DE68912499T2

DE68912499T2 - Methode und Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen.

Info

Publication number: DE68912499T2
Application number: DE68912499T
Authority: DE
Inventors: Tomiya Itakura; Hiroshi Kamifuji
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1988-10-14
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1994-07-21
Anticipated expiration: 2009-10-13
Also published as: DE68912499D1; US4966118A; EP0363958A3; EP0363958B1; EP0363958A2; KR900006655A; US5146898A; JPH02104929A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Bei einer Beschleunigung oder einer Verzögerung eines Kraftfahrzeugs wird die Stärke der Beschleunigung oder der Verzögerung in Abhängigkeit von der Betätigung eines Gaspedals durch einen Fahrer bestimmt. Wenn der Fahrer wünscht, daß das Kraftfahrzeug schneller fährt, wird er das Gaspedal mehr drücken; und wenn er wünscht, daß sich das Kraftfahrzeug verlangsamt, wird er den Betrag des Niederdrückens verringern.
Der Betrag der Betätigung eines Gaspedals wird jedoch durch den undefinierten unscharfen Willen eines Fahrers bestimmt. Gewöhnlich hat er seinen Wunsch nicht so genau definiert, daß er 5 km/h oder 20 km/h schneller als die vorliegende Geschwindigkeit fahren möchte, sondern so undefiniert, daß er "etwas" oder "viel" schneller fahren möchte.
Andererseits wird einem Motor eines beschleunigten Kraftfahrzeugs ein Luft/Kraftstoff-Gemisch zugeführt, welches durch eine vorbestimmte Kraftstoffmenge angereichert ist. Dies ist als eine sog. Beschleunigungsanreicherung bekannt. Bei einem Motor, welcher einer solchen Beschleunigungsanreicherung ausgesetzt wird, ist es ferner bekannt, eine Kraftstoffabschaltung einzusetzen, wenn das Kraftfahrzeug verzögert wird. Die oben erwähnte Kraftstoffzufuhrsteuerung ist z. B. in der ersten Spalte der US-A-4 589 389 beschrieben, die für Kosuge et al. 1986 herausgegeben wurde, der auch als Anmelder fungiert.
In der üblichen Kraftstoffzufuhrsteuerung wurde die vorgenannte Beschleunigungsanreicherung immer dadurch automatisch durchgeführt, daß eine gewisse Menge des Kraftstoffs erhöht wird, wenn eine Öffnung einer Drosselklappe einen vorbestimmten Wert überschreitet. Die zu erhöhende Kraftstoffmenge wird definiert in Abhängigkeit von der Last des Motors bestimmt (beschrieben z. B. in der japanischen Offenlegungsschrift JP-A-58/15725 (1983)) . Auf gleiche Weise wird die Kraftstoffabschaltung automatisch durchgeführt, wenn die Verzögerung gewünscht ist.
Eine übliche Steuervorrichtung war daher nicht immer dazu geeignet, den ungenauen oder undefinierten Willen des Fahrers bezüglich der Kraftstoffzufuhrsteuerung zu reflektieren. Die Erfindung soll die Ungenauigkeit des Fahrers dadurch berücksichtigen, daß ein sog. Fuzzy-Verfahren oder eine Fuzzy-Technik auf ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem für eine Brennkraftmaschine angewendet wird.
Die Anwendung der Fuzzy-Technik auf ein Steuergerät für Kraftfahrzeuge war z. B. durch den Artikel "Application of a Self-Tuning Fuzzy Logic System to Automatic Speed Control Device" von Takahashi et al., Proc. of 26th SICE Annual Conference II (1987), Seiten 1241 bis 1244, bekannt.
Dieser Artikel beschreibt eine automatische Geschwindigkeitssteuervorrichtung, die die Fuzzy-Technik anwendet, zum Bestimmen der Differenz zwischen einer gesetzten Sollgeschwindigkeit und einer aktuellen, erfaßten Geschwindigkeit, wobei mit der bestimmten Geschwindigkeitsdifferenz eine Öffnung einer Drosselklappe derart gesteuert wird, daß die aktuelle Geschwindigkeit der gesetzten Sollgeschwindigkeit nachfolgt. In diesem Artikel ist jedoch nicht beschrieben, daß die Fuzzy-Technik für ein Kraftstoffeinspritzsteuersystem verwendet wird.
Die EP-A-256 786 beschreibt auch die Anwendung einer Fuzzy- Logik für die Geschwindigkeitssteuerung von Kraftfahrzeugen. Zum Bestimmen von Signalen für die Pulsmotorsteuervorrichtung, die die Drosselklappe betätigt, werden erfaßte Motorbetriebsbedingungen identifiziert und zum Erhalten von Steuerregeln mit Zugehörigkeitsfunktionen und Fuzzy-Kennsätzen verwendet. Wie die Steuerung der Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen während der Beschleunigung und/oder der Verzögerung eines Kraftfahrzeugs mit Fuzzy- Logik durchgeführt werden soll, ist jedoch in dieser Druckschrift nicht beschrieben.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen zu realisieren, die den ungenauen oder undefinierten Willen des Fahrers für die Bestimmung einer dem Motor zuzuführenden Kraftstoffmenge verwenden.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Die abhängigen Patentansprüche zeigen vorteilhafte Entwicklungen und weitere Ausführungsformen der Erfindung.
Erfindungsgemäß speichert ein als Motorsteuereinheit verwendeter Mikroprozessor im voraus Zugehörigkeitsfunktionen, wobei sich jede Funktion mit Bezug auf die Beschleunigung oder Verzögerung verändert, und bestimmt unter Verwendung der Zugehörigkeitsfunktionen einen Korrekturkoeffizienten zum Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzpulsweite basierend auf der Beschleunigung oder Verzögerung, die durch die entsprechende Fahrerbetätigung erfordert wird.
Die Größe der durch die Fahrerbetätigung gewünschten Beschleunigung/Verzögerung (acc/dec) wird vorteilhafterweise durch das Änderungsverhältnis der Drosselklappenposition erfaßt.
In vorteilhafter Weise ändern sich die Zugehörigkeitsfunktionen linear mit Bezug zur Beschleunigung oder Verzögerung.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die Zugehörigkeitsfunktionen eine nichtsensitive Zone zumindest in dem Bereich auf, in dem die Beschleunigung oder Verzögerung klein ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind verschiedene Arten von Zugehörigkeitsfunktionen vorgesehen und es wird ein Satz von Zugehörigkeitsfunktionen gemäß der Temperatur des Motors ausgewählt.
Im folgenden werden Ausführungsformen und Beispiele der Erfindung unter Bezug auf die Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gesamtaufbaus eines Motorsteuersystems mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Aufbaus einer in der Ausführungsform von Fig. 1 verwendeten Steuereinheit,
Fig. 3a und 3b Darstellungen von Beispielen von Zugehörig keitsfunktionen, die in der Steuervorrichtung gemäß der Ausführungsform von Fig. 1 verwendet werden,
Fig. 4a bis 4d und Fig. 5a und 5b Zeichnungen zum Erklären des Prinzips der Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten für eine zugeführte Kraftstoffmenge, unter Ver wendung der Zugehörigkeitsfunktionen, in dem Fall, in dem eine Beschleunigung gefordert wird,
Fig. 6a bis 6d in gleicher Weise wie Fig. 4a bis 4d, Dar stellungen zum Erklären des Prinzips der Bestimmung eines Korrekturkoeffizienten für eine zugeführte Kraftstoffmenge, wenn eine Verzögerung gewünscht wird, und
Fig. 7a und 7b Flußdiagramme zum Erklären des durch die Steuereinheit der Fig. 2 durchgeführten Verarbeitungsvorgangs.
In der Fig. 1 ist schematisch ein Gesamtaufbau einer Brennkraftmaschine gezeigt, für die eine Kraftstoffeinspritzsteuervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verwendet wird.
In der Zeichnung wird Luft durch einen Luftfilter in ein Saugrohr 3 eingeführt. In dem Saugrohr 3 ist eine Drosselklappe 5 vorgesehen, die durch den Fahrer über ein Gaspedal 7 betätigt wird. Obwohl in der Zeichnung nicht gezeigt, ist die Drosselklappe 5 mit einem Öffnungssensor versehen, der ein Ventilöffnungssignal erzeugt. Ferner ist ein Luftströmungssensor 9 im Saugrohr 3 vorgesehen, der die Menge Qa der in den Motor gesaugten Luft erfaßt, zum Erzeugen eines Luftströmungssignals.
Eine Einspritzdüse 13 ist in dem Saugrohr nahe einem Einlaßventil 11 installiert. Die Einspritzdüse 13 ist mit einem Kraftstofftank 15 über eine Kraftstoffpumpe 17 und eine Kraftstoffleitung 19 verbunden und die Kraftstoffdüse 13 wird mit einem druckregulierten Kraftstoff versorgt. Ein Einspritzpulssignal, welches später detailliert beschrieben wird, wird der Einspritzdüse 13 zugeführt. Die Einspritzdüse 13 öffnet ihr Ventil gemäß einer Pulsweite des zugeführten Einspritzpulssignals und spritzt eine Kraftstoffmenge entsprechend ein, wodurch ein Kraftstoffgemisch mit einem vorbestimmten Luft/Kraftstoff (A/F)-Verhältnis gebildet wird.
Wenn das Einlaßventil 11 geöffnet wird, wird das Gemisch in die Brennkammer 21 des Motors 23 gesaugt. Das Gemisch wird verdichtet und zur Verbrennung gezündet. Die Zündung wird durch eine Zündkerze (nicht gezeigt) durchgeführt, der eine hohe Spannung durch eine Zündeinheit 27 über einen Verteiler 25 aufgegeben wird, wobei sich eine Welle des Verteilers 25 zusammen mit der Drehung einer Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Motors 23 dreht.
In dem Verteiler 25 sind zwei Sensoren vorgesehen. Einer der Sensoren ist ein sog. Drehzahlsensor, der einen Drehwinkel der Kurbelwelle des Motors 23 zur Erzeugung eines Drehzahlsignals für jeden vorbestimmten Drehwinkel erfaßt und der andere Sensor ist ein sog. Positionssensor, der eine vorbestimmte Position der Kurbelwelle zum Erzeugen eines Positionssignals erfaßt.
Nachdem das Kraftstoffgemisch in der Brennkammer 21 verbrannt ist, wird das Abgas durch das Abgasrohr 31 ausgeleitet, wenn ein Auslaßventil 29 geöffnet ist. Das Abgasrohr 31 ist mit einem Sauerstoffsensor 33 versehen, der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis des zugeführten Gemisches aus der Konzentration des in dem Abgas verbleibenden Restsauerstoffs erfaßt und ein A/F-Verhältnissignal erzeugt. Demgemäß funktioniert der Sauerstoffsensor 33 als A/F-Verhältnissensor und wird in der folgenden Beschreibung als solcher benannt.
Eine Seitenwand eines Zylinderblocks des Motors 23 weist einen Wassertemperatursensor 35 auf, der die Temperatur des Kühlwassers innerhalb eines Wassermantels 37 zur Erzeugung eines Wassertemperatursignals erfaßt, wobei das Wassertemperatursignal ein Signal darstellt, welches einer Betriebstemperatur des Motors 23 entspricht.
Die Steuervorrichtung der Ausführungsform ist mit einer Steuereinheit 39 mit einem Mikroprozessor versehen, dem Signale zugeführt werden, die von den oben erwähnten verschiedenen Sensoren erzeugt werden. Signale von einem Zündungsschalter 41 und einem Starterschalter 43 werden der Steuereinheit 39 ebenso zugeführt.
Die Steuereinheit 39 führt eine vorbestimmte Datenverarbeitung gemäß den in dieser gespeicherten Programmen durch, basierend auf den zugeführten Signalen, wodurch das Einspritzpulssignal und das Zündzeitpunktssignal für die Einspritzdüse 13 und die Zündeinheit 27 erzeugt werden.
Unter Bezug auf die Fig. 2 wird der Aufbau der Steuereinheit 39 näher beschrieben. In der Figur werden die gleichen Teile entsprechend der Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Ferner ist, wie schon beschrieben, ein Ventilöffnungssensor 45 mit der Drosselklappe 5 vorgesehen und ein Drehzahlsensor 47 und ein Positionssensor 49 sind in dem Verteiler 25 angeordnet.
Die Steuereinheit 39 weist einen Mikroprozessor und entsprechendes Peripheriezubehör auf. Der Mikroprozessor enthält wie gewöhnlich eine zentrale Datenverarbeitungseinheit (CPU) 51 zum Durchführen von verschiedenen vorbestimmten Datenverarbeitungen, einen Nur-Lesespeicher (ROM) 53 zum Speichern von Programmen für die vorbestimmte Datenverarbeitung und von verschiedenen Variablen, die zum Durchführen der Programme nötig sind und einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 55 zum temporären Speichern von verschiedenen Daten. Der Mikroprozessor weist einen anderen Speicher für den wahlfreien Zugriff 57 auf, den sog. Backup-RAM, der durch eine Batterie 59 gepuffert ist und Daten speichert, die aufrechterhalten werden sollen, sogar nach dem Anhalten der Motorbetätigung. Diese Komponenten des Mikroprozessors sind miteinander über eine Busleitung 61 verbunden.
Wie die Zusatzbauteile ist der oben erwähnte Mikroprozessor mit den folgenden Eingabe/Ausgabe-Bauteilen versehen. Zuerst ist ein Analog/Digital-Umwandler (A/D) 63 mit der Busleitung 61 verbunden, der Analogsignale von dem A/F-Verhältnissensor 33, dem Ventilöffnungssensor 45, dem Wassertemperatursensor 35 und dem Luftströmungssensor 9 erhält und diese in Digitalsignale umwandelt. Die entsprechenden in digitale Signale umgewandelten Signale werden in die nötigen Komponenten des Mikroprozessors über die Busleitung 61 aufgenommen.
Weiterhin ist ein Zähler 65 vorgesehen, der die von dem Drehzahlsensor 47 für jede vorbestimmte Zeitdauer zugeführten Pulse zählt, zum Erzeugen eines Drehzahlsignals proportional zu der Drehzahl des Motors 23. Das Drehzahlsignal wird in die notwendigen Komponenten des Mikroprozessors über die Busleitung 61 aufgenommen. Ferner ist ein Halteglied 67 mit der Busleitung 61 verbunden, in dem Signale von dem Positionssensor 49, dem Zündungsschalter 41 und dem Starterschalter 43 temporär gehalten werden, bis sie in den Mikroprozessor geführt werden.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Eingangszusatzgeräten ist ferner ein Ausgangspufferregister 69 mit der Busleitung 61 verbunden. Der Puffer 69 speichert temporär das Ergebnis der Datenverarbeitung in dem Mikroprozessor und gibt dies einem Betätiger 71 zu passenden Zeitpunkten aus. Das Ausgangssignal von dem Puffer 69 wird zur Zufuhr zu dem Betätiger 71 in ein Analogsignal umgewandelt, wodurch die Einspritzdüse 13 in Abhängigkeit von dem Verarbeitungsergebnis des Mikroprozessors betätigt wird.
Für die Erfindung ist die Zündeinheit 27 der Fig. 2 nicht beschrieben, da sie nicht das Zündsteuersystem betrifft.
Darüber hinaus ist die Betätigung der oben erwähnten Eingangs/Ausgangs-Geräte durch Steuersignale gesteuert, die durch die CPU 51 erzeugt werden, die die vorbestimmte Verarbeitung durchführt und die Steuersignale den entsprechenden Geräten über Steuerleitungen übergibt. In der Figur sind diese Steuerleitungen ebenfalls nicht dargestellt.
Im folgenden wird ein Prinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines Einspritzpulses beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird die durch die Einspritzdüse 13 einzuspritzende Kraftstoffmenge durch die Dauer (Kraftstoffeinspritzzeit) einer Pulsweite eines der Einspritzdüse 13 zugeführten Einspritzpulssignals angegeben.
Die Kraftstoffeinspritzzeit Ti gemäß der Erfindung wird gemäß der folgenden Gleichung bestimmt:
Ti = k&sub1; x (Qa/N) x (1 - k&sub2;)
= Ti' x (1 - k&sub2;), (1)
mit Qa als die Menge der eingesaugten Luft,
N als die Drehzahl des Motors (min&supmin;¹) und
k&sub1;, k&sub2; als Konstanten.
Wie bekannt, wird eine Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti' proportional zu dem Verhältnis Qa/N der Saugluftmenge Qa zu der Drehzahl N bestimmt. Die Konstante k&sub1; ist eine dafür verwendete Proportionalkonstante. Gewöhnlich wird die so erhaltene Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti' gemäß einem erfaßten A/F-Verhältnis, z. B., korrigiert. Obwohl die obige Gleichung (1) zur Vereinfachung der Beschreibung keinen Faktor für eine solche Korrektur enthält, kann ein solcher Faktor einfach in die Gleichung (1) eingefügt werden.
Ferner kann die Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti', wie oben erwähnt und schon bekannt, durch die Verwendung von anderen Grundparametern für die Betriebsbedingung des Motors 23 bestimmt werden, wie die Öffnung der Drosselklappe 5, der Negativdruck in dem Saugrohr sowie der Drehzahl N des Motors 23, usw. Die Erfindung ist nicht limitiert in der Art der Bestimmung der Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti'.
Die Konstante k&sub2; ist ein Koeffizient, der erfindungsgemäß zum Korrigieren der oben erhaltenen Basiskraftstoffein spritzzeit Ti' vorgesehen ist. Der Korrekturkoeffizient k&sub2; ist während der normalen Betriebsbedingung Null und nimmt entsprechende durch die Erfindung bestimmte Werte an, wenn eine Beschleunigung oder Verzögerung des Motors 23 erforerlich ist.
Gewöhnlich wird der Motor 23 mit einer Kraftstoffmenge versorgt, die gemäß der Gleichung (1) zweimal für jede Drehung derselben zu vorbestimmten Zeitpunkten bestimmt wird. Wenn jedoch insbesondere eine schnelle Beschleunigung gewünscht wird, kann der Motor mit Zusatzkraftstoff durch die Unterbrechungseinspritzung versorgt werden, die nicht mit den vorbestimmten Zeitpunkten (timing) synchronisiert ist, wie das bei der üblichen Krafstoffeinspritzsteuerung der Fall ist.
Die Bestimmung des Korrekturkoeffizienten k&sub2; wird durch das Fuzzy-Verfahren durchgeführt. Es sind die folgenden linguistischen Steuerregeln vorgesehen:
(1) Wenn die gewünschte Beschleunigung klein ist, dann wird k&sub2; um einen kleinen Betrag verkleinert,
(2) wenn die gewünschte Beschleunigung groß ist, dann wird k&sub2; um einen großen Betrag verkleinert,
(3) wenn die gewünschte Verzögerung klein ist, dann wird k&sub2; um einen kleinen Betrag vergrößert und
(4) wenn die gewünschte Verzögerung groß ist, dann wird k&sub2; um einen großen Betrag vergrößert.
Die Indizes, welche die Ungenauigkeiten enthalten, wie "klein" oder "groß" in dem "wenn"-Teil der obigen linguistischen Steuerregeln, werden durch Zugehörigkeitsfunktionen in der Fuzzy-Technik definiert. Die Fig. 3a und 3b zeigen Beispiele solcher Zugehörigkeitsfunktionen.
In beiden Figuren bezeichnet die Abszisse die Stärke der gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung durch ΔΘt (= dΘth/dt), welches der Änderungsrate pro Zeiteinheit des Öffnungsgrads Θt der Drosselklappe 5 entspricht. Eine Mitte der Abszisse entspricht einem Punkt ΔΘt = 0. Da ΔΘt proportional zu der Beschleunigung oder Verzögerung ist, ist die rechte Seite der Abszisse bezüglich 0, d. h. die positive Seite, der Beschleunigungsbereich und im Gegensatz dazu die linke Seite der Abszisse bezüglich 0, d. h. die negative Seite, der Verzögerungsbereich. Eine Ordinate in den Figuren ist eine Achse ohne Einheit.
Obwohl die Abszisse in den Fig. 3a und 3b durch das Änderungsverhältnis ΔΘt der Öffnung der Drosselklappe bezeichnet ist, können natürlich andere Betriebsparameter zur Kennzeichnung der Beschleunigung oder Verzögerung verwendet werden.
In den Beispielen der Fig. 3a und 3b sind vier Zugehörigkeitsfunktionen f&sub1;, f&sub2;, f&sub3;, f&sub4; und f&sub1;', f&sub2;', f&sub3;' f&sub4;', vorgesehen. Wie in den Figuren gezeigt, ändert sich jede Zugehörigkeitsfunktion zwischen 0 und 1 unter Bezug auf ΔΘt. Die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub1;, f&sub2;, f&sub3;, f&sub4; der Fig. 3a sind alle linear und daher für eine universelle Verwendung geeignet. Die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub1;', f&sub2;', f&sub3;', f&sub4;' der Fig. 3b sind aus zwei fortlaufenden Bögen eines Viertelkreises gebildet. Dadurch existiert eine unsensitive Zone im Bereich eines sehr kleinen ΔΘt und im Bereich eines großen Absolutwerts von ΔΘt.
Obwohl die Zugehörigkeitsfunktion gemäß der Steuernotwendigkeit gewählt werden kann, wird die Bestimmung des Koeffizienten k&sub2; unter Verwendung der Zugehörigkeitsfunktion von Fig. 3a beschrieben.
Unter der Annahme, daß wie in Fig. 4a gezeigt, die Beschleunigung entsprechend einem Punkt P gewünscht wird und daß dies durch die Änderungsrate ΔΘt der Öffnung der Drosselklappe 5 erfaßt wurde. Zuerst werden Schnittpunkte a und b erhalten, an der die Linie r&sub1; von ΔΘt = P die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub2; und f&sub4; schneidet. Dann werden zwei Linien r&sub2; und r&sub3; gezogen, welche parallel zu der Abszisse sind und durch die Punkte a und b verlaufen.
Als Ergebnis wird eine erste Figur, gekennzeichnet durch einen schraffierten Abschnitt in Fig. 4b, durch die Zugehörigkeitsfunktion f&sub1; und die Linie r&sub2; gebildet und dann wird die Fläche A&sub1; derselben durch die Berechnung erhalten. Ferner wird eine zweite durch einen schraffierten Abschnitt in Fig. 4c gekennzeichnete Figur durch die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub3; und f&sub4; und die Linie r&sub3; gebildet und eine Fläche A&sub2; derselben wird berechnet.
Wenn die beiden so erhaltenen Figuren übereinandergelegt werden, kann eine dritte durch eine dicke Linie und die Koordinatenachse von Fig. 4d umgebene Figur gebildet werden. Ferner, wenn die Flächen A&sub1; und A&sub2; miteinander addiert werden und eine Fläche A&sub3; eines übereinandergelegten Abschnitts der dritten Figur von der Summe A&sub1; + A&sub2; subtrahiert wird, kann eine Fläche A der dritten Figur erhalten werden.
Als nächstes wird der Korrekturkoeffizient k&sub2; basierend auf der so erhaltenen dritten Figur bestimmt. Unter Bezug auf die Fig. 5a und 5b wird der Weg dieser Bestimmung wie folgt beschrieben. Die Abszisse der Fig. 5a stellt den Korrekturkoeffizienten k&sub2; dar, der aus der Änderungsrate ΔΘt der Öffnung der Drosselklappe 5 einfach durch das Proportionalverhältnis erhalten wird.
Zuerst wird ein Flächenmittelpunkt der dritten Figur wie in Fig. 5 gezeigt erhalten. Wenn die Koordinaten des Flächenmittelpunkts M mit (xm, ym) bezeichnet werden, gibt Xm auf der Abszisse den Korrekturkoeffizienten k&sub2; an. In dem in Fig. 5a gezeigten Fall wird als Korrekturkoeffizient k&sub2; ein negativer Wert erhalten. Wenn dieser Wert in der Gleichung (1) angewendet wird, wird die Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti' derart korrigiert, daß sie entsprechend ansteigt.
Der vorgenannte Wert Xm des Flächenmittelpunkts M wird wie folgt erhalten. Wie in Fig. 5b gezeigt, wird die Basis (Abszisse) der dritten Figur in mehrere Segmente zu gleichen Intervallen geteilt. Die Werte y&sub1;, y&sub2;, y&sub3;, y&sub4;, ..., Yi der Ordinate für jedes Segment werden nacheinander ausgehend vom rechten Ende der Figur addiert. Wenn die Intervalle der Segmente ausreichend klein gewählt werden, wird die Summe dieser Addition im wesentlichen gleich der Fläche SRi eines Abschnitts der Figur, der bezüglich Yi rechts liegt.
In gleicher Weise werden die Werte y&sub1;', y&sub2;', y&sub3;', y&sub4;', ..., Yj' der Ordinate für jedes Segment addiert, wodurch eine Fläche SLj eines Abschnitts der Figur erhalten werden kann, die links von Yj' liegt. Diese Additionen von y&sub1;, y&sub2;, y&sub3;, y&sub4;, ..., und y&sub1;', y&sub2;', y&sub3;', y&sub4;', ..., Yj' werden durch geführt, wobei immer die entsprechenden Summierungen miteinander verglichen werden, wodurch ein Segment erhalten wird, bei dem die beiden Flächen SRi und SLj gleich sind. Ein Wert der Abszisse des so erhaltenen Segments wird der Wert xm der Abszisse des Flächenmittelpunks M, der den Korrekturkoeffizient k&sub2; darstellt.
Das Vorangehende betrifft den Fall, in dem erfaßt wurde, daß eine Beschleunigung benötigt wird. Der Korrekturkoeffizient k&sub2; kann auf eine analoge Weise bestimmt werden, wenn erfaßt wird, daß eine Verzögerung erforderlich ist. Dies wird kurz unter Bezug auf die Fig. 6a bis 6d erklärt.
Unter der Annahme, daß, wie in Fig. 6a gezeigt, aus der Änderungsrate ΔΘt erfaßt wird, daß eine Verzögrung entsprechend dem Punkt P' gewünscht wird, werden zuerst die Schnittpunkte a' und b' erhalten, an denen die Linie r&sub1;' von ΔΘt = P' die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub1; und f&sub3; schneidet. Dann werden die Linien r&sub2;' und r&sub3;' gezogen, die parallel zu der Abszisse sind und durch die Punkte a' und b' verlaufen.
Dann wird eine Fläche A&sub1;, einer ersten Figur berechnet, die durch die Zugehörigkeitsfunktion F&sub2; und die Linie r&sub2;' gebildet wird, wie in Fig. 6b gezeigt. Weiterhin wird eine Fläche A&sub2;' einer zweiten Figur berechnet, die durch die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub3;, f&sub4; und die Linie r&sub3;' gebildet wird, wie in Fig. 6c gezeigt.
Durch ein Übereinanderlegen der beiden so erhaltenen Figuren wird eine dritte Figur gebildet, wie in Fig. 6d gezeigt, welche durch eine dicke Linie und die Koordinatenachse umschlossen ist. Danach wird auf dieselbe Weise, wie im vorangehenden Fall, der Flächenmittelpunkt M der so erhaltenen dritten Figur bestimmt und der Korrekturkoeffizient k&sub2; kann basierend auf einem Wert der Abszisse des Flächenmittelpunkts M bestimmt werden.
Unter Bezug auf die Flußdiagramme der Fig. 7a und 7b wird im folgenden der Datenverarbeitungsvorgang des Mikroprozessors der Steuereinheit 39 erklärt.
Dieser Datenverarbeitungsvorgang wird alle 2 bis 10 ms durchgeführt, und zwar auf dieselbe Weise wie bei einer üblichen Kraftstoffeinspritzsteurung. Danach wird zuerst die Saugluftmenge Qa, die Drehzahl N, die Ventilöffnung Θt und die Wassertemperatur TW ausgehend von den entsprechenden Sensoren in einem Schritt 701 in den Mikroprozessor gelesen, wobei sie temporär in entsprechenden Bereichen des RAM 55 gespeichert werden.
Im Schritt 702 wird die Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti' basierend auf der Saugluftmenge Qa und der Drehzahl N berechnet. Wie schon beschrieben, wird das Inbetrachtziehen der Korrektur basierend auf dem A/F-Verhältnis hier vermieden. Dann wird in einem Schritt 703 die Änderungsrate ΔΘt der Ventilöffnung Θt berechnet. Dieser Wert wird basierend auf der Differenz zwischen dem Wert von Θt, der in dem letzten Ausführungszyklus gespeichert wurde und dem Wert erhalten, der diesesmal gelesen wird.
Dann wird in einem Schritt 704 beurteilt, ob ΔΘt positiv ist oder nicht. Wenn beurteilt wurde, daß ΔΘt positiv ist, bedeutet dies, daß eine Beschleunigung gewünscht wird. Dieser Fall wurde unter Bezug auf die Fig. 4a bis 4d erklärt. In diesem Fall geht der Datenverarbeitungsvorgang zu Schritt 705. Wenn beurteilt wurde, daß ΔΘt nicht positiv ist, geht die Datenverarbeitung zu Schritt 721 von Fig. 7b, da eine Verzögerung benötigt wird. Der Datenverarbeitungsvorgang von Schritt 721 und das Folgende werden später beschrieben.
Im Schritt 705 wird ein Satz von Zugehörigkeitsfunktionen gemäß der Wassertemperatur TW aus einer Vielzahl von Zugehörigkeitsfunktionen, die im voraus vorbereitet wurden, ausgewählt. In der folgenden Erklärung wird angenommen, daß die Zugehörigkeitsfunktionen f&sub1; bis f&sub4; ausgewählt werden, wie in Fig. 3a gezeigt.
In Schritt 706 wird ein Wert der Funktion f&sub2; entsprechend dem Wert ΔΘt berechnet, der im Schritt 703 erhalten wurde. Dieser Wert entspricht einem Wert der Ordinate des Schnittpunkts, wie in Fig. 4a gezeigt. Dann wird die Fläche A&sub1; der ersten Figur im Schritt 708 berechnet, wie in Fig. 4b gezeigt. Im Schritt 709 wird ein Wert der Funktion f&sub4; entsprechend ΔΘt berechnet, der im Schritt 703 erhalten wurde. Dieser Wert entspricht einem Wert des Schnittpunkts b, wie in Fig. 4a gezeigt. Dann wird die Fläche A&sub2; der zweiten Figur im Schritt 710 berechnet, wie in Fig. 4c gezeigt.
Danach wird die Fläche A&sub1; zu der Fläche A&sub2; zum Erhalten der Summe A&sub0; im Schritt 711 addiert. Im Schritt 712 wird die Fläche A&sub3; des übereinanderliegenden Abschnitts der dritten Figur, wie in Fig. 4d gezeigt, berechnet. Dann wird im Schritt 713 die Fläche A&sub3; des übereinanderliegenden Abschnitts von der Summe A&sub0; subtrahiert, um die Fläche A der dritten Figur zu erhalten.
Im Schritt 714 wird der Flächenmittelpunkt der dritten Figur erhalten und der Korrekturkoeffizient k&sub2; wird basierend auf dem erhaltenen Flächenmittelpunkt bestimmt. Schließlich wird die im Schritt 702 erhaltene Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti' unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten k&sub2; korrigiert, der wie oben beschrieben bestimmt wurde und der Datenverarbeitungsvorgang endet.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem im Schritt 704 bestimmt wurde, daß ΔΘt nicht positiv ist, unter Bezug auf die Fig. 7b. Dies ist der Fall, der unter Bezug auf die Fig. 6a bis 6d beschrieben wurde. In diesem Fall verzweigt der Datenverarbeitungsvorgang zu Schritt 721 von Fig. 7b, ausgehend von dem Schritt 704 der Fig. 7a.
Zuerst wie im Schritt 721 ein Satz von Zugehörigkeitsfunktionen gemäß der Wassertemperatur TW ausgewählt. Dann wird im Schritt 706 entsprechend dem im Schritt 703 erhaltenen Wert ΔΘt ein Wert der Funktion f&sub1; berechnet. Dieser Wert entspricht einem Wert der Ordinate des Schnittpunkts a', wie in Fig. 6a gezeigt. Dann wird die Fläche A&sub1;' der ersten Figur im Schritt 723 berechnet, wie in Fig. 6b gezeigt.
Im Schritt 724 wird entsprechend einem im Schritt 703 erhaltenen Wert ΔΘt ein Wert der Funktion f&sub3; berechnet. Dieser Wert entspricht einem Wert der Ordinate des Schnittpunkts b', wie in Fig. 6a gezeigt. Dann wird im Schritt 725 die Fläche A&sub2;' der zweiten Figur berechnet, wie in Fig. 6c gezeigt.
Danach wird die Fläche A&sub1;' zu der Fläche A&sub2;' addiert, zum Erhalten der Summe A&sub0;' im Schritt 726. Im Schritt 727 wird die Fläche A3' des übereinanderliegenden Abschnitts der dritten Figur berechnet. Dann wird im Schritt 728 die Fläche A3' des übereinanderliegenden Abschnitts von der Summe A0' subtrahiert, zum Erhalten der Fläche A' der dritten Figur.
Im Schritt 729 wird der Flächenmittelpunkt der dritten Figur erhalten und der Korrekturkoeffizient k&sub2; wird basierend auf dem erhaltenen Flächenmittelpunkt erhalten. Danach verzweigt der Datenverarbeitungsvorgang zu Schritt 715 der Figur 7a, bei dem die in Schritt 702 erhaltene Basiskraftstoffeinspritzzeit Ti' unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten k&sub2;, der wie oben bestimmt wurde, korrigiert wird und die Datenverarbeitung endet.
Es soll angemerkt werden, daß als weitere Kriterien zur Auswahl eines spezifischen Satzes von gespeicherten Zugehörigkeitsfunktionen eine Sauglufttemperatur, ein Atmosphärendruck, usw. verwendet werden können. Im allgemeinen kann jeder Faktor verwendet werden, der einen Einfluß auf die Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge aufweisen kann, und zwar als Kriterium für die Auswahl des entsprechenden Satzes von Zugehörigkeitsfunktionen.
Es soll weiter angemerkt werden, daß die Erfindung für Kraftstoffzufuhrmittel anwendbar ist, mit oder ohne eine direkte Kopplung eines Gaspedals mit der Drosselklappe.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, mit den folgenden Schritten:

(A) Bestimmen der vom Fahrer gewünschten Beschleunigung/Verzögerung (acc/dec) des Fahrzeugs (701, 703),

(B) Bestimmen einer Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Ti') basierend auf den erfaßten Motorparametern (702) und

(C) Bestimmen einer Kraftstoffeinspritzpulsweite (Ti) durch ein Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Ti') mit einem Korrekturkoeffizienten (k&sub2;) basierend auf der gewünschten Beschleunigung/Verzögerung (714, 715),

gekennzeichnet durch

(D) Auswählen von vorbestimmten Gruppen von Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf den erfaßten Motorparametern, die Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) werden in einem Fuzzy-Verfahren (705) verwendet und verändern sich bezüglich der gewünschten Beschleunigung/Verzögerung,

(E) Bestimmen der Funktionswerte (a, b) der Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf der gewünschten Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs (706, 709),

(F) Bestimmen einer durch die Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) und die Funktionswerte (a, b) definierten geschlossenen Fläche (A) (708, 710-713), die geschlossene Fläche (A) ist definiert durch

a) Parallelen zu der Ordinate, die durch einen maximalen gewünschten Verzögerungs- und einen maximalen gewünschten Beschleunigungswert laufen,

b) Parallelen zu der Abszisse, die durch die vorbestimmten Funktionswerte (a, b) laufen und

c) die ausgewählten Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;), und

(G) Bestimmen des Korrekturkoeffizienten (k&sub2;) basierend auf dem Flächenschwerpunkt (M) der geschlossenen Fläche (A) (714).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte acc/dec des Fahrzeugs durch die Erfassung der Drosselklappenöffnung (θth) und deren Änderungsgeschwindigkeit (dθth/dt) bestimmt wird (703).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Gruppe von Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf der Kühlwassertemperatur (Tw) des Motors ausgewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, gekennzeichnet dadurch, daß in den erfaßten Motorparametern

- die Einlaßluftmenge (Qa),

- die Motordrehzahl (N),

- die Drosselklappenöffnung (θth) und

- die Kühlwassertemperatur (Tw) enthalten sind (701).

5. Verfahren nach Anspruch 1 - 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Ti') basierend auf der Einlaßluftmenge (Qa) und der Motordrehzahl (N) bestimmt wird (702).

6. Verfahren nach Anspruch 1 - 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Einspritzpulsweite (Ti) durch

Ti = Ti' x (1 - k&sub2;)

bestimmt wird (715).

7. Verfahren nach Anspruch 1 - 6, gekennzeichnet dadurch, daß die vorbestimmte Gruppe von Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf Werten bestimmt wird, die die Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge beeinflussen und die Sauglufttemperatur und den Atmosphärendruck beinhalten.

8. Vorrichtung zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung für Brennkraftmaschinen, mit

- einer Drosselklappe (5) mit einem Sensor zum Erfassen der Drosselklappenöffnung (θth),

- einem Luftmengensensor (9) zum Erfassen der Einlaßluftmenge (Qa),

- einem Drehzahlsensor zum Erfassen der Motordrehzahl (N),

- einem Kühlwassertemperatursensor (35) zum Erfassen der Kühlwassertemperatur (Tw),

- einem Kraftstoffeinspritzventil (13) und

- einer Steuereinheit (39), die

(A) die vom Fahrer verlangte gewünschte Beschleunigung/Verzögerung (acc/dec) des Fahrzeugs bestimmt (701, 703),

(B) eine Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Ti') basierend auf den erfaßten Motorparametern bestimmt (702) und

(C) eine Kraftstoffeinspritzpulsweite (Ti) durch ein Korrigieren der Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Ti') mit einem Korrekturkoeffizienten (k&sub2;) basierend auf der gewünschten Beschleunigung/Verzögerung bestimmt (714, 715),

gekennzeichnet dadurch, daß die Steuereinheit (39)

(D) vorbestimmte Gruppen von Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf den gewünschten Motorparametern auswählt, die Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) werden in einem Fuzzy-Verfahren (705) verwendet und verändern sich bezüglich der gewünschten Beschleunigung/Verzögerung,

(E) Funktionswerte (a, b) der Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf der gewünschten Beschleunigung/Verzögerung des Fahrzeugs bestimmt (706, 709),

(F) eine geschlossene Fläche (A) bestimmt, die durch die Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) und die Funktionswerte (a, b) definiert ist, die geschlossene Fläche (A) ist definiert durch

c) die gewählten Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;), und

(G) den Korrekturkoeffizienten (k&sub2;) basierend auf dem Flächenmittelpunkt (M) der geschlossenen Fläche (A) bestimmt (714).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (39) die gewünschte acc/dec des Fahrzeugs durch die Erfassung der Drosselklappenöffnung (θth) (701) und die Bestimmung deren Änderungsgeschwindigkeit (dθth/dt) (703) bestimmt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (39) die vorbestimmten Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf der Kühlwassertemperatur (Tw) des Motors auswählt (705).

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (39) Motorparameter erfaßt, wobei

- die Einlaßluftmenge (Qa)

- die Motordrehzahl (N),

- die Drosselklappenöffnung (θth) und

- die Kühlwassertemperatur (Tw) enthalten sind (701).

12. Vorrichtung nach Anspruch 8 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (39) die Basiskraftstoffeinspritzpulsweite (Ti') basierend auf der Einlaßluftmenge (Qa) und der Motordrehzahl (N) bestimmt (702).

13. Vorrichtung nach Anspruch 8 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (39) die Einspritzpulsweite (Ti) durch

Ti = Ti' x (1 - k&sub2;)

bestimmt (715).

14. Vorrichtung nach Anspruch 8 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (39) die ausgewählten vorbestimmten Zugehörigkeitsfunktionen (f&sub1;-f&sub4;) basierend auf Werten auswählt, die die Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge beeinflussen, wobei die Einlaßlufttemperatur und der Atmosphärendruck enthalten sind.