DE3634014A1 - Vorrichtung und verfahren zur steuerung des luft/brennstoff-verhaeltnisses einer brennkraftmaschine mit open-loop-arbeitsweise - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur steuerung des luft/brennstoff-verhaeltnisses einer brennkraftmaschine mit open-loop-arbeitsweiseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuer- und Regelvorrichtung
für das Luft/Brennstoff-Verhältnis bei einer
Brennkraftmaschine und insbesondere eine Vorrichtung
und ein Verfahren, durch die ein Luft/Brennstoff-Verhältnis
des der Maschine zugeführten Gemisches im wesentlichen
in Abhängigkeit von einem Ausgangssignalpegel
eines Sauerstoffkonzentrationssensors gesteuert
wird.
Es sind selbsttätige Regelungen, d. h. Rückkopplungsregelsysteme,
für Brennkraftmaschinen bekannt, bei
denen die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine
durch einen Sauerstoffkonzentrationssensor (im folgenden
als O2-Sensor bezeichnet) festgestellt und ein
Luft/Brennstoff-Verhältnis des der Maschine zugeführten
Gemisches in Abhängigkeit von einem Ausgangssignalpegel
des O2-Sensors für die Reinigung des Abgases und die
Verbesserung der wirtschaftlichen Ausnutzung des Brennstoffs
durch Rückkopplung geregelt wird.
Bei einer Vorrichtung zur Regelung des Luft/Brennstoffverhältnisses
von dieser Art wird ein Grundwert
für die Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in
Abhängigkeit von einer Anzahl von Maschinenparametern
festgesetzt, die sich auf die Maschinenlast beziehen,
und der Grundwert wird in Abhängigkeit vom Ausgangssignalpegel
des O2-Sensors jedesmal bei Verstreichen
einer vorbestimmten Zeitperiode zyklisch korrigiert.
Die Rückkopplungsregelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
in Abhängigkeit vom Ausgangssignalpegel des
O2-Sensors wird bei Maschinenbetriebsbedingungen wie
z. B. bei einem Niedriglastbetrieb der Maschine eingestellt.
Während der Einstellung bzw. Unterbrechung der
Rückkopplungsregelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
wird das Luft/Brennstoff-Verhältnis des der Maschine
zugeführten Gemisches auf einen Wert für ein reiches
oder ein mageres Luft/Brennstoff-Verhältnis gesteuert.
Zu diesem Zweck wird der Öffnungsgrad eines zum Regeln
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses vorgesehenen Solenoid-
bzw. Magnetventils gemäß einem Steuerwert gesteuert,
der durch Multiplikation des zuvor festgesetzten
Grundwertes mit einem Anreicherungskoeffizienten
oder einem Abmagerungskoeffizienten erhalten
worden ist. Es ist jedoch schwierig, eine Differenz
zwischen dem Ziel- d. h. Sollwert des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses und einem tatsächlichen, d. h. Ist-Wert
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches zu
vermeiden, was auf verschiedenen Gründen, wie z. B. der
alterungsbedingten Änderung in der Detektionscharakteristik
der Sensoren zum Feststellen der Maschinenbetriebsparameter
oder dem Schlechterwerden des O2-
Sensors beruht. Wenn beispielsweise das Luft/Brennstoff-
Verhältnis zur mageren Seite hin gesteuert wird,
um den Brennstoffverbrauch herabzusetzen, wenn die
Maschinenlast niedrig ist, kann daher das Luft/Brennstoff-
Verhältnis des Gemisches nicht genau auf den
gewünschten Wert gesteuert bzw. geregelt werden, was
eine nachteilige Wirkung auf das Antriebsvermögen zur
Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
und ein Verfahren zum Steuern des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses vorzusehen, durch die ein angemessenes
Antriebsvermögen während des Anhaltens der
Rückkopplungsregelung des Luft/Brennstoffverhältnisses
sichergestellt wird, selbst wenn eine zeitinduzierte
(d. h. mit dem Verlauf der Zeit erfolgende) Änderung
oder Verschlechterung bei einem beliebigen der Maschinenbetriebssensoren
aufgetreten ist.
einem beliebigen der Maschinenbetriebssensoren aufgetreten
ist.
Diese Aufgabe ist durch die Erfindung bei einer Vorrichtung
und einem Verfahren mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 bzw. 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zur Steuerung und
Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses so ausgebildet,
daß ein Grundwert zum Einstellen des
Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von einer
Vielzahl von Maschinenbetriebsparametern festgesetzt
wird, die sich auf die Last der Brennkraftmaschine
beziehen. Der Grundwert wird in Abhängigkeit von der
Konzentration eines Abgasbestandteils korrigiert, um
einen Ausgangswert zu erhalten, durch den das
Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestellt wird. Bei jeder
Bestimmung des Ausgangswertes wird ein Korrekturwert
zum Korrigieren eines Fehlers des Grundwerts berechnet.
Der berechnete Korrekturwert wird in bezug auf jeden
Wert der Vielzahl der Maschinenparameter gespeichert.
Während vorbestimmter Betriebszustände der Maschine
wird die Korrektur des Grundwerts in Abhängigkeit von
der Konzentration des Abgasbestandteils angehalten bzw.
unterbrochen, und der Grundwert wird durch einen
Korrekturwert in Abhängigkeit von vorliegenden Werten
der Vielzahl der Maschinenbetriebsparameter korrigiert.
Der so erhaltene korrigierte Wert wird dann dazu verwendet,
das Luft/Brennstoff-Verhältnis des der Maschine
zugeführten Gemisches zu bestimmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung weiter erläutert. In
der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des allgemeinen
Aufbaus der Vorrichtung zur Steuerung des
Luft/Brennstoff-Verhältnisses nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, das den Aufbau des Steuerkreises
20 der Vorrichtung nach Fig. 1 wiedergibt;
Fig. 3A, 3B und 4A, 4B Flußdiagramme, die die Betriebsart
einer CPU 29 im Steuerkreis 20 bei einer
ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Steuervorrichtung für das Luft/Brennstoff-
Verhältnis zeigen;
Fig.3 und 4 Diagramme, die die jeweilige Anordnung
der Fig. 3A und 3B bzw. 4A und 4B aneinander
veranschaulichen;
Fig. 5 ein Diagramm, das eine D BASE -Datentabelle bzw.
-Abbildung zeigt, die vorab in einem ROM 30
des Steuerkreises 20 gespeichert worden ist;
Fig. 6 ein Diagramm, das eine in einem RAM 31 des
Steuerkreises gespeicherte Kref-Datentabelle
zeigt, und
Fig. 7 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem
Wert des Stroms zum Magnetventil und der Menge
der luftansaugseitigen Sekundärluft zeigt.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Steuern und Regeln des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses vom Steuertyp mit luftansaugseitiger
Sekundärluftversorgung erläutert.
Fig. 1, die den allgemeinen Aufbau der Vorrichtung
zum Steuern und Regeln des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
wiedergibt, wird Ansaugluft von einer Lufteinlaßöffnung
1 einer Brennkraftmaschine 5 über einen
Luftfilter 2, einen Vergaser 3 und einen Ansaugkrümmer
bzw. -verteiler 4 zugeführt. Der Vergaser 3 ist mit
einem Drosselventil 6 und einem Venturi 7 stromauf des
Drosselventils 6 versehen. Die Innenseite des Luftfilters
2 ist nahe einer Luftauslaßöffnung mit dem
Ansaugverteiler 4 über eine luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsleitung
8 verbunden, die mit einem
Magnetventil 9 vom Lineartyp versehen ist. Der Öffnungsgrad
des Magnetventils 9 wird gemäß der Größe
eines seinem Solenoid 9 a zugeführten Treiberstroms
geändert.
Die Vorrichtung umfaßt weiterhin einen Absolutdrucksensor
10, der im Ansaugverteiler 4 vorgesehen ist und
ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel einem Absolutdruck
im Ansaugverteiler 4 entspricht, ferner einen
Sensor 11 für den Kurbelwellenwinkel, der Impulssignale
in Abhängigkeit von der Drehung der nicht dargestellten
Kurbelwelle der Maschine erzeugt, einen Sensor 12 für
die Kühlwassertemperatur der Maschine, der ein Ausgangssignal
erzeugt, dessen Pegel der Temperatur des
Kühlwassers der Maschine entspricht, und einen O2-
Sensor 14, der in einer Abgasleitung 15 der Maschine
zur Erzeugung eines Ausgangssignals vorgesehen ist,
dessen Pegel sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration
im Abgas ändert. Des weiteren ist in der
Abgasleitung 15 an einer Stelle stromab der Position
des O2-Sensors 14 ein katalytischer Konverter 33
vorgesehen, um die Reduktion der Schadstoffbestandteile
im Abgas zu beschleunigen. Das linear arbeitende Magnetventil
9, der Absolutdrucksensor 10, der Kurbelwinkelsensor
11, der Sensor 12 für die Maschinenkühlwassertemperatur
und der O2-Sensor 14 sind mit einem
Steuerkreis 20 elektrisch verbunden. Mit dem Steuerkreis
20 sind außerdem ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor
16, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel
zur Geschwindigkeit des Fahrzeugs proportional ist, und
ein Atmosphärendrucksensor 17 elektrisch verbunden.
In Fig. 2 ist der Aufbau des Steuerkreises 20 veranschaulicht.
Wie dargestellt, umfaßt der Steuerkreis 20
einen Pegelumformkreis 21, der eine Pegelumwandlung der
Ausgangssignale des Absolutdrucksensors 10, des Sensors
12 für die Kühlwassertemperatur, des O2-Sensors 14, des
Sensors 16 für die Fahrzeuggeschwindigkeit und des
Atmosphärendrucksensors 17 ausführt. Vom Pegelumformkreis
21 gelieferte Ausgangssignale werden wiederum
einem Multiplexer 22 zugeführt, der selektiv eines der
Ausgangssignale von jedem Sensor ausgibt, das durch den
Pegelumformkreis 21 durchgelaufen ist. Das vom Multiplexer
22 abgegebene Ausgangssignal wird dann einem
A/D-Wandler 23 zugeführt, in dem das Eingangssignal in
ein Digitalsignal umgewandelt wird. Der Steuerkreis 20
umfaßt ferner einen Formkreis 24 für die Wellenform,
der eine Wellenformung des Ausgangssignals des Sensors
11 für den Kurbelwellenwinkel bewirkt, um TDC-Signale
in der Form von Impulssignalen vorzusehen. Die TDC-
Signale vom Wellenformerkreis 24 werden wiederum einem
Zähler 25 zugeführt, der Intervalle der TDC-Signale
zählt. Der Steuerkreis 20 umfaßt einen Treiberkreis
bzw. Antriebskreis 28 zum Betätigen des Magnetventils 9
in Öffnungsrichtung, eine CPU (Zentraleinheit) 29, die
Digitaloperationen entsprechend verschiedenen Programmen
ausführt, und einen ROM 30, in dem verschiedene
Arbeitsprogramme und Daten vorab gespeichert sind, sowie
einen RAM 31. Das Solenoid 9 a des Magnetventils 9
ist in Reihe mit einem Treibertransistor und einem
Stromdetektionswiderstand des Treiberkreises 28 verbunden,
die beide nicht gezeigt sind. Der Multiplexer
22, der AD-Wandler 23, der Zähler 25, der Treiberkreis
28, die CPU 29, der ROM 30 und der RAM 31 sind wechselseitig
über einen Eingangs/Ausgangs-Bus 32 angeschlossen
bzw. miteinander verbunden.
Im dem so aufgebauten Steuerkreis 20 wird die Information
über den Ansaugdruck in der Ansaugleitung bzw.
im Verteiler 4, die Maschinenkühlwassertemperatur, die
Sauerstoffkonzentration im Abgas und die Fahrzeuggeschwindigkeit
selektiv vom AD-Wandler 23 über den Eingangs-/
Ausgangsbus 32 der CPU 29 zugeführt. Auch die
Information vom Zähler 25, die die Maschinendrehzahl
wiedergibt, wird der CPU 29 über den Eingangs-/Ausgangsbus
32 zugeführt. Die CPU 29 ist so ausgebildet,
daß bei jedem Zyklus einer vorbestimmten Periode T 1
(z. B. 100 m sec) ein internes Unterbrechungssignal
erzeugt wird. In Abhängigkeit von diesem internen
Unterbrechungssignal berechnet die CPU 29 einen Ausgangswert
T OUT , der in der Form von Daten die Größe
bzw. Stärke des Stroms zum Solenoid 9 a des Magnetventils
9 anzeigt. Der Ausgangswert T OUT wird wiederum
dem Treiberkreis 28 zugeführt. Der Treiberkreis 28
führt eine Closed-Loop-Regelung der Größe des durch das
Solenoid 9 a fließenden Stroms durch, so daß dieser auf
einen Wert entsprechend dem Ausgangswert T OUT gesteuert
wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3A und 3B sowie 4A und 4B
wird der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Steuerung des Luft/Brennstoffverhältnisses von der Art
mit luftansaugseitiger Sekundärluftzufuhr erläutert.
Beim Schritt 51 wird ein Grundwert D BASE in der CPU 29
festgesetzt, der den Grundwert des Stroms zum Magnetventil
9 anzeigt, und dem Treiberkreis 28 jedesmal bei
Erzeugung des internen Unterbrechungssignals in der CPU
29 zugeführt wird. Im ROM 30 sind verschiedene Werte
Des Grundwerts D BASE , die entsprechend dem Absolutdruck
in der Ansaugleitung P BA und der Maschinendrehzahl Ne
bestimmt worden sind, in der Form einer D BASE -Datentabelle
oder -karte vorab gespeichert, wie in Fig. 5
gezeigt ist. Die CPU 29 liest zuerst momentane Werte
des Absolutdrucks P BA und der Maschinendrehzahl Ne und
sucht wiederum im ROM 30 aus der D BASE -Datentabelle
einen Grundwert D BASE , der den gelesenen Werten entspricht.
Nach dem Festsetzen des Grundwerts D BASE wird
beim Schritt 52 festgestellt, ob der Betriebszustand
des Fahrzeugs eine Bedingung für die Rückkopplungsregelung
(F/B- oder Feedback-Regelung) erfüllt. Diese
Feststellung wird entsprechend verschiedenen Parametern
ausgeführt, d. h. dem Absolutdruck in der Ansaugleitung,
der Maschinenkühlwassertemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit
und der Maschinendrehzahl. Wenn die
Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist oder die Kühlwassertemperatur
der Maschine niedrig ist, wird beispielsweise
angezeigt, daß die Bedingung für die
Rückkopplungsregelung nicht erfüllt ist. Wenn bestimmt
worden ist, daß die Bedingung für die Rückkopplungsregelung
nicht erfüllt ist, wird beim Schritt 53
festgestellt, ob die Maschinenlast niedrig ist oder
nicht. Diese Detektion wird beispielsweise mittels des
Absolutdrucks P BA ausgeführt. Wenn der Absolutdruck P BA
größer als 200 mm Hg und kleiner als 400 mm Hg ist, wird
bestimmt, daß die Maschine im Niedriglastzustand arbeitet.
Wenn die Maschine nicht im Niedriglastzustand
arbeitet, wird der Ausgangswert T OUT beim Schritt 54
gleich "0" gemacht, so daß die Rückkopplungsregelung
angehalten wird. Wenn die Maschine im Niedriglastzustand
arbeitet, wird zum anderen der Ausgangswert
T OUT unter Verwendung der Gleichung
T OUT = D BASE · Kref · K LS
beim Schritt 55 berechnet. In dieser Gleichung ist Kref
ein Korrekturwert zum Kompensieren eines Fehlers des
beim Schritt 51 festgesetzten Basiswerts D BASE und K LS
ist ein Abmagerungskoeffizient (z. B. 1, 2). Wie in
Fig. 6 gezeigt ist, sind im RAM 31 verschiedene Werte
des Korrekturwerts Kref, die durch den absoluten Druck
P BA in der Ansaugleitung und die Maschinendrehzahl Ne
bestimmt sind, in Form einer Kref-Datentabelle vorab
gespeichert worden. Die CPU 29 sucht daher aus der
Kref-Datentabelle unter der Verwendung augenblicklicher
Werte des Absolutdrucks P BA und der Maschinendrehzahl
Ne einen Wert des Korrekturwerts Kref für die Berechnung
des Ausgangswerts T OUT . Der RAM 31 ist ein
Permanentspeicher und der Speicherinhalt wird auch
beibehalten, wenn die Maschine 5 angehalten wird. Die
anfängliche Einstellung der Werte der Kref-Datentabelle
wird vor der anfänglichen Benutzung dieser Vorrichtung
ausgeführt.
Wenn andererseits bestimmt worden ist, daß die Bedingung,
für die Rückkopplungsregelung erfüllt ist, wird
beim Schritt 56 festgestellt, ob eine Zählperiode eines
nicht dargestellten Zeitzählers A in der CPU 29 eine
vorbestimmte Zeitperiode Δ t 1 erreicht hat oder nicht.
Diese vorbestimmte Zeitperiode Δ t 1 entspricht einer
Verzögerungszeit von einer Zeit der Zuführung der
luftansaugsseitigen Sekundärluft bis zu einer Zeit, in
der ein Ergebnis der Zuführung der luftansaugseitigen
Sekundärluft durch den O2-Sensor 14 als eine Änderung
in der Sauerstoffkonzentration des Abgases festgestellt
wird. Wenn die vorbestimmte Zeitperiode Δ t 1 abgelaufen
ist, nachdem der Zeitzähler A zum Beginnen der
Zeitzählung zurückgesetzt worden ist, wird der Zähler
beim Schritt 57 wieder zurückgesetzt, um die Zeitzählung
von einem vorbestimmten Ausgangswert zu beginnen.
Mit anderen Worten wird beim Schritt 56 eine
Feststellung durchgeführt, ob die vorbestimmte Zeitperiode
Δ t 1 nach dem Start der Zeitzählung vom
Ausgangswert durch den Zeitzähler A, d. h. die Ausführung
des Schritts 57, abgelaufen ist oder nicht.
Nach dem Beginn der Zählung der vorbestimmten Zeitperiode
Δ t 1 durch den Zeitzähler A wird auf diese
Weise beim Schritt 58 festgestellt, ob der Ausgangssignalpegel
des O2-Sensors 14 größer als der Referenzwert
Lref ist, der einem Luft/Brennstoff-Zielverhältnis
entspricht. Mit anderen Worten wird beim Schritt 58
festgestellt, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis des
Gemisches magerer als das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis
ist. Wenn LO 2≦λτ Lref ist, bedeutet dies, daß
das Luft/Brennsotff-Verhältnis des Gemisches magerer
als das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis ist. Beim
Schritt 59 wird festgestellt, ob ein Luft/Brennstoff-
Verhältnis-Flag bzw. Kennzeichen F AF = "1" ist, das ein
Ergebnis eines vorausgehenden Feststellungszyklus ist.
Wenn F AF = 1, so bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-
Verhältnis in einem vorausgehenden Feststellungszyklus
als mager festgestellt worden ist. Dann wird
beim Schritt 60 ein Subtraktionswert I L berechnet. Der
Subtraktionswert I L wird durch Multiplikation zwischen
einer Konstanten K 1, der Maschinendrehzahl Ne und dem
Absolutdruck P BA erhalten (K 1 · Ne · P BA ),
und ist von
der Menge der Ansaugluft der Maschine 5 abhängig. Nach
der Berechnung des Subtraktionswertes I L wird ein
Korrekturwert I OUT , der vorher durch die Ausführung der
Operationen der A/F-Routine berechnet worden ist, von
einer Speicherstelle a 1 in den RAM 31 ausgelesen.
Danach wird der Subtraktionswert I L vom Korrekturwert
I OUT abgezogen und beim Schritt 61 wird wiederum ein
Ergebnis in die Speicherstelle a 1 des RAM 31 als neuer
Korrekturwert I OUT eingeschrieben. Wenn andererseits
F AF = 0, bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-
Verhältnis im vorhergehenden Feststellungszyklus als
reich festgestellt worden ist und daß sich das
Luft/Brennstoff-Verhältnis vom reichen zum mageren
Zustand verändert hat. Daher wird beim Schritt 62 ein
Wert "1" für ein Flag F P gesetzt, das die Änderung in
der Richtung der Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
anzeigt, und beim Schritt 63 wird ein
Subtraktionswert P L berechnet. Der Subtraktionswert P L
wird durch eine Multiplikation zwischen dem Subtraktionswert
I L und einer Konstanten K 3 erhalten (K 3 ≦λτ 1).
Nach der Berechnung des Subtraktionswerts P L (K 3 · I L )
wird der Korrekturwertwert I OUT , der vorher durch die
Ausführung der Operationen der A/F-Routine berechnet
worden ist, aus der Speicherstelle a 1 im RAM 31
ausgelesen. Danach wird der Subtraktionswert P L vom
Korrekturwert I OUT subtrahiert, und ein Ergebnis wird
wiederum in die Speicherstelle a 1 des RAM 31 beim
Schritt 64 als neuer Korrekturwert I OUT eingeschrieben.
Nach der Berechnung des Korrekturwerts I OUT beim
Schritt 61 oder beim Schritt 64 wird beim Schritt 65
für das Flag F AF ein Wert "1" gesetzt, um anzuzeigen,
daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis mager ist. Wenn
andererseits beim Schritt 58 LO 2 Lref festgestellt
worden ist, so bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-
Verhältnis reicher als das Luft/Brennstoff-Zielverhältnis
ist. Dann wird beim Schritt 66 festgestellt, ob
das Luft/Brennstoff-Verhältnis-Flag F AF "0" ist. Wenn
F AF = 0, bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis
im vorhergehenden Feststellungszyklus als reich
festgestellt worden ist. Dann wird beim Schritt 67 ein
Summierwert I R berechnet. Der Summierwert I R wird durch
eine Multiplikation zwischen einem konstanten Wert K 2
(≠ K 1), der Maschinendrehzahl Ne und dem Absolutdruck
P BA berechnet (K 2 · Ne · P BA ) und ist von der Menge der
Ansaugluft der Maschine 5 abhängig. Nach der Berechnung
des Summierwertes I R wird der Korrekturwert I OUT , der
vorher durch die Ausführung der A/F-Routine berechnet
worden ist, aus der Speicherstelle a 1 das RAM 31 ausgelesen,
und der Summierwert I R wird zum ausgelesenen
Korrekturwert I OUT addiert. Beim Schritt 68 wird ein
Ergebnis der Summierung wiederum in der Speicherstelle
a 1 des RAM 31 als neuer Korrekturwert I OUT gespeichert.
Wenn beim Schritt 66 F AF = 1, bedeutet dies, daß das
Luft/Brennstoff-Verhältnis im vorhergehenden Feststellungszyklus
als mager festgestellt worden ist, und
das Luft/Brennstoff-Verhältnis sich vom mageren in den
reichen Zustand geändert hat. Dann wird beim Schritt 70
ein Summierwert P R berechnet. Der Summierwert P R wird
durch eine Multiplikation zwischen dem Summierwert I R
und einer Konstanten K 4 erhalten (K 4 ≦λτ 1). Nach der
Berechnung des Summierwerts P R (K 4 · I R ) wird der
Korrekturwert I OUT , der vorher durch die Ausführung der
Operationen der A/F-Routine berechnet worden ist, aus
der Speicherstelle a 1 im RAM 31 ausgelesen. Danach wird
der Summierwert P R zum Korrekturwert I OUT addiert, und
beim Schritt 71 wird dann das Ergebnis wiederum in die
Speicherstelle a 1 des RAM 31 als neuer Korrekturwert
I OUT geschrieben. Nach der Berechnung des Korrekturwerts
I OUT beim Schritt 68 oder beim Schritt 71 wird
beim Schritt 72 ein Wert "O" für das Flag F AF gesetzt
um anzuzeigen, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis reich
ist. Nach der Berechnung des Korrekturwerts I OUT beim
Schritt 61, 64, 68 oder 71 auf diese Weise werden der
Korrekturwert I OUT und der Grundwert D BASE , der beim
Schritt 51 festgesetzt worden ist, zusammenaddiert, und
beim Schritt 73 wird ein Ergebnis der Addition als
Ausgangswert T OUT geformt. Nach der Berechnung des
Ausgangswertes T OUT wird der Ausgangswert T OUT beim
Schritt 74 an den Treiberkreis 28 ausgegeben. Danach
wird beim Schritt 75 eine Subroutine zur Berechnung von
Kref ausgeführt.
Der Treiberkreis 28 ist wirksam, um den durch das
Solenoid 9 a des Magnetventils 9 fließenden Strom
mittels des Widerstands zur Detektion des Stroms festzustellen
und die detektierte Größe des Stroms mit dem
Ausgangswert T OUT zu vergleichen. In Abhängigkeit von
einem Ergebnis des Vergleichs wird der Treibertransistor
ein/ausgesteuert, um den Treiberstrom des
Solenoids 9 a zuzuführen. Auf diese Weise wird der durch
das Solenoid 9 a fließende Strom gleich einem Wert, der
durch den Ausgangswert T OUT dargestellt ist. Wie in
Fig. 7 gezeigt ist, wird daher die luftansaugseitige
Sekundärluft, deren Menge zur Größe des durch das
Solenoid 9 a des Magnetventils 9 fließenden Stroms
proportional ist, in die Ansaugleitung 4 zugeführt.
Nach dem Zurücksetzen des Zeitzählers A und dem Beginn
des Zählens vom Ausgangswert beim Schritt 57 wird der
Arbeitsschritt des Schritts 73 sofort ausgeführt, wenn
festgestellt wird, daß die vorbestimmte Zeitperiode
Δ t 1 beim Schritt 56 noch nicht abgelaufen war. In
diesem Fall wird der durch die A/F-Routine bis zum
vorhergehenden Zyklus berechnete Korrekturwert I OUT
ausgelesen.
Wie in Fig. 4A und 4B in der Kref-Berechunungssubroutine
gezeigt ist, wird beim Schritt 81 festgestellt, ob der
Atmosphärendruck P A größer als 730 mm Hg ist oder nicht.
Wenn P A ≦λτ 730 mm Hg ist, wird bei den Schritten 82 bzw.
83 festgestellt, ob die Maschinendrehzahl Ne höher als
900 U/min bzw. niedriger als 1700 U/min ist oder nicht.
Wenn 1700 U/min ≦λτ Ne ≦λτ 900 U/min, wird bei den Schritten
84 bzw. 85 festgestellt, ob der Absolutdruckwert
P BA der Ansaugluft größer als 160 mm Hg bzw. niedriger
560 mm Hg ist. Wenn 160 mm Hg ≦ωτ P BA ≦ωτ 560 mm Hg, wird erwogen,
daß die Maschine in einem stabilen Zustand arbeitet,
und beim Schritt 86 wird festgestellt, ob dieser
stabile Zustand sich länger als 2 Sekunden fortgesetzt
hat. Wenn der Maschinenbetrieb im stabilen
Zustand länger als 2 Sekunden fortgesetzt worden ist,
wird beim Schritt 87 festgestellt, ob das Flag F P
gleich 1 ist oder nicht. Wenn F P = 0, wird beim Schritt
88 festgestellt, ob das Flag F KO2P gleich "1" ist oder nicht.
Das Flag F KO2P ist für die Anzeige vorgesehen, daß die
Operation des Schritts 88 in dieser Subroutine das
erste Mal ausgeführt wird und wird anfangs bei Anwendung
des Netz- bzw. Kraftstroms auf "0" gesetzt. Wenn
F KO2P = 0, wird beim Schritt 89 der Ausgangswert T OUT ,
der durch die Ausführung der A/F-Routine des derzeitigen
Zeitabschnitts berechnet worden ist, als vorhergehender
Mittelwert T OUT1 beibehalten. Zur selben Zeit
wird beim Schritt 90 ein Wert "1" für das Flag F KO2P
gesetzt. Wenn F KO2P = 1, bedeutet dies, daß die Operation
des Schritts 90 ausgeführt worden ist und daß
der durch die A/F-Routine des augenblicklichen Zeitabschnitts
berechnete Ausgangswert T OUT und der vorhergehende
Mittelwert T OUT1 zusammen addiert und dann durch
2 dividiert werden, um einen Mittelwert T OUT des Ausgangswerts
T OUT beim Schritt 91 zu erzeugen. Der
Mittelwert T OUT wird beim Schritt 92 als der vorhergehende
Mittelwert T OUT1 beibehalten. Zur selben Zeit
wird der Wert "1" für ein Flag F TOUT gesetzt, das anzeigt,
daß der Mittelwert T OUT des Ausgangswerts T OUT
beim Schritt 93 berechnet wird.
Wenn andererseits beim Schritt 87 festgestellt wird,
daß F P = 1, bedeutet dies, daß die Richtung der
Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses sich geändert
hat, und es wird beim Schritt 94 für das Flag F P
"0" gesetzt. Zur selben Zeit wird beim Schritt 95 festgestellt,
ob das Flag F TOUT gleich "1" ist oder nicht.
Wenn F TOUT = 0, bedeutet dies, daß der Mittelwert T OUT
noch nicht berechnet worden ist, und die Operation des
Schritts 88 wird ausgeführt. Wenn F TOUT = 1, bedeutet
dies, daß der Mittelwert T OUT bereits durch die Operation
des Schritts 91 berechnet worden ist; beim
Schritt 96 wird für das Flag F TOUT "0" gesetzt. Zur
selben Zeit wird beim Schritt 97 unter Verwendung einer
Gleichung
K 02P = K 5 · T OUT /D BASE
ein Wert K 02P berechnet, der den Fehler des Grundwerts
D BASE anzeigt. In dieser Gleichung ist K 5 eine Konstante.
Dann wird beim Schritt 98 unter Verwendung einer Gleichung
Kref = K 6 · K O2P + K 7 ·
refx,
ein Korrekturwert Kref zum Korrigieren des Fehlers des
Grundwertes D BASE berechnet und in einer Position in
der Kref-Datentabelle des RAM 31 gespeichert, die den
augenblicklichen Werten des Absolutdrucks P BA in der
Ansaugleitung und der Maschinendrehzahl Ne entspricht.
In dieser Gleichung sind K 6 und K 7 Konstanten und Krefx
ist ein Korrekturwert, der durch die Ausführung der
Operation des Schrittes 98 im vorhergehenden Zyklus
erhalten worden ist. Nach der Berechunung des Korrekturwerts
Kref wird der berechnete Korrekturwert Kref
beim Schritt 99 als der vorhergehende Korrekturwert
Krefx gesetzt. Durch Wiederholen der Operationen dieser
Subroutine wird der Korrekturwert Kref in der Kref-
Datentabelle auf einen neuen Wert in Abhängigkeit von
der zeitinduzierten Änderung oder Verschlechterung der
Sensoren geändert. Im oben erläuterten Ausführungsbeispiel
werden die Flags F P und F TOUT bei Anwendung
des Netzstroms auf "0" initialisiert. Wenn beim Schritt
87, d. h. zur Zeit der Ausführung dieser Subroutine,
anschließend an die Operation des Schritts 94 nach der
Änderung in der Richtung der Steuerung des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses, festgestellt wird, daß F P = 0,
oder wenn beim Schritt 95, d. h. der Ausführung dieser
Subroutine, anschließend an die Operation des Schritts
95 nach der Berechnung des Mittelwerts T OUT , festgestellt
wird, daß F TOUT = 0, wird die Operation des
Schritts 88 ausgeführt.
Obenstehend ist die Erfindung anhand eines Beispiels
erläutert worden, bei dem die Steuerung des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses durch Einstellung der Menge der
luftansaugseitigen Sekundärluft ausgeführt wird. Es sei
jedoch festgestellt, daß die Erfindung auch auf eine
Vorrichtung zur Steuerung und Regelung des Luft/Brennstoff-
Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit
Brennstoffeinspritzung anwendbar ist, bei der eine
Brennstoffeinspritzeinrichtung (Injektor) oder mehrere
Brennstoffeinspritzeinrichtungen verwendet werden. In
einem solchen Fall wird die Grundzeitdauer für die
Brennstoffeinspritzung, die ebenfalls als D BASE ausgedrückt
werden kann, mittels des Korrekturwerts Kref
in dem Betriebszustand der Maschine korrigiert, bei dem
die Rückkopplungsregelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
angehalten ist. Wenn bespielsweise die
Maschinenlast niedrig ist, wird ein Ausgangswert T OUT
der Brennstoffeinspritzzeitdauer berechnet, indem die
Gleichung
T OUT = D BASE · Kref · K LS
verwendet wird. Wenn die Maschinenlast hoch ist, wird
der Ausgangswert T OUT unter Verwendung der Gleichung
T OUT = D BASE · Kref · K WOT
berechnet. In diesem Fall ist der Abmagerungskoeffizient
K LS beispielsweise 0,8 und der Anreicherungskoeffizient
K WOT ist 1,2.
Bei der erfindungsgemäßen Steuer- und Regelvorrichtung
für das Luft/Brennstoff-Verhältnis wird somit der
Fehler des Grundwertes für die Einstellung des
Luft/Brennstoff-Verhältnisses kompensiert, der gemäß
einer Anzahl von Maschinenparametern eingestellt worden
ist. Es werden Korrekturwerte berechnet und jeder Wert
der Korrekturwerte wird in bezug auf eine Anzahl von
Maschinenparametern gespeichert. Wenn daher der Grundwert,
der verwendet werden soll wenn die Rückkopplungsregelung
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei
einem Niedriglastzustand der Maschine zur Abmagerung
oder Anreicherung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses bei
geöffneter Regelschleife von einem Sollwert aufgrund
zeitinduzierter Änderung oder Verschlechterung der
Sensoren abweicht, kann ein solcher Fehler des Grundwertes
durch Verwendung des Korrekturwertes kompensiert
werden. Somit kann der Ausgangswert für die Steuerung
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in geeigneter Weise
berechnet werden, um ein angemessenes Antriebsvermögen
sicherzustellen.
Die Erfindung läßt sich folgendermaßen zusammenfassen:
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung und
Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses sind so
ausgestaltet, daß ein Grundwert für eine Steuerung des
Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von einer
Anzahl von Maschinenbetriebsparametern berechnet wird.
Der Grundwert wird durch ein Ausgangssignal eines
Sensors für die Konzentration eines Abgasbestandteiles
eingestellt, um einen Ausgangswert zu liefern, der für
die Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses direkt
verwendet wird. Bei einem vorbestimmten Betriebszustand
der Maschine wird die Einstellung des Grundwertes auf
der Basis des Ausgangssignals des Sensors für die
Konzentration des Abgasbestandteils angehalten und der
Grundwert wird mittels eines Korrekturwertes korrigiert,
der einer aus einer Anzahl von entsprechend den
Maschinenbetriebsparametern gespeicherten Werten ist,
und wird unter Verwendung augenblicklicher Werte der
Maschinenbetriebsparameter ausgelesen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
für eine Brennkraftmaschine, mit einer Anzahl
von Sensoren zum Abtasten von sich auf eine
Maschinenlast beziehenden Maschinenbetriebsparametern,
einem Sensor für die Konzentration eines Abgasbestandteils
der Brennkraftmaschine und einer Regeleinrichtung
zum Regeln eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines
der Maschine zugeführten Gemisches in Abhängigkeit von
einem Ausgangswert, der auf der Basis von Signalen von
den Sensoren bestimmt ist,
gekennzeichnet durch
- eine mit der Anzahl von Sensoren verbundene Einrichtung (29, 30) zum Festsetzen eines Grundwertes (D BASE ) der Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von den Maschinenparametern in Intervallen einer vorbestimmten Zeitperiode;
- eine Einrichtung (25, 29, 31) zum Einstellen des Grundwertes in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal (LO 2) des Sensors (14) für die Konzentration des Abgasbestandteils, um den Ausgangswert (T OUT ) zu liefern;
- eine Einrichtung (29) zum Berechnen eines Korrekturwerts (Kref) zur Kompensation eines Fehlers des Grundwertes (D BASE ) bei jeder Erzeugung des Ausgangswertes (T OUT );
- eine Einrichtung (31) zum Speichern eines jeden berechneten Wertes (Krefx) des Korrekturwertes (Kref) in Verbindung mit jedem Wert der Anzahl von Maschinenbetriebsparametern;
- eine Einrichtung (10, 11, 12, 14, 16, 29) zum Feststellen eines vorbestimmten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und
- eine Einrichtung (29) zum Anhalten der Einstellung der Grundwertes (D BASE ) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal (LO 2) des Sensors (14) für die Konzentration des Abgasbestandteils, wenn der vorbestimmte Betriebszustand festgestellt worden ist, und zum Korrigieren des Grundwertes (D BASE ) durch einen Wert des Korrekturwerts (Kref) entsprechend augenblicklichen Werten aus der Anzahl der Maschinenbetriebsparameter, um den Ausgangswert (T OUT ) zu liefern,
- wobei die Einrichtungen zusammen eine Steuereinheit (20) für das Luft/Brennstoff-Verhältnis bilden.
- eine mit der Anzahl von Sensoren verbundene Einrichtung (29, 30) zum Festsetzen eines Grundwertes (D BASE ) der Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von den Maschinenparametern in Intervallen einer vorbestimmten Zeitperiode;
- eine Einrichtung (25, 29, 31) zum Einstellen des Grundwertes in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal (LO 2) des Sensors (14) für die Konzentration des Abgasbestandteils, um den Ausgangswert (T OUT ) zu liefern;
- eine Einrichtung (29) zum Berechnen eines Korrekturwerts (Kref) zur Kompensation eines Fehlers des Grundwertes (D BASE ) bei jeder Erzeugung des Ausgangswertes (T OUT );
- eine Einrichtung (31) zum Speichern eines jeden berechneten Wertes (Krefx) des Korrekturwertes (Kref) in Verbindung mit jedem Wert der Anzahl von Maschinenbetriebsparametern;
- eine Einrichtung (10, 11, 12, 14, 16, 29) zum Feststellen eines vorbestimmten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und
- eine Einrichtung (29) zum Anhalten der Einstellung der Grundwertes (D BASE ) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal (LO 2) des Sensors (14) für die Konzentration des Abgasbestandteils, wenn der vorbestimmte Betriebszustand festgestellt worden ist, und zum Korrigieren des Grundwertes (D BASE ) durch einen Wert des Korrekturwerts (Kref) entsprechend augenblicklichen Werten aus der Anzahl der Maschinenbetriebsparameter, um den Ausgangswert (T OUT ) zu liefern,
- wobei die Einrichtungen zusammen eine Steuereinheit (20) für das Luft/Brennstoff-Verhältnis bilden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zum Speichern
eines jeden berechneten Wertes eine Datentabelle in
einem Speicher (31) umfassen, in dem die berechneten
Werte (Krefx) des Korrekturwerts (Kref) jeweils an
Speicherstellen (a 1) entsprechend jedem Wert aus der
Anzahl der Maschinenbetriebsparameter gespeichert
werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (29) zum
Berechnen eines Korrekturwerts (Kref) in der Lage ist,
den Korrekturwert zu berechnen, wenn ein stabiler Zustand
des Maschinenbetriebs länger als eine vorbestimmte
Zeitperiode (2 s) angedauert hat.
4. Verfahren zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere
zur Anwendung bei einer Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, bei dem sich auf eine Maschinenlast
beziehende Maschinenbetriebsparameter abgetastet
werden, die Konzentration eines Abgasbestandteils der
Maschine abgetastet wird und das Luft/Brennstoff-
Verhältnis eines der Maschine zugeführten Gemisches in
Abhängigkeit von einem Ausgangswert geregelt wird, der
auf der Basis der Signale von den Sensoren bestimmt
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
- ein Basiswert für die Steuerung des Luft/Brennstoff- Verhältnisses in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebsparametern bei Intervallen einer vorbestimmten Zeitperiode festgesetzt wird;
- der Grundwert in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Sensors für die Konzentration des Abgasbestandteils eingestellt wird, um den Ausgangswert zu liefern;
- ein Korrekturwert zur Kompensation eines Fehlers des Grundwertes bei jeder Erzeugung des Ausgangswertes berechnet wird;
- jeder berechnete Wert des Korrekturwerts in Verbindung mit jedem Wert aus der Anzahl der Maschinenbetriebsparameter gespeichert wird;
- ein vorbestimmter Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgestellt wird; und
- die Einstellung des Grundwertes in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Sensors für die Konzentration des Abgasbestandteils angehalten wird, wenn der vorbestimmte Betriebszustand festgestellt worden ist, und der Grundwert durch einen Wert des Korrekturwerts entsprechend den augenblicklichen Werten aus der Anzahl der Maschinenbetriebsparameter korrigiert wird, um den Ausgangswert zu liefern.
- ein Basiswert für die Steuerung des Luft/Brennstoff- Verhältnisses in Abhängigkeit von den Maschinenbetriebsparametern bei Intervallen einer vorbestimmten Zeitperiode festgesetzt wird;
- der Grundwert in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal eines Sensors für die Konzentration des Abgasbestandteils eingestellt wird, um den Ausgangswert zu liefern;
- ein Korrekturwert zur Kompensation eines Fehlers des Grundwertes bei jeder Erzeugung des Ausgangswertes berechnet wird;
- jeder berechnete Wert des Korrekturwerts in Verbindung mit jedem Wert aus der Anzahl der Maschinenbetriebsparameter gespeichert wird;
- ein vorbestimmter Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgestellt wird; und
- die Einstellung des Grundwertes in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Sensors für die Konzentration des Abgasbestandteils angehalten wird, wenn der vorbestimmte Betriebszustand festgestellt worden ist, und der Grundwert durch einen Wert des Korrekturwerts entsprechend den augenblicklichen Werten aus der Anzahl der Maschinenbetriebsparameter korrigiert wird, um den Ausgangswert zu liefern.
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| JP60222172A JP2690482B2 (ja) | 1985-10-05 | 1985-10-05 | 内燃エンジンの空燃比制御装置 |
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| DE3634014A1 true DE3634014A1 (de) | 1987-04-16 |
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ID=16778301
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| JP (1) | JP2690482B2 (de) |
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