im arithmetischen Ausdruck für die Steuerung variiert. Dem arithmetischen Ausdruck dieser Druckschrift liegt jedoch ein anderes Prinzip zur Berücksichtigung früherer Werte wie im voliegenden Fall zugrunde.

Aufgabe der Erfindung ist es, das im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebene Steuerungssystem so auszugestalten, daß auch bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten und Drehzahlen kein Ruckeln auftritt, sondern ein stabiles Motorverhalten erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Erfindungsgemäß wird somit die Menge der in den Verbrennungsmotor angesaugten Luft anhand einer Korrekturgleichung korrigiert, wobei ein Koeffizient der Korrekturgleichung in Abhängigkeit vom Laufzustand geändert wird. Folglich kann selbst in einem Zustand sehr geringer Geschwindigkeit ein stabiles Antriebsverhalten erzielt werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1(a) bis 1(d) Betriebs-Wellenformdiagramme eines Kraft­ stoffmengen-Steuersystems für Verbrennungs­ motoren, wobei in den Fig. 1(c) und (d) die Impulsbreite und das Luft/Kraft­ stoff-Verhältnis in einem herkömmlichen System mit den durchgezogenen Kurven (e) bzw. (g), und die Impulsbreite und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem erfin­ dungsgemäßen System mit den gestrichelten Kurven (f) bzw. (h) dargestellt sind;

Fig. 2 ein Kennliniendiagramm eines Verbrennungs­ motors, bei dem ein herkömmliches Kraft­ stoff-Steuersystem Anwendung findet;

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Ansaugsystems in einem Verbrennungs­ motor;

Fig. 4 ein Kennliniendiagramm, in dem die Beziehung der Ansaugluftmenge zum Kurbelwinkel in dem Ansaugsystem-Modell von Fig. 3 dargestellt ist;

Fig. 5 ein Wellenformdiagramm, das die Veränderungen der Ansaugluftmenge in verschiedenen Betriebsbereichen des Verbrennungsmotors zeigt;

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Kraftstoff-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 7 ein Blockdiagramm eines konkreten Ausführungs­ beispiels des Kraftstoff-Steuer­ systems;

Fig. 8 ein Ablaufdiagramm der Operationen dieses Ausführungsbeispiels;

Fig. 9 ein Korrelationsdiagramm, das die Beziehung eines Grund-Ansteuerzeit-Transformations­ koeffizienten zur Ausgangsfrequenz eines Luftstromsensors (AFS) im Ausfüh­ rungsbeispiel von Fig. 7 zeigt;

Fig. 10 bis 12 Ablaufdiagramme zur Erläuterung der Opera­ tionen in dem Kraftstoff-Steuersystem des Ausführungsbeispiels nach Fig. 7; und

Fig. 13 ein Zeitdiagramm, das die zeitliche Abstimmung des jeweiligen Ablaufs in den Ablauf­ diagrammen nach Fig. 10 und 12 zeigt.

In Fig. 3 ist ein Modell eines Absaug- bzw. Einlaßsystems in einem Verbrennungsmotor dargestellt, in dem mit Bezugsziffer 1 ein Verbrennungsmotor bezeichnet ist, der einen Hubraum V_c hat. In den Motor 1 wird durch einen Luftstromsensor (AFS) 13, der ein Karman-Wirbel- Flußmesser ist, ein Drosselventil oder eine Drossel­ klappe 12, einen Ausgleichsbehälter 11 und einen Ansaug­ stutzen 15 Luft eingeführt. Mittels einer Einspritzdüse 14 wird dem Motor 1 Kraftstoff zugeführt. Es wird hier angenommen, daß das Volumen von der Drosselklappe 12 bis zum Motor 1 V_s ist. Mit Bezugsziffer 16 ist ein Auspuffrohr bezeichnet.

In Fig. 4 ist die Beziehung der Ansaugluftmenge zu einem vorgegebenen Kurbelwinkel in dem Verbrennungsmotor 1 dargestellt. Dabei ist unter (a) ein vorgegebener Kurbel­ winkel (im folgenden als "SGT" bezeichnet) im Motor 1, unter (b) die durch den AFS 13 tretende Luftmenge Q_a, unter (c) die in den Zylinder des Motors 1 eingeführte Luftmenge Q_e und unter (d) ein Ausgangssignal der Frequenz f des AFS 13 dargestellt. Weiterhin wird angenommen, daß die Antriebsperiode vom Zeitpunkt (n-2) bis zum Zeitpunkt (n-1) des SGT t_n-1 ist, daß die Anstiegsperiode vom Zeitpunkt (n-1) bis zum Zeitpunkt n t_n ist, daß die zu den Perioden t_n-1 und t_n durch den AFS 13 tretenden Mengen der Ansaugluft Q_a(n-1) bzw. Q_a(n) sind, und daß die zu den Perioden t_n-1 und t_n in den Motor 1 eingeführten Luftmengen Q_e(n-1) bzw. Q_e(n) sind. Weiterhin sollen ein durchschnittlicher Druck in dem Ausgleichsbehälter 11 und eine durchschnittliche Ansaug­ lufttemperatur zur Periode t_n-1 bzw. t_n P_s(n-1) bzw. P_s(n) und T_s(n-1) bzw. T_s(n) sein. Der Wert Q_a(n-1) entspricht beispielsweise der Anzahl der Ausgangsimpulse des AFS 13 zur Periode t_n-1. Da die Veränderungsgeschwin­ digkeit in der Ansaugtemperatur gering ist, gelten folgende Gleichungen, wenn T_s(n-1) ≅T_s(n), und wenn der Füllwirkungsgrad des Motors 1 konstant ist.

P_s(n-1) · V_c = Q_e(n-1) · R · T_s(n) (1)

P_s(n) · V_c = Q_e(n) · R · T_s(n) (2)

wobei R eine Konstante ist. Wenn die Luftmenge, die zur Periode t_n im Ausgleichsbehälter 11 und Ansaugstutzen 15 bleibt, ΔQ_a(n) ist, gilt:

Damit ergibt sich aus den Gleichungen (1) bis (3):

Daher kann die zur Periode t_n in den Motor 1 eingeführte Luftmenge Q_e(n) auf Grundlage der durch den AFS 13 tretenden Luftmenge Q_a(n) aus Gleichung (4) berechnet werden. Beispielsweise ergibt sich, wenn V_c=0,5 l und V_s=2,5 l,

Q_e(n) = 0,83 × Q_e(n-1) + 0,17 × Q_a(n) (5)

In Fig. 5 ist ein Zustand mit sich öffnender Drosselklappe 12 dargestellt, wobei die Kurve (a) den Öffnungsgrad der Drosselklappe 12 zeigt, die Kurve (b) die Menge der durch den AFS 13 tretenden Ansaugluft Q_a, wobei ein Überschwingen auftritt, wenn die Drosselklappe 12 geöffnet wird, die Kurve (c) die Luftmenge Q_e, die nach der Korrektur entsprechend Gleichung (4) in den Verbrennungsmotor 1 eingeführt wird, und die Kurve (d) den Druck P im Ausgleichsbehälter 11.

In Fig. 6 ist der Aufbau eines Kraftstoff-Steuersystems für einen Verbrennungsmotor dargestellt, wobei mit Bezugsziffer 10 ein stromaufwärts von dem AFS 13 angeordneter Luftfilter bezeichnet ist. Der AFS 13 gibt entsprechend der in den Motor 1 eingeführten Luftmenge eine Impulskette ab, wie sie in Fig. 4 (d) gezeigt ist, während ein Kurbelwinkelsensor 17 entsprechend der Drehung des Motors 1 einen Impuls abgibt, wie er in Fig. 4 (a) gezeigt ist (es wird beispielsweise angenommen, daß die Periode von einer ansteigenden Impulsflanke bis zur nächsten ansteigenden Impulsflanke bezogen auf den Kurbel­ winkel 180° beträgt). Bezugsziffer 20 bezeichnet eine Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (im folgenden kurz als "AN-Erfassungseinrichtung" bezeichnet) zum Erfassen der Menge der Ansaugluft in der Periode eines vorgegebenen Kurbelwinkels. Die AN-Erfassungseinrichtung 20 berechnet auf Grundlage des Ausgangssignals des AFS 13 sowie des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17 die Anzahl der Ausgangsimpulse des AFS 13. Bezugsziffer 21 bezeichnet eine Ansaugluftmengen-Korrektureinrichtung (im folgenden kurz als "AN-Korrektureinrichtung" bezeichnet), die entsprechend dem Ausgangssignal der AN-Erfassungs­ einrichtung 20 eine Berechnung ähnlich der nach Gleichung (5) durchführt, um die Anzahl der Impulse entsprechend dem Ausgangssignal des AFS 13 zu bestimmen, d. h. entsprechend der Luftmenge, die in den Motor 1 eingeführt wird. Eine Steuereinrichtung 22 steuert die Betriebszeit der Einspritzdüse 14 entsprechend der Menge der angesaugten Luft zum Motor 1 und auf Grundlage des Ausgangssignals eines Wassertemperatursensors 18 (z. B. eines Thermistors), der die Temperatur des Kühlwassers für den Motor 1 erfaßt, des Ausgangssignals eines Leerlauf­ schalters 23, der einen Leerlaufzustand erfaßt, und des Ausgangssignals eines Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 19, der die Fahrzeuggeschwindigkeit erfaßt, wodurch die Steuerung der dem Motor 1 zuzuführenden Kraftstoffmenge erfolgt.

In Fig. 7 ist der konkrete Aufbau des Ausführungs­ beispiels dargestellt. Bezugsziffer 30 bezeichnet ein Steuersystem, das die Ausgangssignale vom AFS 13, vom Wassertemperatursensor 18, vom Fahrzeug­ geschwindigkeitssensor 19 und vom Kurbelwinkelsensor 17 empfängt, um die Einspritzdüse 14 zu steuern, die viermal, nämlich für jeden Zylinder des Motors 1, vorgesehen ist. Das Steuersystem 30 entspricht der AN-Korrektureinrichtung 21 und der Steuereinrichtung 22 in Fig. 6 und ist mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (im folgenden kurz als "CPU" bezeichnet) 40 aufgebaut, beispielsweise einem Mikrocomputer mit einem ROM 41 und einem RAM 42. Bezugsziffer 31 bezeichnet einen 1/2-Teiler, der mit dem Ausgang des AFS 13 verbunden ist, und Bezugsziffer 32 bezeichnet ein Exklusiv-ODER-Gatter (im folgenden kurz als "EXOR" bezeichnet), von dem ein Eingangsanschluß mit dem Ausgang des 1/2-Teilers 31 und der andere Eingangsanschluß mit einem Eingangsanschluß P1 der CPU 40 verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des EXOR 32 ist sowohl mit einem Zähler 33 als auch mit einem Eingangsanschluß P3 der CPU 40 verbunden. Die AN-Erfassungseinrichtung 20 wird durch diese Komponenten aufgebaut. Bezugsziffer 34a bezeichnet ein Interface (Schnittstelle), das zwischen den Wasser­ temperatursensor und einen A/D-Umformer 35 geschaltet ist; Bezugsziffer 34b bezeichnet ein Interface, das zwischen den Leerlaufschalter 23 und die CPU 40 geschaltet ist; und Bezugsziffer 36 bezeichnet eine Wellenform-Korrekturschaltung, die das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 17 empfängt, und deren Ausgangssignal sowohl einem Unter­ brechungs-Eingangsanschluß P4 der CPU 40 als auch einem Zähler 37 zugeführt wird. Weiterhin bezeichnet Bezugs­ ziffer 38 einen Zeitgeber, der mit einem Unterbrechungs- Eingangsanschluß P5 verbunden ist; Bezugsziffer 39 bezeichnet einen A/D-Umformer zum Umformen der Spannung einer Batterie (nicht gezeigt) von einer analogen Größe in eine digitale Größe und zum Liefern der umgeformten Ausgangs­ größe an die CPU 40; und Bezugsziffer 43 bezeichnet einen Zeitgeber, der zwischen der CPU 40 und einer Ansteuereinheit 44 vorgesehen ist. Das Ausgangssignal der Ansteuer­ einheit 44 wird auf die Einspritzdüse 14 jedes Zylinders gegeben.

Im folgenden wird der Betrieb des Kraftstoff-Steuersystems mit obigem Aufbau erläutert. Das Ausgangssignal des AFS 13 wird durch den 1/2-Teiler 31 dividiert und dann über das EXOR 32, das durch die CPU 40 gesteuert wird, dem Zähler 33 zugeführt. Der Zähler 33 mißt die Periode zwischen abfallenden Flanken des Ausgangssignals des EXOR 32. Die CPU 40 empfängt die abfallende Flanke des Ausgangssignals des EXOR 32 an ihrem Unterbrechungs-Eingangsanschluß P3 und führt bei jeder Ausgangsimpuls-Periode des AFS 13 oder bei jeder Halb-Periode davon eine Unterbrechungsverarbeitung durch, um die Periode des Zählers 33 zu messen. Das Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 18 wird durch das Interface 34 a in eine Spannung umgeformt, die dann zu jedem vorgegebenen Zeitpunkt mittels des A/D-Umformers 35 in einen Digitalwert umgeformt wird. Der Digitalwert wird von der CPU 40 empfangen. Das Ausgangssignal des Kurbel­ winkelsensor 17 wird über die Wellenform-Korrekturschaltung 36 sowohl dem Unterbrechungs-Eingangsanschluß P4 der CPU 40 als auch dem Zähler 37 zugeführt. Das Ausgangs­ signal des Leerlaufschalters 23 wird der CPU 40 über das Interface 34b zugeführt. Die CPU 40 führt bei jedem Anstieg des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17 eine Unterbrechungsverarbeitung durch und erfaßt die Periode zwischen den ansteigenden Flanken des Ausgangs­ signals des Kurbelwinkelsensors 17 aus dem Ausgangssignal des Zählers 37. Der Zeitgeber 38 liefert jeweils zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ein Unterbrechungssignal zum Unter­ brechungs-Eingangsanschluß P5 der CPU 40. Der A/D-Umformer 39 formt die Spannung der Batterie von einem analogen Wert in einen digitalen Wert um, und die CPU 40 empfängt die Daten dieser Batteriespannung jeweils zu einem vorgegebenen Zeitpunkt. Der Zeitgeber 43 wird für die CPU 40 voreingestellt und durch den Ausgang P2 der CPU getriggert, um einen Ausgangsimpuls mit vorgegebener Breite zu erzeugen, der zur Ansteuerung der Einspritzdüsen 14 über die Ansteuereinheit 44 dient.

Im folgenden wird der Betrieb der CPU 40 unter Bezugnahme auf die Ablaufdiagramme in den Fig. 8 und 10 bis 12 sowie das Kennliniendiagramm in Fig. 9 beschrieben. Ein Haupt­ programm der CPU 40 ist in Fig. 8 gezeigt, wobei nach Eingabe eines Rücksetz-Signals in die CPU 40 im Schritt 100 der RAM 42 sowie Eingangs/Ausgangs-Anschlüsse initialisiert werden. Anschließend wird im Schritt 101 das Ausgangssignal des Wassertemperatursensors 18 von einer analogen Größe in eine digitale Größe umgeformt, und die so erhaltenen digitalen Daten werden als Wassertemperatur- Daten WT in dem RAM 42 gespeichert. Anschließend wird im Schritt 102 die Batteriespannung von einer analogen Größe in eine digitale Größe umgeformt, und der so erhaltene digitale Wert als ein Batteriespannungswert V_B im RAM 42 gespeichert. Im Schritt 103 wird aus der Periode T_R des Kurbelwinkelsensors 17 der Wert 30/T_R berechnet, um die Motor-Umdrehungszahl N_e zu bestimmen. Im Schritt 104 erfolgt eine Berechnung des Wertes "AN · N_e/30" auf Grundlage der später beschriebenen Lastdaten AN und der Motor-Umdrehungszahl N_e, um die Ausgangsfrequenz F_a des AFS 13 zu bestimmen. Im Schritt 105 wird ein Grund- Ansteuerzeit-Transformationskoeffizient K_p aus der Ausgangs­ frequenz F_a bzw. f₁ berechnet, das entsprechend Fig. 9 für F_a gesetzt wird. Im Schritt 106 wird der Transformations­ koeffizient K_p durch die Wassertemperatur WT korrigiert, und der korrigierte Wert wird als ein Ansteuerzeit-Trans­ formationskoeffizient K_I im RAM 42 gespeichert. Im Schritt 107 erfolgt eine Abbildung einer Datentabelle f₃, die im voraus im ROM 41 gespeichert ist, unter Verwendung der Batteriespannungs-Daten V_B, um eine Totzeit T_D zu berechnen, die im RAM 42 gespeichert wird. Nach der Verarbeitung nach Schritt 107 wird die Verarbeitung in Schritt 101 wiederholt.

In Fig. 10 ist eine Unterbrechungsverarbeitung für den Unterbrechungs-Eingangsanschluß P3 gezeigt, d. h. für das Ausgangssignal vom AFS 13. Im Schritt 201 wird ein Ausgangssignal T_F des Zählers 33 erfaßt, um den Zähler zu löschen, wobei T_F die Periode zwischen den ansteigenden Flanken des Ausgangssignals des Gatters 32 angibt. Im Schritt 202 erfolgt eine Beurteilung, ob das Divisions- Flag (Divisions-"Kennzeichen") in dem RAM 42 gesetzt ist oder nicht. Ist die Anwort JA, wird im Schritt 203 das Ausgangssignal T_F durch 2 geteilt, um eine Ausgangsimpuls- Periode T_A des AFS 13 zu erhalten, die im RAM 42 gespeichert wird. Anschließend wird im Schritt 204 ein Wert, den man durch Multiplizieren der Rest-Impulsdaten P_D mit 2 erhält, zu integrierten Impulsdaten P_R addiert, und das Ergebnis wird als eine neue integrierte Impulsdaten­ größe P_R verwendet. Diese integrierte Impulsdatengröße P_R ist die Anzahl der Impulse, die von dem AFS 13 zwischen ansteigenden Flanken des Kurbelwinkel-Sensors 17 geliefert werden; um die Handhabung zu erleichtern, wird jeder Impuls vom AFS 13 mit 156 multipliziert. Ist andererseits das Divisions-Flag im Schritt 202 zurückgesetzt, wird im Schritt 205 die Periode T_F als Ausgangssignal-Periode T_A im RAM 42 gespeichert, und im Schritt 206 werden die Rest-Impulsdaten P_D zu den integrierten Impulsdaten P_R addiert. Im Schritt 207 wird 156 auf die Rest-Impulsdaten P_D gesetzt. Falls im Schritt 208 T_F<2 msec, wenn das Divisions-Flag zurückgesetzt ist, oder T_F<4 msec gilt, wenn das Divisions-Flag gesetzt ist, schreitet die Ausführung zu Schritt 210 fort, während in anderen Fällen die Ausführung zu Schritt 209 fortschreitet. Im Schritt 209 wird das Divisions-Flag gesetzt, während in Schritt 210 das Divisions-Flag gelöscht, und daraufhin im Schritt 211 der Eingang P1 invertiert wird. Somit wird in der Verarbeitung nach Schritt 209 dem Unterbrechungs- Eingangsanschluß P3 ein Signal zu einem Zeitpunkt zugeführt, den man durch Zweiteilung des Ausgangsimpulses des AFS 13 erhält, während in dem Fall, in dem die Verarbeitung nach Schritt 210 ausgeführt wird, dem Unterbrechungs-Eingangsanschluß P3 ein Signal bei jedem Ausgangsimpuls des AFS 13 zugeführt wird. Nach den Verarbeitungsschritten 210 bzw. 211 ist die Unterbrechungs­ verarbeitung abgeschlossen.

In Fig. 11 ist eine Verarbeitung zur Beurteilung eines Zustands sehr langsamer Geschwindigkeit dargestellt. Im Schritt 301 erfolgt die Feststellung, ob sich die Motordrehzahl N_e unter einem vorgegebenen Wert (1 500 Upm) befindet oder nicht; im Schritt 302 wird festgestellt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit V_s unter einem vorgegebenen Wert (15 km/h) und über einem vorgegebenen Wert (1,25 km/h) liegt; im Schritt 303 wird festgestellt, ob A/N unter einem vorgegebenen Wert α (3,79 pps) liegt; und im Schritt 304 wird das Verhältnis r der Fahrzeuggeschwindigkeit V_s zur Motordrehzahl N_e (r=V_s/N_e) gebildet und festgestellt, ob das Verhältnis r unter einem vorgegebenen Wert r₀ (0,012) liegt. Auf Grundlage des Verhältnisses r können beispiels­ weise folgende Feststellungen erfolgen:

falls r₁ < r ≦ r₂, 1. Gang,
falls r₂ < r ≦ r₃, 2. Gang,
falls r₃ < r ≦ r₄, 3. Gang.

Hierbei sind die Werte r₁, r₂, r₃ und r₄ Konstanten, die durch die Kraftübertragungsstruktur des Motors und den effektiven Reifendurchmesser bestimmt werden. Im Schritt 305 wird festgestellt, ob nach Befriedigung aller Bedingungen der Schritte 301, 302, 303 und 304 fünf Sekunden verstrichen sind. Wenn alle Bedingungen nach den Schritten 301 bis 305 erfüllt sind, wird festgestellt, daß der Laufzustand ein Zustand sehr geringer Geschwindigkeit ist, und ein Flag X wird gleich 1 gesetzt, während, falls auch nur eine der Bedingungen nach den Schritten 301 bis 305 nicht erfüllt ist, festgestellt wird, daß der Laufzu­ stand nicht der Zustand sehr niedriger Geschwindigkeit ist, und das Flag X im Schritt 306b auf Null gesetzt wird, um die Verarbeitung abzuschließen.

Fig. 12 zeigt eine Unterbrechungsverarbeitung, die durch­ geführt wird, wenn an dem Unterbrechungs-Eingangsanschluß P4 der CPU 40 auf Ausgabe des Kurbelwinkelsensors 17 ein Unterbrechungssignal entwickelt wird. Im Schritt 401 wird die Periode zwischen ansteigenden Flanken des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17 vom Zähler 37 gelesen und als die Periode T_R im RAM 42 gespeichert. Anschließend wird der Zähler 37 gelöscht. Falls es im Schritt 402 einen Ausgangsimpuls des AFS 13 in der Periode T_R gibt, wird im Schritt 403 eine Zeitdifferenz Δ t=t₀₂-t₀₁ zwischen dem Zeitpunkt t₀₁ des gerade davor entwickelten Ausgangs­ impulses des AFS 13 und dem diesmaligen Unterbrechungs­ zeitpunkt t₀₂ des Kurbelwinkelsensors 17 berechnet, und das Ergebnis wird als Periode T_S bezeichnet. Liegt andererseits innerhalb der Periode T_R kein Ausgangsimpuls vom AFS 13 vor, wird die Periode T_R als die Periode T_S verwendet. Im Schritt 405a erfolgt eine Beurteilung, ob das Divisions-Flag gesetzt ist oder nicht. Wenn es zurückgesetzt ist, wird im Schritt 405b die Zeitdifferenz Δ t durch die Rechnung 156×T_S/T_A in die Ausgangs- Impulsdaten Δ P umgeformt; wenn es jedoch gesetzt ist, erfolgt im Schritt 405c dieselbe Umformung durch die Rechnung 156×T_S/2 · T_A. Damit werden die Impulsdaten Δ P unter der Annahme berechnet, daß die letzte und die derzeitige Ausgangsimpuls-Periode des AFS 13 übereinstimmen. Im Schritt 406 wird beurteilt, ob die Impulsdaten Δ P größer als 156 sind. Ist die Antwort JA, wird Δ P im Schritt 107 auf 156 beschnitten, ist die Antwort jedoch NEIN, springt die Ausführung zu Schritt 408. Im Schritt 408 werden die Impulsdaten Δ P von den Rest-Impulsdaten P_D substrahiert, und das erhaltene Ergebnis wird als die neue Rest-Impulsdatengröße Δ P verwendet. Wenn im Schritt 409 die Rest-Impulsdatengröße P_D positiv ist, springt die Ausführung zu Schritt 413a, ist dies nicht der Fall, da der berechnete Wert der Impulsdaten Δ P zu groß ist, wird die Impulsdatengröße Δ P im Schritt 410 gleich der Datengröße P_D gemacht, und die Rest-Impulsdatengröße P_D wird im Schritt 412 gleich Null gemacht. Im Schritt 413a wird beurteilt, ob das Divisions-Flag gesetzt ist. Wenn das Flag zurückgesetzt ist, werden die Impulsdaten Δ P im Schritt 413b zu den integrierten Impulsdaten P_R addiert, ist das Flag jedoch gesetzt, wird im Schritt 413c die Größe 2×Δ P zu P_R addiert, und das Ergebnis wird als neue integrierte Impulsdatengröße P_R verwendet. Diese Datengröße P_R entspricht der angenommenen Anzahl von von dem AFS 13 während der Periode zwischen ansteigenden Flanken des diesmaligen Ausgangssignals des Kurbel­ winkelsensors 17 abgegebenen Impulsen. In den Schritten 414a bis 414c erfolgt die Berechnung entsprechend Gleichung (5). Wenn im einzelnen im Schritt 414a festgestellt wird, daß der Laufzustand ein Zustand sehr niedriger Geschwindigkeit ist, wird folgende Rechnung durchgeführt:

AN₂ = K₂AN₁ + (1-K₂) · P_R.

Dabei finden die diesmalige Lastdatengröße Δ N₂ sowie die letztmalige Lastendatengröße AN₁, berechnet bis zur vorher­ gehenden ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17, als die Mengen der Ansaugluft beim vorgegebenen Kurbelwinkel, sowie die integrierte Impulsdatengröße P_R Anwendung. Wird andererseits in Schritt 414a festgestellt, daß der Laufzustand nicht der Zustand sehr niedriger Geschwindigkeit ist, erfolgt im Schritt 414b die Berechnung:

AN₂ = K₁AN₁ + (1-K₁) · P_R (mit K₁<K₂)

und das Ergebnis wird als eine neue derartige Lastdaten­ größe AN für diesen Zeitpunkt verwendet. Wenn im Schritt 415 die Lastdatengröße AN größer als ein vorgegebener Wert α ist, wird sie im Schritt 416 auf α beschnitten, um zu verhindern, daß die Lastdatengröße AN, verglichen mit dem tatsächlichen Wert, selbst im Maximal-Betriebszustand des Motors zu groß wird. Anschließend wird im Schritt 417 die integrierte Impulsdatengröße P_R gelöscht. Im Schritt 418 erfolgt die Berechnung einer Ansteuerzeit-Datengröße

T₁ = AN · K₁ + T_D

unter Verwendung der Lastdaten AN, des Ansteuerzeit-Trans­ formationskoeffizienten K_I und der Totzeit T_D. Im Schritt 419 wird die Ansteuerzeit-Datengröße T₁ im Zeitgeber 43 gesetzt, und im Schritt 420 wird der Zeitgeber 43 getriggert, wodurch die vier Einspritzdüsen 14 zu einem Zeitpunkt entsprechend der Datengröße T₁ angesteuert werden, um die Unterbrechungsverarbeitung abzuschließen.

Fig. 13 zeigt zeitliche Abläufe zum Zeitpunkt des Löschens des Divisions-Flags in den Verarbeitungen nach den Fig. 8, 10 und 11. In Fig. 13 sind folgende Größen dargestellt: (a) das Ausgangssignal des Teilers 31; (b) das Ausgangssignal des Kurbelwinkelsensors 17; (c) die Rest-Impulsdatengröße P_D, wobei jeder Impuls bei jeder ansteigenden oder abfallenden Flanke des Ausgangssignals des Teilers 31 (ansteigende Flanke des Ausgangsimpulses des AFS 13) auf 156 gesetzt und bei jeder ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17 beispielsweise auf das Ergebnis der Berechnung

P_D₁ = P_D-156×T_S/T_A

verändert wird (dies entspricht der Verarbeitung nach den Schritten 405 bis 412); und (d) Veränderungen der integrierten Impulsdatengröße P_R, die zeigen, auf welche Weise die Rest-Impulsdaten P_D bei jeder ansteigenden oder abfallenden Flanke des Ausgangs-Signals des Teilers 31 integriert werden.

Damit wird im obigen Ausführungsbeispiel der Wert der Konstanten K als ein Korrekturkoeffizient in der Korrekturgleichung für die Ansaugluftmenge in den Verbrennungs­ motor auf K₁ gesetzt, wenn der Laufzustand nicht ein Zustand sehr niedriger Geschwindigkeit ist, und er wird auf einen kleineren Wert K₂ verändert, wenn der Laufzu­ stand ein Zustand sehr niedriger Geschwindigkeit ist, wodurch die Einlaßverzögerung klein gemacht, und die Phase auf die Voreil-Seite gesetzt werden kann. Folglich ist auch das Pulsbreitensignal auf der Voreil-Seite, wie es in Fig. 1 (c) mit (f) dargestellt ist, was im Zusammenhang mit der Vorrichtung nach dem allgemeinen Stand der Technik erläutert wurde. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis kann damit auf die magere Seite gesetzt werden, wenn N_e hoch ist, und auf die fette Seite, wenn N_e niedrig ist, wie es in Fig. 1 (d) mit (h) dargestellt ist. Somit ist es möglich, eine stabile Motordrehzahl zu erzielen.

Im obigen Ausführungsbeispiel wurde die Anzahl der Ausgangsimpulse des AFS 13 zwischen ansteigenden Flanken des Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors 17 gezählt. Dieses Zählen kann jedoch auch zwischen abfallenden Flanken dieses Ausgangssignals erfolgen, oder es kann die Anzahl der Ausgangsimpulse des AFS 13 über mehrere Perioden des Kurbelwinkelsensors 17 gezählt werden. Weiterhin wurde im obigen Ausführungsbeispiel die Anzahl der Ausgangsimpulse des AFS 13 gezählt, es kann jedoch auch die Anzahl der Ausgangsimpulse mit einem Koeffizienten multipliziert werden, der der Ausgangsfrequenz des AFS 13 entspricht. Daneben kann für die Kurbelwinkel-Erfassung ein Zündsignal des Motors 1 statt des Kurbelwinkelsensors 17 verwendet werden. Auch damit läßt sich dieselbe Wirkung erzielen.

Darüber hinaus wurde im obigen Ausführungsbeispiel der Kurbelwinkel AN als Lastdatengröße bei der Beurteilung der Lastbedingung während der Erfassung eines Laufzustands sehr niedriger Geschwindigkeit verwendet. Diese Beurteilung kann jedoch auch auf Grundlage eines EIN/AUS-Zustandes des Leerlaufschalters 23 oder des Öffnungsgrades der Drosselklappe erfolgen. Obwohl im beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel der Koeffizient K während der Erfassung eines Laufzustandes sehr niedriger Geschwindigkeit konstant gemacht wurde, kann der Koeffizient K unter Verwendung der Motordrehzahl, der Last und des Übersetzungsverhältnisses weiter korrigiert werden.

Claims (3)

1. System zur Steuerung der Kraftstoffmenge einer zum Antrieb eines Fahrzeugs dienenden Brennkraftmaschine (Motor 1), mit

• - einem Ansaugluftstromsensor (13) in einem Ansaugrohr (15) der Brennkraftmaschine sowie einem Kurbelwinkelsensor (17) zum Feststellen des Drehwinkels gegenüber einem Kurbelwellen-Totpunkt, wobei eine Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (20) die tatsächlich angesaugte Luftmenge auf der Basis der Ausgangssignale des Ansaugluftstromsensors und des Kurbelwinkelsensors ermittelt,
• - einer Drehzahl-Erfassungseinrichtung zur Feststellung der Drehzahl auf der Grundlage des erfaßten Kurbelwinkels,
• - einer Ansaugluftmengen-Korrektureinrichtung (21) für eine Korrektur des Ausgangssignales der Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (20) durch Ausführen einer arithmetischen Operation unter Verwendung eines vorgegebenen Korrekturkoeffizienten, und
• - einer Korrekturkoeffizienten-Veränderungseinrichtung (22), die den verwendeten Korrekturkoeffizienten ändert, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem bestimmten Zustand befindet,
  • - wobei die Ansaugluftmengen-Korrektureinrichtung (21) eine Verarbeitung unter Verwendung der folgenden arithmetischen Beziehung durchführt: Q_e(n) = K · Q_e(n-1) + (1-K) · Q_a,worin
    Q_a die von der Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (20) erfaßte Luftmenge,
    Q_e(n-1) die zum Zeitpunkt (n-1) bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel angesaugte Luftmenge,
    Q_e(n) die zum Zeitpunkt (n) bei einem vorgegebenen Kurbelwinkel angesaugte Luftmenge, und
    K eine Konstante ist, die als Korrekturkoeffizient in der Ansaugluftmengen-Korrektureinrichtung verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor (19) zur Erfassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist,
• - wobei die Korrekturkoeffizienten-Veränderungseinrichtung (22) als Konstante K für die Ansaugluftmengen-Korrektureinrichtung (21) einen bestimmten Wert K₁ vorgibt, wenn sich das Fahrzeug und die Brennkraftmaschine nicht in einem Zustand geringer Geschwindigkeit und niedriger Drehzahl befinden, und wobei die Korrekturkoeffizienten-Veränderungseinrichtung (22) für die Konstante K einen Wert K₂ vorgibt, der kleiner als der Wert K₁ ist, wenn sich das Fahrzeug und die Brennkraftmaschine in einem Zustand geringer Geschwindigkeit und niedriger Drehzahl befinden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Ansaugluftmengen-Korrektureinrichtung (21) und die Korrekturkoeffizienten-Veränderungseinrichtung (22) eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU 40) mit einem ROM (41) sowie einem RAM (42) aufweisen,
• - die Ansaugluftmengen-Erfassungseinrichtung (20) einen 1/2-Teiler (31), der das erfaßte Ausgangssignal des Ansaugluftstromsensors (13) erhält und auf die Hälfte teilt, ein Exklusiv-ODER-Gatter (32), das eine Exklusiv-ODER-Operation sowohl für das geteilte Ausgangssignal des 1/2-Teilers (31) als auch für ein Ausgangssignal auf der Grundlage eines von der CPU (40) gelieferten Kurbelwinkels durchführt, sowie einen Zähler (33) aufweist, um die Periode zwischen abfallenden Flanken des Ausgangssignals des Exklusiv-ODER-Gatters (32) zu zählen, und
• - die Drehzahl-Erfassungseinrichtung eine Wellenform-Korrekturschaltung (36) zum Formen der Wellenform des erfaßten Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors (17) sowie einen Zähler (37) aufweist, der das Ausgangssignal der Wellenform-Korrekturschaltung (36) erhält und die Periode zwischen ansteigenden Flanken des erfaßten Ausgangssignals des Kurbelwinkelsensors (17) zählt.