DE3914654A1 - Einrichtung zur ueberwachung einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine, wobei der Atmosphärendruck ohne Verwendung eines Atmosphärendrucksensors meßbar ist.

Bisher werden Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine bzw. eines Motors elektronisch auf der Grundlage von Parametern wie der Motorendrehzahl, dem Druck im Ansaugkrümmer, dem Drosselklappenöffnungsgrad, dem Atmosphärendruck usw. überwacht. Der Druck in dem an die Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer auf der Abstromseite einer Drosselklappe, die in Verbindung mit einem Gaspedal zur Begrenzung der Luftansaugmenge in den Motor verstellbar ist, wird von einem Drucksensor als Absolutdruck gemessen. Der Atmosphärendruck wird von einem gesondert vorgesehenen Atmosphärendrucksensor gemessen.

Die konventionelle Überwachungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine hat daher den Nachteil hoher Herstellungskosten, da zusätzlich zum Drucksensor ein Atmosphärendrucksensor benötigt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Überwachungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei der Atmosphärendruck exakt meßbar ist, ohne daß ein Atmosphärendrucksensor verwendet wird, und wobei die Herstellungskosten niedrig sind.

Die Einrichtung nach der Erfindung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine mit einem Drosselklappensensor, der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe zur Begrenzung der Ansaugluftmenge zu einem Motor mißt, einem Drucksensor, der einen Druck in einem eine Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer auf der Abstromseite der Drosselklappe als Absolutdruckwert mißt, und einem Drehzahlmesser, der die Drehzahl des Motors mißt, ist gekennzeichnet durch eine Zonenerkennungseinheit, die vom Drosselklappensensor ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal und vom Drehzahlmesser ein Motordrehzahlsignal empfängt, um zu erkennen, daß die Werte dieser Signale in eine Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die durch eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Öffnungsgrad bestimmt ist, durch die ein Druckverlust in der Luftansaugleitung einen Sollwert hat bzw. unter diesem liegt, und eine Verarbeitungseinheit, die von der Zonenerkennungseinheit ein Erkennungssignal empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewerts zu dem Drucksignal vom Drucksensor errechnet.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine mit einem Drosselklappensensor, der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe zur Begrenzung der Ansaugluftmenge zu einem Motor mißt, einem Drucksensor, der einen Druck in einem an eine Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer auf der Abstromseite der Drosselklappe als Absolutdruckwert mißt, und einem Drehzahlmesser, der die Drehzahl des Motors mißt, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber, der vom Drosselklappensensor ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal und vom Drehzahlmesser ein Drehzahlsignal empfängt und bestimmt, ob eine Zeitdauer, in der diese Signalwerte ständig in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die durch den Drosselklappenöffnungsgrad und die Motordrehzahl bestimmt ist, bei denen ein Druckverlust in der Luftansaugleitung einen Sollwert hat bzw. unter diesem liegt, einen vorbestimmten Wert erreicht, und eine Verarbeitungseinheit, die vom Zeitgeber ein Erkennungssignal empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewerts zu dem Drucksensor abgegebenen Drucksignal errechnet.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine mit einem Drosselklappensensor, der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe zur Begrenzung der Ansaugluftmenge zu einem Motor mißt, einem Drucksensor, der einen Druck in einem an eine Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer auf der Abstromseite der Drosselklappe als Absolutdruckwert mißt, und einem Drehzahlmesser, der die Drehzahl des Motors mißt, gekennzeichnet durch eine Kraftstoffmengen-Verstelleinheit zur Verstellung der dem Motor zuzuführenden Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors, einen Zeitgeber, der erkennt, daß eine Zeitdauer, in der die Signalwerte ständig in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die durch den Drosselklappen-Öffnungsgrad und die Motordrehzahl bestimmt ist, durch die ein Druckverlust in der Luftansaugleitung einen Sollwert hat bzw. unter diesem liegt, einen vorbestimmten Wert erreicht, eine Verarbeitungseinheit, die ein Erkennungssignal vom Zeitgeber empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewerts zu dem vom Drucksensor gelieferten Drucksignal errechnet, wobei die Kraftstoffmengen-Verstelleinheit die Kraftstoffmenge erhöht, wenn eine Anreicherungs-Betriebsart erkannt wird, in der das Ausgangssignal des Drucksensors höher als ein Vorgabewert ist, der um einen vorbestimmten Wert unter dem Atmosphärendruckwert liegt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine gekennzeichnet durch einen Drosselklappensensor, der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe zur Begrenzung einer einem Motor zugeführten Hauptluftstrommenge mißt, eine Schalteinheit, die eine die Drosselklappe umgehende Bypaßleitung öffnet bzw. schließt, einen Drucksensor, der einen Druck in einem an die Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer der Abstromseite der Bypaßleitung als Absolutdruckwert mißt, einen Drehzahlmesser, der eine Drehzahl des Motors mißt, eine Zonenerkennungseinheit, die vom Drosselklappensensor ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal vom Drehzahlmesser ein Motordrehzahlsignal empfängt, um zu erkennen, daß eine Zeitdauer, in der diese Signalwerte ständig in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, durch die ein Druckverlust in der Luftansaugleitung einen Sollwert hat bzw. darunter liegt, einen vorbestimmten Wert erreicht, eine Verarbeitungseinheit, die von der Zonenerkennungseinheit ein Erkennungssignal empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewertes zu dem vom Drucksensor ausgegebenen Drucksignal errechnet, und eine Steuereinheit zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Schalteinheit auf der Grundlage eines Vergleichs des Atmosphärendruck-Meßwerts mit einem vorher bestimmten Wert.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Überwachungseinrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Überwachungseinheit von Fig. 1;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm der Operation einer CPU in der Überwachungseinheit;

Fig. 4 eine grafische Darstellung einer Atmosphärendruck-Meßzone;

Fig. 5 die Beziehung zwischen der Motordrehzahl und dem Druckverlust im Luftansaugsystem;

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm der Operation einer CPU für ein zweites Ausführungsbeispiel der Überwachungseinheit nach der Erfindung;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm der Operation einer CPU der Überwachungseinheit bei Anwendung zur Verstellung der Kraftstoffzufuhr zu einem Motor;

Fig. 8 ein Diagramm, das eine Betriebsart einer Brennkraftmaschine zeigt;

Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Überwachungseinrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm der Operation einer CPU der Überwachungseinrichtung nach Fig. 9.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 umfaßt eine in einem Kraftfahrzeug montierte Brennkraftmaschine bzw. einen Motor 1, einen Ansaugkrümmer 2, einen Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung, der mit einer aufstrom befindlichen Öffnung des Ansaugkrümmers 2 verbunden ist und zusammen mit dem Ansaugkrümmer 2 eine Luftansaugleitung bildet, einen Luftfilter 3, der an einer Einlaßöffnung des Hauptteils 2 A der Luftansaugleitung vorgesehen ist, und eine Einspritzdüse zur Kraftstoffzuführung in den Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung.

Eine Drosselklappe 5 ist im Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung vorgesehen, so daß der Öffnungsgrad für die Luftansaugleitung so verstellbar ist, daß die dem Motor 1 zuzuführende Luftmenge verstellbar ist; ein Drosselklappensensor 5 A, z. B. ein Potentiometer, wirkt mit der Drosselklappe zusammen und erzeugt aufgrund des Drosselklappenöffnungsgrads eine analoge Spannung; ein Drucksensor 6 ist im Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung abstromseitig von der Drosselklappe 5 angeordnet und mißt den Druck P im Ansaugkrümmer als Absolutdruck und erzeugt ein den Druck darstellendes Signal, dessen Größe dem gemessenen Druck entspricht.

Ferner sind vorgesehen ein Kühlwassertemperatursensor 7, der die Kühlwassertemperatur WT des Motors 1 mißt, ein Auspuffkrümmer 8 im Motor 1, ein Mischungsverhältnissensor 9, der die Sauerstoffkonzentration in dem durch den Auspuffkrümmer 8 strömenden Abgas mißt, ein Dreiwegekatalysator 10, eine Zündspule 11, die einer Zündkerze (nicht gezeigt) des Motors 1 eine Hochspannung zuführt, und ein Zündschalter 12 zum Ein-Ausschalten der Zündspule 11.

Eine Überwachungseinheit 13 empfängt Signale, die verschiedenen durch Messen von Zuständen im Motor 1 gewonnenen Parametern entsprechen, und führt auf der Grundlage dieser Parameter verschiedene Bestimmungs- und Rechenvorgänge aus, so daß eine Kraftstoffeinspritzmenge und ein Atmosphärendruckwert errechnet werden, um die Überwachung des Motors durchzuführen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird die Auslegung der Überwachungseinheit 13 erläutert. Dabei sind in Fig. 2 vorgesehen ein Mikrocomputer 100 mit einer CPU 200 zur Ausführung einer Folge von Schritten, die in Fig. 3 gezeigt sind ein Zähler 201, ein Zeitgeber 202, der eine Umdrehungsperiode des Motors 1 mißt, ein Analog-Digital-Wandler 203, der ein Analogsignal in ein Digitalsignal wandelt, ein Eingabebaustein 204, der zu übertragende Digitalsignale empfängt, ein nichtflüchtiger RAM 205, der als Arbeitsspeicher dient, ein ROM 206, in dem die Schrittfolge entsprechend Fig. 3 in Programmform sowie der untere Grenzwert R _A (N _E ) einer Atmosphärendruck-Meßzone (die noch erläutert wird), und zwar als Beziehung zwischen der Motordrehzahl N _E und dem Drosselklappenöffnungsgrad, und verschiedene Daten für Rechen- und Bestimmungsvorgänge, z. B. Vorgabewerte zum Ausgleich von Druckverlusten (noch zu erläutern), gespeichert sind, einen Ausgabebaustein 207 zur Erzeugung eines Signals, z. B. eines Signals der durch Berechnung gewonnenen Kraftstoffeinspritzmenge, und einen gemeinsamen Bus 208, der die vorgenannten Komponenten miteinander verbindet.

Die Überwachungseinheit 13 hat eine erste Eingangsschnittstelle 101, die mit dem Verbindungspunkt zwischen einem primärspulenseitigen Anschluß der Zündspule 11 und dem Kollektor eines Schalttransistors für den Zündschalter 12 verbunden ist und ein Signal z. B. zur Motordrehzahlmessung zum Mikrocomputer 100 liefert, ferner eine zweite Eingangsschnittstelle 102, die analoge Ausgangssignale des Drosselklappensensors 5 A, des Drucksensors 6, des Kühlwassersensors 7 und des Mischungsverhältnissensors 9 an den Analog-Digital-Wandler 203 liefert, ferner eine dritte Eingangsschnittstelle 103, die verschiedene weitere Signale empfängt, eine Ausgangsschnittstelle 104, die ein die einzuspritzende Kraftstoffmenge bezeichnendes Signal, das vom Ausgabebaustein 207 kommt, an die Einspritzdüse 4 in Form eines Impulssignals mit einer Impulsdauer ausgibt, einen ersten Leistungskreis 105, der mit der positiven Seite einer Batterie 15, deren negative Klemme geerdet ist, über einen Zündschlüsselschalter 14 verbunden ist, so daß dem Mikrocomputer 100 Spannung zuführbar ist, und einen zweiten Leistungskreis 106, der mit der positiven Seite der Batterie 15 verbunden ist und den RAM 205 mit Spannung versorgt.

Fig. 4 zeigt als schraffierten Bereich eine Atmosphärendruck-Meßzone, wobei auf der Abszisse die Motordrehzahl N _E und auf der Ordinate der Drosselklappenöffnungsgrad R aufgetragen ist. Die unteren Grenzwerte R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone sind als Beziehung zwischen dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Motordrehzahl N _E angegeben. Mit steigender Motordrehzahl N _E nimmt der Drosselklappenöffnungsgrad R größere Werte an. Die Daten der unteren Grenzwerte werden vorher in Form einer Map im ROM 206, und zwar bezogen auf die jeweils der Motordrehzahl N _E entsprechenden Werte des Drosselklappenöffnungsgrades, gespeichert. Die Atmosphärendruck-Meßzone liegt zwischen oberen Grenzwerten, die bei vollständig geöffneter Drosselklappen, z. B. bei einem Öffnungsgrad von 80°, erhalten werden, und den unteren Grenzwerten R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone. In dieser Zone werden Druckverluste klein. D. h., die Druckverluste in der Luftansaugleitung abstromseitig von der Drosselklappe 5 sind kleiner als Δ P _A (Δ P _A ist z. B. 20 mmHg), wie Fig. 5 zeigt.

In Fig. 5, die Druckverluste im Luftansaugsystem zeigt, ist auf der Abszisse die Motordrehzahl N _E und auf der Ordinate der Druckverlust Δ P _B im Luftansaugsystem aufgetragen. Bei einem Druckverlust Δ P _B =0 stimmt der Druck P im Ansaugkrümmer mit dem Atmosphärendruck überein. Wenn der Drosselklappenöffnungsgrad R auf der die unteren Grenzwerte R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone bezeichnenden Kurve liegt, kann der Druckverlust durch eine Gerade L₁ dargestellt werden, d. h., Δ P _B =Δ P _A , so daß der Druckverlust konstant ist. Der Wert von Δ P _A wird vorher im ROM 206 als Vorgabewert (Δ P _A ×1/2) gespeichert zum Ausgleich der Druckverlustkomponente in der Luftansaugleitung abstrom der Drosselklappe 5. Wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, steigt der Druckverlust Δ P _B von nahezu Null mit steigender Motordrehzahl N _E an und nähert sich dadurch dem Druckverlust Δ P _A , der durch die Kurve L₂ dargestellt ist. Wenn die Drosselklappe so geöffnet ist, daß der Öffnungsgrad der Motordrehzahl in der Atmosphärendruck-Meßzone entspricht, liegen die Werte des Druckverlustes zwischen der Geraden L₁ und der Kurve L₂.

Nachstehend wird die von der CPU 200 im Mikrocomputer 100 ausgeführte Operation erläutert.

Wenn der Zündschlüsselschalter 14 aktiviert wird, wird dem ersten Leistungskreis 105 von der Batterie 15 eine Spannung zugeführt. Der erste Leistungskreis 105 liefert eine unveränderliche Spannung von z. B. 5 V an den Mikrocomputer 100, so daß die Überwachungseinheit 13 aktiviert wird. Dann wird für jede vorbestimmte Zeitdauer ein Unterbrechungsroutine-Ablauf entsprechend Fig. 3 ausgeführt.

In Schritt 300 wird die Drehzahl N _E des Motors 1 auf der Grundlage der vom Zeitgeber 202, der die Umdrehungsperiode des Motors mißt, erkannten Information errechnet, und der errechnete Wert der Drehzahl N _E wird im RAM 205 gespeichert. Der Zeitgeber 202 mißt die Zeit vom letzten Zündvorgang bis zum momentanen Zündvorgang als eine Umdrehungsperiode des Motors, indem er ein Zündsignal durch die erste Eingangsschnittstelle 101 empfängt, wobei dieses Zündsignal erzeugt wird, wenn die Zündspule 12 vom EIN- in den AUS-Zustand umschaltet. Der Meßwert wird im RAM 205 gespeichert.

In Schritt 301 wird vom Drucksensor 6 durch die zweite Eingangsschnittstelle 102 und den A-D-Wandler 203 ein Drucksignal abgenommen, das den Druck P im Ansaugkrümmer bezeichnet. Ferner wird ein dem Öffnungsgrad R der Drosselklappe entsprechendes Signal vom Drosselklappensensor 5 A über die zweite Eingangsschnittstelle 102 und den A-D-Wandler 203 abgenommen, und die jeweils erhaltenen Werte werden im RAM 205 gespeichert.

In Schritt 302 wird der Füllungsgrad C _EV der Zylinder, der aus dem Druck P im Ansaugkrümmer und der Motordrehzahl N _E bestimmt wird, errechnet. Dann wird in Schritt 303 die Dauer T _PWO eines Einspritzmengen-Grundimpulses errechnet unter Anwendung der Gleichung T _PWO =K×P×C _EV errechnet, wobei K ein Koeffizient ist. In Schritt 304 wird bestimmt, ob ein Zustand zur Rückführung eines Mischungsverhältnisses besteht, und zwar aufgrund der Bestimmung, ob der Mischungsverhältnissensor 9 aktiv ist, ob sich also das Ausgangssignal des Mischungsverhältnissensors 9 innerhalb einer vorbestimmten Zeit ändert, oder ob sich der vom Kühlwassertemperatursensor 7 gemessene Wert der Kühlwassertemperatur WT ändert.

Wenn der Rückführungszustand besteht, so daß in Schritt 304 eine Rückführungsregelung genützt werden kann, wird in Schritt 305 eine Berechnung einer Rückführungs-Korrekturzeit C _FB ausgeführt, und zwar unter Anwendung einer PI-Regelung aufgrund des Ausgangssignals des Mischungsverhältnissensors 9.

Wenn dagegen der Zustand der Rückführung nicht besteht, wenn also in Schritt 304 eine offene Schleife festgestellt wird, wird in Schritt 306 die Korrekturzeit C _FB mit 1 vorgegeben. Nach den Schritten 305 und 306 wird bestimmt, ob der Wert des Drosselklappenöffnungsgrads, der durch ein aus dem RAM 205 entnommenes Signal gegeben ist, höher als der der Drehzahl N _E entsprechende untere Grenzwert R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone ist, der durch ein Signal vom ROM 206 gewonnen ist. Es wird also bestimmt, ob der Drosselklappenöffnungsgrad in die Atmosphärendruck-Meßzone fällt.

Wenn in Schritt 307 R R _A (N _E ), wenn also der Öffnungsgrad R in die Atmosphärendruck-Meßzone fällt, wird Schritt 308 ausgeführt. In Schritt 308 wird ein Wert errechnet, der einen Atmosphärendruck P _A bezeichnet, der durch den Druck P im Ansaugkrümmer und den Druckverlust Δ P _A beim unteren Grenzwert der Atmosphärendruck-Meßzone von Fig. 5 bestimmt ist, und der so gewonnene Wert wird im RAM 205 gespeichert. Bei dem Rechenvorgang wird eine Gleichung P _A =P + Δ P _A ×1/2 verwendet, wobei ein P entsprechender Wert aus dem RAM 205 und ein Δ P _A ×1/2 entsprechender Vorgabewert aus dem ROM 206 entnommen wird.

Wenn dagegen in Schritt 307 R<R _A (N _E ), wenn also der Drosselklappenöffnungsgrad außerhalb der Atmosphärendruck-Meßzone liegt, oder Schritt 308 beendet ist, wird Schritt 309 durchgeführt. In Schritt 309 wird die Dauer T _PW des Einspritzmengen-Grundimpulses errechnet durch Multiplikation der aus dem RAM 205 entnommenen Grundimpulsdauer T _PWO mit der Korrekturzeit C _FB :

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel können die Daten der unteren Grenzwerte R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone durch Verwendung der Motordrehzahl N _E als Funktion gewonnen werden. Außerdem kann der Druckverlust Δ P _A aufgrund der Motordrehzahl N _E ohne Festlegung des Werts geändert werden, und der Vorgabewert Δ P _A ×1/2 kann unter Nutzung der Motordrehzahl N _E als Funktion gewonnen werden.

Wenn also bei diesem Ausführungsbeispiel sowohl der Drosselklappenöffnungsgrad als auch die Motordrehzahl in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, wird ein Atmosphärendruckwert errechnet durch Addition eines Vorgabewerts zu einem Drucksignal vom Drucksensor, der den Druck im Ansaugkrümmer mißt. Infolgedessen kann der Atmosphärendruck exakt gemessen werden, ohne daß ein Atmosphärendrucksensor benötigt wird. Außerdem können die Herstellungskosten der Einrichtung gesenkt werden.

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Überwachungseinrichtung erläutert.

Die Ausbildung des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht derjenigen des ersten nach den Fig. 1 und 2, wobei nur die Funktion eines ROM 206 von Fig. 2 unterschiedlich ist. Der ROM 206 speichert eine Schrittfolge in Programmform, wie Fig. 6 zeigt, ferner die Daten der unteren Grenzwerte R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone als Beziehung zwischen dem Drosselklappenöffnungsgrad und der Motordrehzahl N _E ebenso wie in Fig. 4 und ferner Daten für Rechen- und Bestimmungsvorgänge wie einen Vorgabewert zum Ausgleich der Druckverlustkomponente ebenso wie in Fig. 5.

Die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels der Überwachungseinrichtung wird unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von Fig. 6 sowie auf die Fig. 1 und 2 erläutert. Dabei ist in Fig. 6 die Beschreibung der Schritte 400-407 die gleiche wie diejenige der Schritte 300-307 des ersten Ausführungsbeispiels; die Beschreibung beginnt daher mit Schritt 408.

Wenn in Schritt 407 R<R _A (N _E ), d. h., wenn der Drosselklappenöffnungsgrad außerhalb der Atmosphärendruck-Meßzone liegt, dann wird in Schritt 408 eine Zeit TM im Zähler 201 auf 0 rückgesetzt.

Wenn andererseits in Schritt 407 R≧R _A (N _E ), wenn also der Drosselklappenöffnungsgrad R entsprechend einer Motordrehzahl N _E in der Atmosphärendruck-Meßzone liegt, wird der Zähler 201 für eine vorbestimmte Zeit aufwärtsgezählt, und dann wird Schritt 410 durchgeführt.

In Schritt 410 wird die vom Zähler 201 gezählte Zeit TM ausgelesen, und es wird bestimmt, ob die Zeit TM höher als eine aus dem ROM 206 entnommene vorbestimmte Zeit TM₀ ist, ob also eine Periode, in der die Signale des Drosselklappenöffnungsgrads R und der Motordrehzahl N _E kontinuierlich in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, eine vorbestimmte Zeit erreicht. Wenn TM≧TM₀, was bedeutet, daß der Druck P im Ansaugkrümmer in der Atmosphärendruck-Meßzone einen stabilen Zustand hat, wird Schritt 411 ausgeführt. In Schritt 411 wird ein Atmosphärendruckwert P _A , der durch den Druck P im Ansaugkrümmer und den Druckverlust Δ P _A an der Untergrenze der Atmosphärendruck-Meßzone bestimmt ist, errechnet, und der so ermittelte Wert wird im RAM 205 gespeichert. Bei dem Rechenvorgang wird eine Gleichung P _A = P + Δ P _A ×1/2 verwendet, wobei ein Signal des Druckwerts P aus dem RAM 205 und ein Signal des Vorgabewerts Δ P _A ×1/2 aus dem ROM 206 entnommen wird.

Wenn in Schritt 410 TM TM₀, oder wenn in Schritt 411 die Berechnung von P _A = P + Δ P _A ×1/2 beendet wird, wird in Schritt 412 die Dauer T _PW des Einspritzmengen-Grundimpulses durch Multiplikation der Dauer T _PWO des Grundimpulses mit einer Korrekturdauer C _FB errechnet.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird erkannt, daß eine Zeitdauer, in der ein Druckwert im Ansaugkrümmer und ein Motordrehzahlwert in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, einen vorbestimmten Wert erreicht, und es wird ein Atmosphärendruckwert errechnet durch Addition eines Vorgabewertes zu einem Drucksignal vom Drucksensor unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Druck im Ansaugkrümmer stabil wird. Infolgedessen kann ein exakter Atmosphärendruck gemessen werden, und die Herstellungskosten der Einrichtung können vermindert werden, weil kein Atmosphärendrucksensor benötigt wird.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Überwachungseinrichtung, bei der das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Kraftstoffmengenverstellung eingesetzt wird. Die Kraftstoffüberwachungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sie mittels eines Zeitgebers bestimmt, daß ein Druck im Ansaugkrümmer in der Atmosphärendruck-Meßzone stabil ist; dann wird in einer Verarbeitungseinheit ein Atmosphärendruck errechnet durch Korrektur des Wertes eines Drucksignals vom Drucksensor auf der Basis des vom Zeitgeber bestimmten Drucks, und es wird eine Anreicherungs-Betriebsart bestimmt unter Nutzung des errechneten Atmosphärendruckwertes, so daß eine dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge verstellt wird.

In den Fig. 7a und 7b, die die Funktionsweise dieser Ausführungsform zeigen, entsprechen die Schritte 500-511 jeweils den Schritten 400-411 von Fig. 6, die die Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels verdeutlichen; diese Schritte werden daher nicht nochmals erläutert.

In Schritt 512 wird bestimmt, ob sich der Motor 1 in einer Startbetriebsart befindet. Wenn eine durch ein Drehzahlsignal aus dem RAM gewonnene Motordrehzahl N _E niedriger als eine Motordrehzahl N₁ (Fig. 8) ist, fällt die gemessene Motordrehzahl in die Startbetriebsart. Wenn dies nicht der Fall ist, wird in Schritt 513 aus dem RAM 205 ein Atmosphärendruckwert ausgelesen, der einem Atmosphärendruck P _A entspricht, und aus dem RAM 206 wird ein Vorgabewert ausgelesen, der einem vorbestimmten Druck Δ P _E entspricht, so daß der untere Grenzdruck P₀ der Anreicherungs-Betriebsart entsprechend Fig. 8 errechnet wird durch Anwendung einer Gleichung P=P _A -Δ P _E , um dadurch einen Druckgrenzwert des unteren Grenzdruckes P₀ der Anreicherungs-Betriebsart zu gewinnen. Dann wird in Schritt 514 bestimmt, ob ein Druck P im Ansaugkrümmer, der aus dem RAM 205 entnommen ist, höher als der untere Grenzdruck P₀ der Anreicherungs-Betriebsart ist, ob also der Druck P im Ansaugkrümmer sich in der Anreicherungs-Betriebsart befindet. Wenn er in Schritt 514 in die Anreicherungs-Betriebsart fällt, wird in Schritt 515 die Dauer T _PW des Einspritzimpulses errechnet durch Multiplikation sämtlicher Größen, und zwar der Grundimpulsdauer T _PWO und dem aus dem RAM 205 ausgelesenen Rückführungs-Korrekturwert C _FB und eines aus dem ROM 206 entnommenen Anreicherungskoeffizienten C _ER der Anreicherungs-Betriebsart. Wenn andererseits in Schritt 512 die Startbetriebsart festgestellt wird, wird in Schritt 517 die Impulsdauer T _PW des Einspritzimpulses errechnet durch Multiplikation der Grundimpulsdauer T _PWO mit einer Korrekturzeit C _ST der Startbetriebsart. Wenn festgestellt wird, daß keine Anreicherungs-Betriebsart, sondern eine Fahrbetriebsart vorliegt, in der eine Mischungsverhältnis-Rückführungsregelung durchführbar ist, wird in Schritt 516 die Impulsdauer T _PW des Einspritzimpulses errechnet durch Multiplikation der Grundimpulsdauer T _PWO aus dem RAM 205 mit einer Rückführungs-Korrekturzeit C _FB . Wenn Schritt 515 oder Schritt 516 beendet ist, wird der nächste Schritt durchgeführt.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird die Motordrehzahl zur Bestimmung der Startbetriebsart genützt. Die vom Kühlwassertemperatursensor 7 gemessene Kühlwassertemperatur WT kann jedoch zusätzlich zur Motordrehzahl für die Bestimmung der Startbetriebsart herangezogen werden.

Ferner kann der vorbestimmte Druck Δ P _E ein unveränderlicher Wert oder eine vor der Motordrehzahl abhängige Variable sein.

Der Druckverlust Δ P _A kann der Motordrehzahl entsprechen, oder der untere Grenzwert R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone kann eine Funktion sein, die die Motordrehzahl als Variable verwendet.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird also erkannt, daß die Motordrehzahl und der Drosselklappenöffnungsgrad während einer vorbestimmten Zeitdauer ständig in der Atmosphärendruck-Meßzone liegen; es wird ein Atmosphärendruckwert errechnet durch Addition eines Vorgabewerts zu einem Drucksignal vom Drucksensor, der den Druck im Ansaugkrümmer als Absolutdruckwert mißt; der Drucksignalpegel wird mit einem Vorgabewert verglichen; und wenn der Pegel des Drucksignals höher als der in die Anreicherungs-Betriebsart fallende Vorgabewert ist, wird die dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge erhöht. Somit kann also eine Überwachungseinrichtung zur hochgenauen Verstellung der Kraftstoffzufuhr mit geringem Herstellungsaufwand erhalten werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der Überwachungseinrichtung, bei der das zweite Ausführungsbeispiel zur Regelung des Leerlaufbetriebs des Motors dient. Insbesondere zeichnet sich diese Ausführungsform dadurch aus, daß sie eine Bypaßleitung auf-zu-regelt, wenn sich der Motor im Leerlaufbetrieb befindet.

Fig. 9 zeigt den Aufbau dieses Ausführungsbeispiels, wobei dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 dieselben bzw. entsprechende Teile bezeichnen, die daher nicht nochmals erläutert werden.

Eine Bypaßleitung 16 verbindet die Aufstromseite der Drosselklappe 5 mit deren Abstromseite im Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung; in der Bypaßleitung 16 ist ein Magnetventil 17 zum Öffnen und Schließen der Leitung angeordnet; ferner ist am Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung an der Abstromseite der Bypaßleitung 16 ein Drucksensor 18 angeordnet, so daß ein Druck P im Ansaugkrümmer als Absolutdruckwert gemessen wird, um dadurch ein Drucksignal zu gewinnen, dessen Größe einem Meßdruck entspricht.

Eine Überwachungseinheit 13 ist so ausgelegt, daß sie verschiedene Motorparameter empfängt, um verschiedene Bestimmungs- und Rechenvorgänge unter Nutzung vorher gespeicherter Daten oder von Vorgabedaten durchzuführen und die Einspritzdüse 4, das Magnetventil 17 usw. zu überwachen.

Der Schaltungsaufbau der Überwachungseinheit 13 entspricht demjenigen von Fig. 2, wobei der Mikrocomputer die CPU 200 zur Ausführung eines Ablaufs entsprechend Fig. 10, den ROM 206, der den Ablauf in Programmform sowie weitere Daten zu Vergleichs-, Bestimmungs- und Rechenzwecken speichert, und den Ausgabebaustein 207 zur Ausgabe von Steuersignalen für die Kraftstoffeinspritzmenge, das Magnetventil 17 usw. enthält.

Nachstehend wird die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels erläutert.

Außenluft wird in den Motor 1 durch den Luftfilter 3, den Hauptteil 2 A der Luftansaugleitung und den Ansaugkrümmer 2 in einer dem Öffnungsgrad der Drosselklappe 5 entsprechenden Menge zusammen mit von der Einspritzdüse 4 abgegebenem Kraftstoff angesaugt. Außerdem wird dem Motor 1 durch die Bypaßleitung 16 Luft zugeführt, wenn das Magnetventil 17 betätigt ist und die Bypaßleitung 16 öffnet. Nach dem Luftansaugvorgang werden im Motor 1 wohlbekannte Abläufe durchgeführt. Zur Gemischzündung wird der Zündschalter 12 betätigt, so daß einer Zündkerze (nicht gezeigt) des Motors 1 von der Zündspule 11 eine Hochspannung zugeführt wird, um die Zündung auszulösen. Abgas strömt durch den Auspuffkrümmer 8 und wird vom Dreiwegekatalysator 10 gereinigt. Der Motor 1 wird durch die sich ständig wiederholenden Abläufe betrieben.

Unter Bezugnahme auf den Ablaufplan von Fig. 10 werden die Operationen der Überwachungseinheit 13 erläutert. Dabei entsprechen die Schritte 600-606 den Schritten 300-306 und werden daher nicht nochmals beschrieben.

Wenn Schritt 605 oder Schritt 606 beendet ist, wird in Schritt 607 die Impulsdauer T _PW des Einspritzimpulses errechnet unter Anwendung einer Gleichung T _PW = T _PWO × C _FB , und das Resultat wird im RAM 205 gespeichert. In Schritt 608 wird bestimmt, ob ein Drosselklappenöffnungsgrad R, der durch ein entsprechendes aus dem RAM 205 entnommenes Signal gegeben ist, höher als der aus dem ROM 206 ausgelesene untere Grenzwert R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone ist, wobei der untere Grenzwert der durch ein Drehzahlsignal dargestellten Drehzahl N _E entspricht. Es wird also bestimmt, ob der gemessene Drosselklappenöffnungsgrad R und die gemessene Motordrehzahl N _E in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die dem schraffierten Bereich in Fig. 4 entspricht. Wenn R<R _A (N _E ), d. h., wenn einer oder beide Werte außerhalb der Atmosphärendruck-Meßzone liegen, wird in Schritt 609 ein Zählwert des Zählers 201, d. h., eine Zeit TM, auf 0 rückgesetzt. Wenn dagegen R<R _A (N _E ), wenn also ein Wert oder beide Werte innerhalb der Atmosphärendruck-Meßzone liegen, wird Schritt 610 ausgeführt.

In Schritt 610 wird der Zähler 201 bzw. die Zeit TM aufwärtsgezählt. In Schritt 611 wird bestimmt, ob die Zeit TM einem vorbestimmten Wert TM₀ entspricht. Wenn TM≧TM₀, d. h., wenn der Wert von TM gleich oder höher als der vorbestimmte Wert ist, wird in Schritt 612 ein Meßwert des Atmosphärendrucks P _A errechnet unter Anwendung einer Gleichung P _A = P + Δ P _A ×1/2. Für den Rechenvorgang wird ein den Druck P im Ansaugkrümmer bezeichnender Wert aus dem RAM 205 ausgelesen, und Δ P _A ×1/2 entsprechender Wert wird aus dem ROM 206 ausgelesen.

Nach Ausführung von Schritt 609, oder wenn TM<TM₀ in Schritt 611, oder wenn der Ablauf von Schritt 612 beendet ist, wird in Schritt 613 bestimmt, ob der durch Berechnung gewonnene Atmosphärendruck P _A niedriger als ein vorgegebener Druck P _A0 ist, d. h. ob der den Atmosphärendruck P _A darstellende Meßwert niedriger als ein Vorgabewert ist. Wenn P _A <P _A0, wenn also der errechnete Atmosphärendruck P _A niedriger als der vorbestimmte Druck P _A0 ist, bedeutet dies, daß die Dichte der Atmosphärenluft gering ist, und es wird in Schritt 614 das Magnetventil 17 durch den Ausgabebaustein 207 und die Ausgangsschnittstelle 104 geöffnet, um dadurch die Bypaßleitung 16 zu öffnen. Wenn dagegen P _A ≧P _A0, was bedeutet, daß die Außenluftdichte genügt, so wird in Schritt 615 das Magnetventil 17 geschlossen, um die Bypaßleitung 16 zu schließen. Dann wird der nächste Schritt ausgeführt.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Öffnen bzw. Schließen der Bypaßleitung 16 im Leerlauf des Motors 1 in wirksamer Weise durchgeführt, und der Drosselklappenöffnungsgrad 5 wird in bezug auf den Leerlaufbetrieb bestimmt. Unter diesen Bedingungen wird die Bypaßleitung 16 von dem Magnetventil 17 auf der Grundlage der Atmosphärendruckbedingungen geöffnet bzw. geschlossen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die untere Grenze R _A (N _E ) der Atmosphärendruck-Meßzone eine Funktion der Motordrehzahl N _E sein. Ferner kann der untere Grenzwert Δ P _A des Druckverlustes eine Variable sein, um der Motordrehzahl N _E zu entsprechen.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird also, wenn die Motordrehzahl und der Drosselklappenöffnungsgrad für eine vorbestimmte Zeitdauer in der angegebenen Atmosphärendruck-Meßzone liegen, ein Meßwert des Atmosphärendrucks errechnet durch Addition eines Vorgabewerts zu einem Drucksignal vom Drucksensor, der den Druck im Ansaugkrümmer mißt, so daß die die Drosselklappe umgehende Bypaßleitung je nachdem, ob der gemessene Atmosphärendruck unter einem vorbestimmten Wert liegt, geöffnet bzw. geschlossen wird. Der Aufbau der Überwachungseinrichtung kann daher einfach sein, und die Herstellungskosten können vermindert werden.

Claims (10)

1. Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine, mit

• - einem Drosselklappensensor (5 A), der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe (5) zur Begrenzung der Ansaugluftmenge zu einem Motor (1) mißt,
• - einem Drucksensor (6), der einen Druck in einem an eine Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer (2) auf der Abstromseite der Drosselklappe als Absolutdruckwert mißt, und
• - einem Drehzahlmesser, der die Drehzahl des Motors mißt,

gekennzeichnet durch

• - eine Zonenerkennungseinheit, die vom Drosselklappensensor (5 A) ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal (R) und vom Drehzahlmesser ein Motordrehzahlsignal (N _E ) empfängt, um zu erkennen, daß die Werte dieser Signale in eine Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die durch eine Beziehung zwischen der Motordrehzahl (N _E ) und dem Öffnungsgrad (R) bestimmt ist, wodurch ein Druckverlust in der Luftansaugleitung (2) auf einen Sollwert oder einen Wert kleiner als dieser gebracht wird, und
• - eine Verarbeitungseinheit (200), die von der Zonenerkennungseinheit ein Erkennungssignal empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewertes zu dem Drucksignal vom Drucksensor (6) errechnet.

2. Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1,
gekennzeichnet durch

• - einen Zeitgeber (202), der vom Drosselklappensensor (5 A) ein Drosselklappen-Öffnungsgradsignal (R) und vom Drehzahlmesser ein Drehzahlsignal (N _E ) empfängt und feststellt, ob eine Zeitdauer, in der diese Signalwerte ständig in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die durch den Drosselklappenöffnungsgrad und die Motordrehzahl bestimmt ist, wodurch ein Druckverlust in der Luftansaugleitung auf einen Sollwert oder einen kleineren Wert als dieser gebracht wird, einen vorbestimmten Wert erreicht, und
• - eine Verarbeitungseinheit (200), die vom Zeitgeber (202) ein Erkennungssignal empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewertes zu dem vom Drucksensor (6) abgegebenen Drucksignal errechnet.

3. Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1,
gekennzeichnet durch

• - eine Kraftstoffmengen-Verstelleinheit zur Verstellung der dem Motor zuzuführenden Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von Betriebszuständen des Motors,
• - einen Zeitgeber (202), der erkennt, daß eine Zeitdauer, in der die Signalwerte ständig in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, die durch den Drosselklappen-Öffnungsgrad (R) und die Motordrehzahl (N _E ) bestimmt ist, durch die ein Druckverlust in der Luftansaugleitung einen Sollwert hat bzw. unter diesem liegt, einen vorbestimmten Wert erreicht, und
• - eine Verarbeitungseinheit (200), die ein Erkennungssignal vom Zeitgeber (202) empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewertes zu dem vom Drucksensor (6) gelieferten Drucksignal errechnet, wobei die Kraftstoffmengen-Verstelleinheit die Kraftstoffmenge erhöht, wenn eine Anreicherungs-Betriebsart erkannt wird, in der das Ausgangssignal des Drucksensors (6) höher als ein Vorgabewert ist, der um einen vorbestimmten Wert unter dem Atmosphärendruckwert liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorliegen einer Anreicherungs-Betriebsart bestimmt wird, wenn die Motordrehzahl (N _E ) einen vorbestimmten Wert hat oder darunter liegt.

5. Einrichtung zur Überwachung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch

• - einen Drosselklappensensor (5 A), der einen Öffnungsgrad einer Drosselklappe (5) zur Begrenzung einer einem Motor (1) zugeführten Hauptluftstrommenge mißt,
• - eine Schalteinheit (17), die eine die Drosselklappe (5) umgehende Bypaßleitung (16) öffnet bzw. schließt,
• - einen Drucksensor (18), der einen Druck in einem an die Luftansaugleitung angrenzenden Ansaugkrümmer (2) auf der Abstromseite der Bypaßleitung (16) als Absolutdruckwert mißt,
• - einen Drehzahlmesser, der eine Drehzahl des Motors (1) mißt,
• - eine Zonenerkennungseinheit, die vom Drosselklappensensor (5 A) eine Drosselklappen-Öffnungsgradsignal (R) und vom Drehzahlmesser ein Motordrehzahlsignal (N _E ) empfängt, um zu erkennen, daß eine Zeitdauer, in der diese Signalwerte ständig in die Atmosphärendruck-Meßzone fallen, wodurch ein Druckverlust in der Luftansaugleitung auf einen Sollwert bzw. einen kleineren Wert als dieser gebracht wird, einen vorbestimmten Wert erreicht,
• - eine Verarbeitungseinheit (200), die von der Zonenerkennungseinheit ein Erkennungssignal empfängt und einen Atmosphärendruck durch Addition eines Vorgabewerts zu dem vom Drucksensor (6) ausgegebenen Drucksignal errechnet, und
• - eine Steuereinheit zur Steuerung des Öffnens und Schließens der Schalteinheit auf der Grundlage eines Vergleichs des Atmosphärendruck-Meßwerts mit einem vorher bestimmten Wert (Fig. 9).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverlust in der Luftansaugleitung abstromseitig von der Bypaßleitung (16) gemessen wird.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphärendruck-Meßzone definiert ist durch obere Grenzwerte, die gewonnen werden, wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist, und untere Grenzwerte, die durch die den Motordrehzahlen jeweils entsprechenden Drosselklappen-Öffnungsgrade bestimmt sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Grenzwerte vorher in einem Speicher (ROM 206) gespeichert sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgabewert durch Multiplikation des Sollwertes des Druckverlustes mit einem Koeffiziennten (K) gebildet ist.