DE3229763C2

DE3229763C2 -

Info

Publication number: DE3229763C2
Application number: DE3229763A
Authority: DE
Inventors: Takashi Arimura; Hisamitsu Kariya Aichi Jp Yamazoe; Toshimi Obu Aichi Jp Matsumura
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1981-08-10
Filing date: 1982-08-10
Publication date: 1989-12-28
Also published as: JPS6212382B2; DE3229763A1; US4467770A; JPS5825540A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine, das Schritte gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 umfaßt.

Bei einem bekannten Rückkopplungsregelungsverfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses werden die fol genden Schritte wiederholt ausgeführt, um den Mittelwert des geregelten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses innerhalb eines sehr engen Bereiches um das stöchiometrische Verhältnis zu halten, das für reduzierende und oxidierende Katalysatoren notwendig ist. Zuerst werden die Maschinendrehzahl und die Ansaugluftmenge erfaßt. Anschließend wird eine Grundkraft stoffeinspritzmenge, die den Kraftstoffeinspritzventilen zuzuführen ist, nach Maßgabe der Maschinendrehzahl und der Ansaugluftmenge berechnet. Anschließend wird die Grund kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung eines Kraftstoff- Luft-Kompensationsfaktors (normaler Korrekturfaktor) korri giert, der aus Detektorsignalen berechnet wird, die die Kühlwassertemperatur, die Ansauglufttemperatur und ähnliche Parameter wiedergeben.

Der oben erwähnte Mittelwert des geregelten Kraftstoff-Luft- Verhältnisses wird durch die Kennwerte eines Sensors für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, die Kennwerte der Auspuffzu sammensetzung und ähnliche Faktoren beeinflußt. Er weicht daher von einem optimalen Wert aufgrund von Unterschieden der Steuerparameter der Maschinenbauteile oft ab, die auf die Maschinenhalterung oder Änderungen der Umgebungsver hältnisse zurückzuführen sind. Zur Kompensation dieser Unterschiede wird ein weiterer Kraftstoff-Luft-Kompen sationsfaktor (Lernkompensationsfaktor) eingeführt. Die Grundkraftstoffeinspritzmenge wird so unter Verwendung von zwei Arten von Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktoren korri giert.

Die Grundkraftstoffeinspritzmenge und die beiden Arten von Kraftstoff-Luft-Kompensationsfaktoren, d. h. die normalen Korrekturfaktoren, die Integrations-(Proportional-)Kor rekturfaktoren und die Lernkompensationsfaktoren werden gewöhnlich in einem Speicher gespeichert.

Der weitere Kraftstoff-Luft-Kompensationenfaktor, d. h. der Lernkorrekturfaktor, wird ebenfalls durch den Betriebs zustand der Maschine, z. B. die Maschinendrehzahl und die Ansaugluftmenge bestimmt. Darüber hinaus wird er über ein Ausgangssignal des Sensors für das Kraftstoff-Luft-Ver hältnis korrigiert. Diese Korrektur des Lernkompensa tionsfaktors erfolgt bei jedem vorbestimmten Kurbelwel lenwinkel der Maschine, so daß der Änderungsbereich der Lernkompensationsfaktoren aufgrund des Änderungsbereichs der Maschinendrehzahl groß wird und infolgedessen das Kraft stoff-Luft-Verhältnis nicht genau geregelt wird. Selbst bei Übergangsbetriebszuständen der Maschine, z. B. einem Be schleunigungs- oder Verzögerungsbetriebszustand, erfolgt die Korrektur der Lernkompensationsfaktoren, so daß das Kraft stoff-Luft-Verhältnis nach der Regelung oft vom optimalen Wert abweicht. Bei Regelung mit offener Schleife kann das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis nicht erreicht werden, so daß die Auspuffkennwerte der Maschine beein trächtigt werden, die Maschine Funktionsstörungen zu zeigen beginnt und ähnliches.

Aus der US-PS 43 48 728 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem der Rückkopplungskompen sationsfaktor häufig abgetastet wird. Der Lernkompensa tionsfaktor wird berechnet, wenn der Rückkopplungskompen sationsfaktor abgetastet wird. Auf diese Weise kann der Lernkompensationsfaktor vom optimalen Wert stark abweichen, und es kommt zu einer fehlerbehafteten Lernsteuerung, was wiederum einer Verschlechterung der Auspuffgaseigenschaften Vorschub leistet.

Die US-PS 42 24 910 hat ein Verfahren zur Berechnung eines Rückkopplungskompensationsfaktors zum Gegenstand, bei dem das Ausgangssignal eines Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors abgetastet wird. Eine Lernsteuerung ist überhaupt nicht offenbart. Für die Beurteilung, ob das Kraftstoff-Luft- Verhältnis fett oder mager ist, werden mehrere Abfragen gemacht, aufgrund von deren Ergebnissen bzw. der Häufigkeit gleicher Ergebnisse entschieden wird, ob das Kraftstoff- Luft-Verhältnis mager oder fett ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die es ermöglichen, mit geringem Änderungsbereich der Lernkorrekturfaktoren das Kraftstoff- Luft-Verhältnis genau zu regeln.

Diese Aufgabe ist bei einem Verfahren und einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 7 gelöst. Vorteil hafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, den geregelten Mittelwert des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses optimal zu re geln, indem Unterschiede in den Bauteilen der Maschine kom pensiert werden. Zu diesem Zweck werden Kompensations faktoren verwendet, die die Grundstoffeinspritzmenge korrigieren. Ein erster Kompensationsfaktor K₁ (normaler Korrekturfaktor) berücksichtigt z. B. die Kühlwasser temperatur und die Temperatur der Ansaugluft. Der zweite Korrekturfaktor, im folgenden als Rückkopplungs kompemsationsfaktor K₂ bezeichnet, gibt ein Integrations ergebnis an und wird in Abhängigkeit davon, ob das Kraft stoff-Luft-Gemisch mager oder fett ist, herabgesetzt oder erhöht. Ein dritter Korrekturfaktor, der sogenannte Lern kompensationsfaktor K₃ (oder Kmn) dient zur Korrektur des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses und ist besonders dann nützlich, wenn dieses nicht mehr durch den Rückkopplungs kompensationsfaktor K₂ allein kompensiert werden kann. Der Lernkompensationsfaktor K₃ nimmt nämlich den Mittelwert der Schwankungen des Rückkopplungskompensationsfaktors K₂ wäh rend einer Lernsteuerung auf und dieser Faktor K₃ wird gewöhnlich in einem Schreiblesespeicher (RAM) gespeichert. Eine reale Abweichung des Rückkopplungskompensationsfaktors K₂ von einem Sollwert wie z. B. 1,0 kann auf diese Weise durch den Lernkompensationsfaktor K₃ aufgefangen werden.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Ansicht den Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Steuerschaltung,

Fig. 3 ein vereinfachtes Flußdiagramm, das die Funktion der Zentraleinheit von Fig. 2 veranschaulicht,

Fig. 4 ein detailliertes Flußdiagramm des Schrittes 1004 von Fig. 3,

Fig. 5 ein detailliertes Flußdiagramm des Schrittes 1005 von Fig. 3,

Fig. 6 ein detailliertes Flußdiagramm des Zeitgeberunterbrechungsprogramms,

Fig. 7 ein Diagramm, das den Inhalt des Speichers RAM 107 von Fig. 2 veranschaulicht und

Fig. 8 ein Diagramm, das die Charakteristik der Proportional-Integral-Regelung des Ausgangssignals des Kraftstoff-Luft-Sensors 14 von Fig. 2 veranschaulicht.

In Fig. 1 ist eine bekannte Maschine 1 mit Viertakt- Funkenzündung dargestellt, die in ein Kraftfahrzeug eingebaut ist. Das Verbrennungsgas wird über ein Luftfilter 2, ein Ansaugrohr 3 und ein Drosselventil 4 in die Maschine 1 gesaugt. Der Kraftstoff wird der Maschine 1 von der nicht dargestellten Kraftstoff-Zufuhranlage über elektromagnetische Kraftstoffeinspritzer 5 zugeführt, die in den jeweiligen Zylindern angeordnet sind. Das nach der Verbrennung erzeugte Auspuffgas wird über einen Auspuffkrümmer 6, ein Auspuffrohr 7 und einen Drei-Wege- Katalysator 8 abgegeben. Im Ansaugrohr 3 sind ein Luftströmungssensor 11 vom Potentiometer-Typ, der die Menge der in die Maschine 1 angesaugten Luft erfaßt und eine der Stärke des Luftstroms entsprechende, analoge Spannung erzeugt, und ein Ansauglufttemperatursensor vom Thermistor-Typ angeordnet, der die Temperatur der in die Maschine 1 angesaugten Luft erfaßt und eine analoge Spannung erzeugt, die der Temperatur der angesaugten Luft entspricht. In der Maschine 1 ist ein Wassertemperatursensor 13 vom Thermistor-Typ angeordnet, der die Temperatur des Kühlwassers der Maschine erfaßt und eine analoge Spannung erzeugt, die der Kühlwassertemperatur entspricht. Im Auspuffkrümmer 6 befindet sich ein Sensor 14 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis, der das Kraftstoff- Luft-Verhältnis aus der Sauerstoffkonzentration im Auspuffgas erfaßt. Der Sensor 14 für das Kraftstoff-Luft- Verhältnis erzeugt eine Spannung mit einem hohen Pegel (etwa 1 V), wenn das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Auspuffgas größer als das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist (fette Seite), und erzeugt eine Spannung mit niedrigem Pegel (etwa 0,1 V), wenn das Kraftstoff-Luft- Verhältnis im Auspuffgas unter dem stöchiometrischen Kraftstoff- Luft-Verhältnis liegt (magere Seite). Ein Sensor 15 für die Drehzahl der Maschine (Umdrehungen pro Minute) erfaßt die Drehzahl der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine 1 und erzeugt ein Impulssignal mit einer Frequenz, die der Drehzahl entspricht. Der Sensor 15 für die Maschinendrehzahl kann beispielsweise aus der Zündspule der Zündanlage bestehen, wobei das Zündimpulssignal von der Primärwicklung der Zündspule dazu benutzt wird, die Maschinendrehzahl zu bestimmen. Eine Steuerschaltung 20 spricht auf die Signale der Sensoren 11 bis 15 an, um die in die Kraftstoffeinspritzer 5 einspritzende Kraftstoffmenge zu berechnen. In diesem Fall wird die Kraftstoffeinspritzmenge durch Steuerung der Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzer 5 eingestellt. Mit der Steuerschaltung 20 sind auch ein Startschalter 16, die Batterie 17 und ein Zündschalter 18 verbunden.

Die Steuerschaltung 20 kann beispielsweise von einem Mikrocomputer gebildet werden.

Im folgenden wird die in Fig. 1 dargestellte Steuerschaltung 20 anhand von Fig. 2 mehr im einzelnen beschrieben. In Fig. 2 ist eine Zentraleinheit (CPU) 100 dargestellt, die die Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs berechnet. Ein Drehzahlzähler 101 nimmt die Signale vom Drehzahlsensor 15 auf und erzeugt ein digitales Signal, das die Drehzahl der Maschine wiedergibt. Darüber hinaus übermittels der Drehzahlzähler 101 einer Unterbrechungssteuerschaltung 102 synchron mit der Umdrehung der Maschine ein Unterbrechungsbefehlssignal. Die Unterbrechungssteuerschaltung 102 spricht auf das zugeführte Unterbrechungsbefehlssignal an und erzeugt und übermittelt der CPU 100 über die gemeinsame Sammelleitung 150 ein Unterbrechungssignal. Ein digitaler Eingangsteil 103 überträgt an die CPU 100 digitale Signale einschließlich des Ausgabesignals einer Komparatorschaltung 14 A zum Vergleichen des Ausgangssignals des Sensors 14 für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis mit einem gewünschten (stöchiometrischen) Kraftstoff-Luft-Verhältnis, um zu bestimmen, ob das Kraftstoff-Luft-Verhältnis größer (mager) oder kleiner (fett) als das gewünschte Kraftstoff- Luft-Verhältnis ist, und das Startsignal vom Starterschalter 16 zum An- und Ausschalten des nicht dargestellten Starters oder Anlassers. Ein analoger Eingangsteil 104 umfaßt einen Analogmultiplexer und einen Analogdigitalwandler und hat die Funktion, die Signale vom Luftströmungssensor 11 vom Sensor 12 für die Ansauglufttemperatur und vom Sensor 13 für die Kühlwassertemperatur einer Analogdigitalumwandlung zu unterwerfen und der Reihe nach die Signale an die CPU 100 zu übertragen. Die Ausgangssignale der Einheiten 101, 102, 103 und 104 werden über eine gemeinsame Sammelleitung 150 an die Zentraleinheit CPU 100 übertragen. Eine Energieversorgungsschaltung 105 versorgt den Schreiblesespeicher (RAM) 107 mit Energie. Die Energieversorgungsschaltung 105 ist nicht über den Zündschloßschalter 18, sondern direkt mit der Batterie 17 verbunden, so daß der RAM 107 unabhängig von der Stellung des Zündschloßschalters 18 immer mit Energie versorgt wird. Eine weitere Energieversorgungsschaltung 106 ist über den Zündschalter 18 mit der Batterie 17 verbunden. Die Energieversorgungsschaltung 106 versorgt alle Bauteile außer dem RAM 107 mit Energie. Der RAM 107 ist eine Kurzzeitspeichereinheit, die kurzzeitig verwandt wird, wenn ein Programm abläuft. Da der RAM 107 immer mit Energie versorgt wird, und zwar immer unabhängig von der Stellung des Zündschalters 18, wie es oben beschrieben wurde, wird der Speicherinhalt selbst dann nicht gelöscht, wenn der Zündschalter 18 zum Abschalten der Maschine ausgeschaltet wird. Die Lernkompensationsfaktoren K₃, die später beschrieben werden, werden gleichfalls im RAM 107 gespeichert. Ein Festspeicher (ROM) 108 dient zum Speichern der Programme, der verschiedenen Konstanten usw. Ein die Kraftstoffeinspritzdauer steuernder Zähler 109 umfaßt ein Register und einen Abzähler zum Umwandeln eines digitalen Signales, das die durch die CPU berechnete, einzuspritzende Kraftstoffmenge wiedergibt, in ein Impulssignal mit einer zeitlichen Breite, die die tatsächliche Öffnungsdauer der Kraftstoffeinspritzer 5 bestimmt. Ein Leistungsverstärker 110 betätigt die Kraftstoffeinspritzer 5, und ein Zeitgeber 111 mißt die ablaufende Zeit, um sie der CPU 100 zu übermitteln.

Der Drehzahlzähler 101 spricht auf das Ausgangssignal des Drehzahlsensors 15 an, so daß die Maschinendrehzahl bei jeder Umdrehung der Maschine einmal gemessen wird und am Ende jeder Messung ein Unterbrechungsbefehlssignal der Unterbrechungssteuerschaltung 102 zugeführt wird. Auf das Unterbrechungsbefehlssignal ansprechend erzeugt die Unterbrechungssteuerschaltung 102 ein Unterbrechungssignal, um die CPU 100 dazu zu bringen, ein Unterbrechungsverarbeitungsprogramm zum Berechnen der einzuspritzenden Kraftstoffmenge auszuführen.

Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Flußdiagramm der Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten CPU 100. Die Funktion der CPU 100 sowie die Gesamtfunktion der in Fig. 2 dargestellten Schaltung werden im folgenden anhand des in Fig. 3 dargestellten Flußdiagramms beschrieben. Wenn der Zündschalter 18 und der Starterschalter 16 eingeschaltet werden, um die Maschine anzulassen, beginnt der Rechenvorgang des Hauptprogramms beim Programmschritt 1000. Im nächsten Programmschritt 1001 wird eine Initialisierung ausgeführt, um den Inhalt des RAMs 107 rückzusetzen und die Konstanten auf Anfangswerte zu setzen. Wie später beschrieben wird, erfolgt eine derartige Initialisierung jedoch nur, nachdem die Batterie 17 abgetrennt wurde. Im Programmschritt 1002 werden anschließend die digitalen Werte, die die Kühlwassertemperatur und die Ansauglufttemperatur wiedergeben, vom analogen Eingangsteil 104 aufgenommen und im RAM 107 gespeichert. Im Programmschritt 1003 wird ein erster Kompensationsfaktor (normaler Korrekturfaktor) K₁ aus dem Ergebnis des Programmschrittes 1002 berechnet und im RAM 107 gespeichert.

Der oben erwähnte erste Kompensationsfaktor K₁ kann beispielsweise dadurch erhalten werden, daß ein Wert entsprechend der Kühlwassertemperatur und der Ansaugluft aus einer Vielzahl von Werten gewählt wird, die vorher im ROM 108 in Form einer Liste gespeichert worden sind. Wenn es erwünscht ist, kann jedoch der erste Kompensationsfaktor K₁ auch dadurch erhalten werden, daß eine gegebene Gleichung gelöst wird, indem die oben erwähnten Daten eingesetzt werden.

Im folgenden Programmschritt 1004 wird das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14, das über die Komparatorschaltung 14 A und den Eingangsteil 103 anliegt, gelesen, und ein zweiter Korrektur- bzw. Kompensationsfaktor K₂, der später beschrieben wird, wird als Funktion der durch den Zeitgeber 111 gemessenen Zeit, erhöht oder herabgesetzt. Der zweite Kompensationsfaktor K₂ gibt ein Integrationsergebnis an und wird im RAM 107 gespeichert.

Auf den Schritt 1004 folgt ein Programmschritt 1005. Im Programmschritt 1005 wird ein dritter Kompensationsfaktor K₃ (Lernkompensationsfaktor) berechnet, in dem er verändert wird, und das Ergebnis dieser Berechnung wird im Speicher RAM 107 gespeichert. Ein Flußdiagramm des Programmschrittes 1005 im einzelnen ist in Fig. 5 dargestellt. Die Bildung des Kompensationsfaktors K₃ wird anhand von Fig. 5 beschrieben.

Das in Fig. 4 dargestellte Flußdiagramm zeigt die einzelnen Schritte im Programmschritt 1004 von Fig. 3, die dazu dienen, den zweiten Kompensationsfaktor K₂ (Integrationskorrekturgröße) zu erhöhen oder herabzusetzen, d. h. zu integrieren. Im Schritt 301 wird festgestellt, ob die Regelvorrichtung sich im Zustand mit offener Regelschleife oder im Rückkopplungszustand befindet. Um einen Rückkopplungszustand der Regelvorrichtung festzustellen, wird festgestellt, ob der Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor 14 aktiv ist oder nicht. Der Schritt 301 kann jedoch durch einen Schritt ersetzt werden, in dem festgestellt wird, ob die Kühlwassertemperatur oder ein ähnlicher Parameter über einem gegebenen Wert liegt, um eine Rückkopplungsregelung durchführen zu können. Wenn eine Rückkopplungsregelung nicht durchgeführt werden kann, d. h. wenn sich die Regelvorrichtung im Zustand mit offener Regelschleife befindet, erfolgt der folgende Schritt 307, um K₂ gleich 1 zu setzen, woraufhin auf den folgenden Schritt 306 übergegangen wird.

Wenn andererseits eine Rückkopplungsregelung erfolgen kann, wird der Schritt 302 ausgeführt, um festzustellen, ob die gemessene Zeitdauer eine Zeiteinheit Δ t₁ überschritten hat. Wenn das Ergebnis des Schrittes 302 negativ ist, wird die Ausführung des Programmschrittes 1004 beendet. Wenn das Ergebnis dieses Schrittes 302 positiv ist, d. h. wenn die gemessene Zeitdauer die Zeiteinheit Δ t₁ überschritten hat, erfolgt der folgende Schritt 303, um festzustellen, ob das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 anzeigt, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch fett ist oder nicht. Wenn angenommen wird, daß ein Ausgangssignal mit hohem Pegel des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 ein fettes Gemisch anzeigt, tritt das Programm dann, wenn ein derartiges Ausgangssignal mit hohem Pegel festgestellt wird, in den Schritt 304 ein, in dem der Wert von K₂, der im vorhergehenden Programmzyklus erhalten wurde, um Δ K₂ verringert wird. Wenn im Gegensatz dazu festgestellt wird, daß das Kraftstoff-Luft-Gemisch mager ist, nämlich wenn das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 einen niedrigen Pegel hat, erfolgt der Schritt 305, um den Wert von K₂ um Δ K₂ zu erhöhen. Nachdem der Wert von K₂ wie oben beschrieben entweder erhöht oder herabgesetzt ist, erfolgt der oben erwähnte Schritt 306, um den neuen Wert von K₂ im RAM 107 zu speichern.

Fig. 5 zeigt im einzelnen das Flußdiagramm des Programmschrittes 1005 in Fig. 3, in dem der zweite Kompensationsfaktor K₃ berechnet wird. Dabei sei angenommen, daß die Konstanten K₂, Σ K₂ und Nc im Initialisierungsschritt 1001 von Fig. 3 auf die folgenden Anfangswerte gesetzt sind:
K₂ = 1
Σ K₂ = 0
Nc = 1.

Zunächst wird im Schritt 401 bestimmt, ob die Lernbedingungen erfüllt sind oder nicht. Das heißt, daß der Schritt 401 bestimmt, ob der Kraftstoff-Luft-Verhältnissensor 14 aktiv ist oder ob der Kraftstoff entsprechend der Kühlwassertemperatur und ähnlichem erhöht wird. Das heißt, daß der Schritt 401 bestimmt, ob die Regelung mit geschlossener oder offener Regelschleife erfolgt. Darüber hinaus bestimmt der Schritt 401, ob sich die Maschine in einem Übergangsbetriebszustand, beispielsweise im Zustand der Beschleunigung oder Verzögerung befindet, das heißt, ob die Maschine sich in stabilen Betriebszuständen befindet. Derartige stabile Betriebszustände werden über die Größe der Änderungsrate der Luftströmung zur Maschine mit der Zeit bestimmt. Die Lernbedingungen sind darüber hinaus nicht auf die oben beschriebenen Verhältnisse mit Rückkopplungsregelung oder die stabilen Betriebszustände beschränkt.

Wenn die Lernbedingungen erfüllt sind, geht die Steuerung auf den Schritt 402 über, der bestimmt, ob die Anzahl N _c der Änderungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von der fetten Seite zur mageren Seite oder umgekehrt kleiner als der vorbestimmte Wert N₁ ist. Wenn das Ergebnis im Programmschritt 402 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 403 über, in dem eine Integration ausgeführt wird. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis im Programmschritt 402 negativ ist, geht die Steuerung auf den Schritt 404 über, in dem eine Mittelwertberechnung erfolgt.

Im Schritt 403 wird der Wert K₂, der zum Zeitpunkt des Übergangs von der fetten Seite zur mageren Seite oder umgekehrt genommen wird und später beschrieben wird, zur Variablen Σ K₂ addiert, das heißt, es wird Σ K₂ = Σ K₂ + K _s gesetzt, woraufhin die Steuerung auf den Schritt 408 übergeht.

Im Schritt 404 wird andererseits der Integrationswert Σ K₂ durch die Anzahl der Werte N₁ dividiert, um den Mittelwert ₂ zu erhalten, das heißt, es wird ₂ = Σ K₂/N₁ gebildet. Im nächsten Schritt 405 wird die Abweichung K des Mittelwertes K₂ vom geregelten Mittenwert K _ref (der beispielsweise gleich 1 ist), das heißt K = K _ref - ₂ gebildet. Der nächste Schritt 406 nimmt die vorliegende Drehzahl N der Maschine und die angesaugte Luftmenge Q auf und liest den Nennwert K _mn aus der Liste oder dem RAM 107 nach Maßgabe der Werte N und Q.

Der Schritt 408 bestimmt, ob die Abweichung K kleiner als 0 ist oder nicht, um den Lernwert K _mn abzuändern. Wenn das Ergebnis des Schrittes 408 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 410 über, der einen bestimmten Wert Δ K zu K _mn addiert. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis des Schrittes 408 negativ ist, geht die Steuerung auf den Schritt 409 über, der den Wert Δ K von K _mn abzieht.

Im nächsten Schritt 411 wird der korrigierte Lernwert K _mn an dem entsprechenden Speicherplatz des RAM 107 gespeichert. Anschließend wird im Schritt 412 die Operation Δ K₂ = 0 ausgeführt, wonach im Schritt 413 der Lernwert dem Lernkompensationsfaktor K₃ zugeordnet wird. In dieser Weise wird die Ausführung des Programmschrittes 1005 beendet.

Es sei darauf hingewiesen, daß dann, wenn das Ergebnis des Schrittes 401 negativ ist oder wenn die Ausführung des Schrittes 403 beendet ist, die vorliegende Drehzahl N der Maschine und die angesaugte Luftmenge Q aufgenommen werden und daß auf der Grundlage dieser Information der Lernwert K _mn aus dem Speicher RAM 107 gelesen wird, was jedoch in Fig. 4 nicht dargestellt ist. Danach wird im Programmschritt 413 die Operation K₃ = K _mn ausgeführt, was für die Korrekturberechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge in einem Unterbrechungsprogramm verwendet wird.

Die Liste der Kompensationsfaktoren K₃ in Fig. 7 wird beispielsweise dadurch gebildet, daß die Drehzahl N der Maschine jeweils bei 200 Umdrehungen/min unterteilt wird und daß die angesaugte Luftmenge Q von der Leerlaufstellung des Drosselventils bis zur vollen Drosselstellung in 32 Blöcke unterteilt wird.

Die Sprungkorrektur (Proportionalkorrektur) des Integrationswertes, d. h. des Kompensationsfaktors K₂ wird im folgenden anhand des in Fig. 6 dargestellten Flußdiagramms beschrieben, das ein Zeitunterbrechungsprogramm darstellt, das alle 4 ms ausgeführt wird. Zunächst wird im Schritt 501 bestimmt, ob das Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 sich von der fetten Seite zur mageren Seite oder umgekehrt geändert hat oder nicht. Wenn das Ergebnis im Schritt 501 negativ ist, kehrt die Steuerung zum Hauptprogramm zurück. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis im Schritt 501 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 502 über.

Im Schritt 502 wird der Integrationswert K₂ zu diesem Zeitpunkt genommen und als Variable K _s gespeichert, die zur Berechnung des Integrationswertes im Schritt 403 in Fig. 5 benutzt wird.

Im Schritt 503 wird bestimmt, ob das Kraftstoff-Luft-Verhältnis sich von der fetten Seite zur mageren Seite geändert hat oder nicht, indem eine Änderung im Ausgangssignal des Kraftstoff-Luft-Verhältnissensors 14 aufgenommen wird. Wenn das Ergebnis im Schritt 503 positiv ist, geht die Steuerung auf den Schritt 504 über, der einen bestimmten Sprungwert Δ K _s (»Δ K) zu dem Wert K₂ addiert. Wenn das Ergebnis im Schritt 503 negativ ist, das heißt, wenn sich das Kraftstoff-Luft-Verhältnis von der mageren Seite zur fetten Seite geändert hat, geht die Steuerung zum Schritt 505 über, in dem der Sprungwert Δ K _s vom Integrationswert abgezogen wird. Im nächsten Schritt 506 wird der neue Integrationswert K₂ im RAM 107 gespeichert.

Wie im Unterbrechungsprogramm von Fig. 4 dargestellt ist, erfolgt somit eine Addition oder Subtraktion zu oder vom Integrationswert K₂ zu jedem bestimmten Zeitintervall. Das bedeutet, daß eine digitale Integration des Kompensationsfaktors erfolgt, die in Fig. 8 in Form schräg verlaufender Wellenformteile dargestellt ist. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die schräg verlaufenden Wellenformteile in Fig. 8 in Wirklichkeit schrittweise verlaufen und daher diese Teile makroskopisch dargestellt sind. Wie im Programm von Fig. 6 dargestellt ist, wird darüber hinaus der Sprungwert Δ K _s an den Übergangsstellen des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses dem Wert K₂ zuaddiert oder vom Wert K₂ abgezogen, um eine Sprungsteuerung (Proportionalsteuerung) durchzuführen, die den steilen Wellenformteilen vom Punkt A zum Punkt B oder umgekehrt in Fig. 8 entspricht.

Die Zeitpunkte, an denen die Werte K₂ im Programm von Fig. 6 genommen werden, um den Mittelwert von K₂ zu erhalten, liegen daher an Stellen (Integrationssteuerendpunkt) unmittelbar vor einem Sprung, der am Wert K₂ liegt. Diese Stelle entspricht dem Punkt A in Fig. 8. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß in Fig. 6 der Schritt 502 auch vor dem Schritt 506 und nicht vor dem Schritt 503 ausgeführt werden kann. In diesem Fall liegt dieser Zeitpunkt an einer Stelle (Proportionalsteuerendpunkt) unmittelbar hinter einem Sprung, der am Wert K₂ liegt, wobei diese Stelle dem Punkt B in Fig. 8 entspricht.

Da somit eine Vielzahl von Integrationswerten K₂ genommen wird und der Mittelwert daraus erhalten wird, um den Lernkompensationsfaktor abzuändern, ist es ausgeschlossen, daß der Lernkompensationsfaktor in die falsche Richtung durch periodische Schwankungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses verändert wird, so daß eine genaue Lernregelung durchgeführt wird.

Im folgenden wird wiederum anhand von Fig. 3 der Initialisierungsschritt 1001 erläutert. Es kann beispielsweise vorkommen, daß die Batterie 17 in Fig. 2 entfernt ist, wenn das Fahrzeug sich in einer Inspektion befindet oder repariert wird. In diesem Fall können die Konstanten einschließlich der Lernkompensationsfaktoren K₃, die im Speicher RAM 107 gespeichert sind, zerstört oder in nicht signifikante Werte umgewandelt werden. Eine Konstante mit einem bestimmten Muster wird daher gewöhnlich an einem bestimmten Speicherplatz des Speichers RAMs 107 gespeichert, um zu bestimmen, ob die Batterie 17 herausgenommen worden war. Wenn das Programm startet, bestimmt der Schritt 1001, ob der Wert der Konstanten zerstört oder umgewandelt ist. Wenn dieser Wert falsch ist, wird angenommen, daß die Batterie 17 entfernt worden war, und es werden daher die Konstanten rückgesetzt. Das heißt, daß alle Lernkompensations faktoren K₃(K _mn) auf 1 gesetzt werden, was zu einer Konstanten mit einem bestimmten Muster führt. Wenn das Programm wieder in Gang gesetzt wird und das Konstanten muster nicht zerstört war, werden die Konstanten ein schließlich der Kompensationsfaktoren, die im Speicher RAM 107 gespeichert sind, nicht initialisiert.

Normalerweise werden die Arbeitsabläufe der Programm schritte 1002 bis 1005 im Hauptprogramm wiederholt dem Regelprogramm entsprechend ausgeführt. Wenn ein Unter brechungssignal für die Berechnung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge von der Unterbrechungssteuerschaltung 102 an der Zentraleinheit CPU 100 anliegt, unterbricht die CPU 100 selbst dann, wenn das Hauptprogramm ausgeführt wird, sofort die Ausführung des Hauptprogramms und geht die auf das Unterbrechungs verarbeitungsprogramm des Programmschrittes 1010 über. Im Schritt 1011 wird das Ausgangssignal des Drehzahl zählers 101 aufgenommen, das die Drehzahl N der Maschine wiedergibt, die durch den Programmschritt 1012 im RAM 107 gespeichert wird. Anschließend wird im Programm schritt 1013 vom analogen Eingangsteil 104 das Signal aufgenommen, das die angesaugte Luftmenge oder die Größe der Luftströmung Q wiedergibt, die im Programmschritt 1014 im RAM 107 gespeichert wird. Die Drehzahl N und die angesaugte Luftmenge Q können als Parameter dazu ver wandt werden, nomale Verhältnisse bei der Berechnung der Kompensationsfaktoren K₂ und K₃ durch die Schritte 1004 und 1005 des Hauptprogrammes festzustellen. Anschließend wird im Schritt 1015 eine Grundkraftstoffeinspritzmenge, das heißt die Einspritzzeitdauer τ der Öffnung der Kraft
stoffeinspritzer 5 berechnet, die durch die Drehzahl N und die angesaugte Luftmenge Q bestimmt ist. Die Berechnungs gleichung lautet τ = F × Q/N, wobei F eine Konstante ist. Im Schritt 1016 werden anschließend aus dem RAM 107 drei Arten von Kompensationsfaktoren K₁, K₂ und K₃ ausgelesen, die durch das Hauptprogramm berechnet wurden, woraufhin die Einspritzmenge (Einspritzzeitdauer) kompensiert wird, die das Kraftstoff-Luft-Verhältnis be stimmt. Die Berechnungsgleichung für diese Einspritzzeit dauer T lautet: T = τ × K₁ × K₂ × K₃. Im Schritt 1017 werden anschließend die kompensierten Kraftstoffeinspritz mengendaten in den Zähler 109 eingegeben. Die CPU 100 geht dann auf den Schritt 1018 über, der die Steuerung zum Hauptprogramm zurückführt. In diesem Fall kehrt die Steuerung zum Programmschritt zurück, der durch die Unterbrechung unterbrochen worden ist.

Obenstehend wurde insoweit die Funktion der CPU 100 kurz beschrieben.

Da somit eine große Anzahl von Kompensationsfaktoren (Lernkompensationsfaktoren) K₃ (= K _mn) im RAM 107 nach Maßgabe der Drehzahl N der Maschine und der ange saugten Luftmenge Q vorbereitet werden, kann ein optimaler Kompensationsfaktor auf den Betriebszustand der Maschine ansprechend unmittelbar benutzt werden, so daß eine Regelung mit schnellem Ansprechen für alle Arten von Betriebszuständen einschließlich den Übergangsbetriebs zuständen ausgeführt werden kann. Da darüber hinaus die Lernkompensationsfaktoren K₃ auf den Betriebszustand der Maschine ansprechend abgeändert werden, werden auch die Lernkompensationsfaktoren K₃ automatisch auf eine Alterung oder eine Verschlechterung der Maschine und ihrer einzelnen Bauteile ansprechend geändert.

Claims

1. Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine, bei dem

- das Kraftstoff-Luft-Verhältnis im Abgas der Brennkraft maschine festgestellt wird,
- bestimmt wird, ob eine Rückkopplungsregelung durchge führt wird oder nicht, indem der Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgestellt wird,
- wenn die Rückkopplungsregelung durchgeführt wird, ein Rückkopplungskompensationsfaktor berechnet wird, der der Abweichung des detektierten tatsächlichen Kraft stoff-Luft-Verhältnisses von einem gewünschten Kraft stoff-Luft-Verhältnis entspricht,
- ein Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit vom Rück kopplungskompensationsfaktor berechnet wird und
- das Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines im wesentlichen durch den detektierten Betriebszustand bestimmten Gemisches eingestellt wird, wobei der Rückkopplungskom pensationsfaktor und der Lernkompensationsfaktor ver wendet werden, um das tatsächliche Kraftstoff-Luft-Ver hältnis in der Brennkraftmaschine in einem bestimmten Bereich zu regeln,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Berechnung des Lernkompensationsfaktors umfaßt, daß

- die Rückkopplungskompensationsfaktoren bei jedem Über gang des detektierten tatsächlichen Kraftstoff-Luft- Verhältnisses von der fetten zur mageren Seite oder umgekehrt abgetastet werden,
- ein Mittelwert einer vorbestimmten Anzahl der abgetaste ten Rückkopplungskompensationsfaktoren berechnet wird und
- der Lernkompensationsfaktor gemäß dem Mittelwert be stimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schritt der Berechnung des Rück kopplungskompensationsfaktors umfaßt, daß

- der Rückkopplungskompensationsfaktor nach und nach er höht wird, wenn das detektierte Kraftstoff-Luft- Verhältnis in bezug auf das gewünschte Kraftstoff-Luft- Verhältnis auf der mageren Seite liegt, und
- der Rückkopplungskompensationsfaktor nach und nach er niedrigt wird, wenn das detektierte tatsächliche Kraft stoff-Luft-Verhältnis in bezug auf das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis auf der fetten Seite liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Schritt der Berechnung des Rück kopplungskompensationsfaktors umfaßt, daß

- der Rückkopplungskompensationsfaktor merklich erhöht wird, wenn sich das detektierte tatsächliche Kraft stoff-Luft-Verhältnis in bezug auf das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis von der fetten zur mageren Seite geändert hat, und
- der Rückkopplungskompensationsfaktor merklich erniedrigt wird, wenn sich das detektierte tatsächliche Kraft stoff-Luft-Verhältnis in bezug auf das gewünschte Kraftstoff-Luft-Verhältnis von der mageren zur fetten Seite geändert hat.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der Berech nung des Lernkompensationsfaktors umfaßt, daß

- bestimmt wird, ob der Mittelwert größer als ein vorbe stimmter Wert ist oder nicht,
- der Lernkompensationsfaktor erhöht wird, wenn der Mit telwert größer als der vorbestimmte Wert ist, und
- der Lernkompensationsfaktor erniedrigt wird, wenn der Mittelwert nicht größer als der vorbestimmte Wert ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lernkompensations faktor für eine Anzahl von durch den detektierten Betriebs zustand bestimmten Bereichen erstellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lernkompensations faktor für eine Anzahl von durch die Maschinendrehzahl und die Ansaugluftmenge bestimmten Bereichen erstellt wird.

7. Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhält nisses für eine Brennkraftmaschine nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (14), die das Kraftstoff-Luft-Ver hältnis im Abgas der Brennkraftmaschine (1) feststellt, eine Einrichtung (20), die die Betriebsverhältnisse der Brennkraftmaschine feststellt, eine Recheneinrichtung (20), die einen Wert berechnet, der einer Grundkraftstoffver sorgungsmenge der Brennkraftmaschine entspricht, indem sie die Betriebsverhältnisse verwendet, wobei die Rechenein richtung einen Rückkopplungskompensationsfaktor, der der Abweichung des tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von einem gewünschten Kraftstoff-Luft-Verhältnis ent spricht, in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen be rechnet, einen Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit vom Rückkopplungskompensationsfaktor berechnet und den berech neten Wert bezüglich der Kraftstoffversorgungsmenge unter Verwendung des Rückkopplungskompensationsfaktors und des Lernkompensationsfaktors nach Maßgabe der Betriebsverhält nisse kompensiert, eine Einrichtung, die die tatsächliche Kraftstoffversorgungsmenge unter Verwendung des kompen sierten Wertes bezüglich der Kraftstoffversorgungsmenge einstellt, wobei das tatsächliche Kraftstoff-Luft-Ver hältnis der Brennkraftmaschine in einem bestimmten Bereich geregelt wird, eine Einrichtung, die bei jedem Übergang des detektierten tatsächlichen Kraftstoff-Luft-Verhältnisses von der fetten zur mageren Seite die Rückkopplungskompen sationsfaktoren abtastet und eine vorbestimmte Anzahl davon mittelt, und eine Einrichtung, die den Lernkompensations faktor nach Maßgabe des Mittelwertes der bestimmten Anzahl der Rückkopplungskompensationsfaktoren bestimmt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung (20), die die Rück kopplungskompensationsfaktoren mittelt, eine Einrichtung umfaßt, die die abgetasteten Rückkopplungskompensations faktoren integriert.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die die Rückkopplungskompensations faktoren mittelnde Einrichtung (20) eine Einrichtung um faßt, die bestimmt, ob der Mittelwert der Rückkopplungs kompensationsfaktoren kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, eine Einrichtung, die einen begrenzten Wert zum Lern kompensationsfaktor in Abhängigkeit von den Betriebsver hältnissen zuaddiert, wenn der Mittelwert der Rückkopp lungskompensationsfaktoren kleiner als der vorbestimmte Wert ist, und eine Einrichtung aufweist, die den begrenzten Wert vom Lernkompensationsfaktor in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen subtrahiert, wenn der Mittelwert der Rückkopplungskompensationsfaktoren größer als der vorbe stimmte Wert ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung (14, 20), die eine Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach Maßgabe des Ausgangssignals eines im Abgaskanal (7) ange ordneten Kraftstoff-Luft-Sensors (14) erfaßt und den Rückkopplungskompensationsfaktor bei jedem Übergang des Kraftstoffverhältnisses am Kraftstoff-Luft-Sensor von der fetten Seite zur mageren und umgekehrt merklich erhöht oder erniedrigt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung (20, 107) zur Berechnung und Speicherung eines Lernkompensationsfaktors in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Maschine nach Maßgabe des Rückkopplungskompensationsfaktors.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, ge kennzeichnet durch eine Einrichtung (107), in der eine Liste von Lernkompensationsfaktoren in Abhängig keit von Betriebszuständen (N, Q) der Maschine (1) gespeich chert ist.