DE3823277C2

DE3823277C2 -

Info

Publication number: DE3823277C2
Application number: DE3823277A
Authority: DE
Inventors: Masahide Sakamoto; Takeshi Atago; Junichi Katsuta Jp Ishii; Matsuo Hitachi Jp Amano; Nobuo Hitachiota Jp Kurihara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-07-09
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-12-20
Also published as: KR890002530A; GB8816203D0; DE3823277A1; US4991102A; KR0123561B1; GB2207779A; GB2207779B

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Einspritz-Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Steuervorrichtung ist aus JP 55-134721 A (entsprechend EP 01 45 992 A2) bekannt.

Moderne Kraftfahrzeug-Benzinmotoren sind mit einer Steuervorrichtung ausgestattet, die einen Mikrorechner zur Steuerung der Betriebsbedingungen aufweist, um dadurch die schädlichen Bestandteile im Abgas zu vermindern und den Benzinverbrauch zu senken. Dabei arbeitet ein solches elektronisches Motorsteuersystem so, daß aufgrund von Signalen von verschiedenen Fühlern, die Motorbetriebsbedingungen darstellen, verschiedene Faktoren, u. a. die Kraftstofffördermenge und der Zündzeitpunkt, geregelt werden, um so die optimalen Betriebsbedingungen für den Motor zu erreichen.

Bei der bekannten elektronischen Motorsteuervorrichtung wird die Kraftstoffmenge durch ein Luft-Kraftstoff-Regelungsverfahren geregelt. Dabei werden die von einem Luftdurchflußmengenmesser erfaßte Saugluftmenge und die Motordrehzahl dazu genutzt, eine Grund-Einspritzmenge zu bestimmen. Diese Grund-Einspritzmenge wird mit einem Luft- Kraftstoffverhältnis-Regelungskorrekturfaktor α multipliziert unter Bildung eines Regelungswerts, der der Sauerstoffkonzentration im Abgas und weiteren Kompensationsfaktoren, die Regelparameter darstellen, entspricht. Zu der resultierenden Grund-Einspritzmenge wird eine Batteriespannungs- Kompensation hinzuaddiert, um dadurch eine erforderliche Einspritzmenge zu bestimmen. Durch ein Ansteuersignal, das der so errechneten erforderlichen Einspritzmenge entspricht, wird die Öffnungszeit einer Einspritzdüse so geregelt, daß das Gemisch auf einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis) gehalten wird.

Die erforderliche Einspritzmenge ist somit durch die Impulsbreite des an die Einspritzdüse geführten Ansteuersignals gegeben. Die Impulsbreite T_p des Ansteuersignals entsprechend der Grund-Einspritzmenge, d. h., die Grund- Einspritzmengen-Impusbreite und die Impulsbreite T_i, die der erforderlichen Einspritzmenge entspricht (nachstehend als "erforderliche Einspritzimpulsbreite" bezeichnet), sind wie folgt gegeben:

T_p = k × Q_a/N (1)

T_i = T_p × K × α × K_L + T_S (2)

worin k eine Konstante,
Q_a die Saugluftmenge,
N die Motordrehzahl,
K ein Kühlwassertemperatur-Kompensationsfaktor,
α ein Kompensationsfaktor für die Luft-Kraftstoffverhältnis- Regelung, im folgenden Regelungs- Korrektur-Faktor genannt,
K_L ein gelernter Kompensationsfaktor für die Kraftstoffmenge
und
T_S die Batteriespannungs-Kompensation für die Einspritzdüsen- Impulsbreite T_i sind.

Insbesondere wird unter Verwendung der Saugluftmenge Q_A des Motors und der Motordrehzahl N die Grund-Einspritzzeit T_p aus Gleichung (1) bestimmt. Der resultierende Wert der Grund-Einspritzzeit T_p wird mit α multipliziert zur Bestimmung einer Einspritzmenge, die einem Soll-Mischungsverhältnis (stöchiometrischen Mischungsverhältnis) zugeordnet ist. Bei dem Kraftstoffmengenregelsystem eines gebauten Motors unterliegen die Eingangs/Ausgangskennlinien der verschiedenen Stelleinheiten (z. B. der Einspritzdüse) und Fühler (z. B. des Luftdurchflußmengenfühlers) Langzeit- und anderen Änderungen. Es genügt nicht, die Kraftstoffmenge nur mit dem Regelungs-Korrektur-Faktor α zu regeln, sondern es müssen Langzeit- und andere Änderungen durch einen Lernvorgang kompensiert werden, um dadurch eine exakte Luft-Kraftstoffverhältnisregelung zu erzielen. Die so durch Lernen erreichte Kompensation wird durch den gelernten Kompensationsfaktor K_L bewirkt.

Der Kompensationsfaktor K_L, seine Berechnung und Aktualisierung wird nachstehend im einzelnen erläutert. Eine in der Abgasleitung angeordnete O₂-Sonde erzeugt ein Binärsignal (Hochpegel-Spannung für fettes und Niedrigpegel- Spannung für mageres Gemisch) entsprechend der Sauerstoffkonzentration (mager bei hoher und fett bei niedriger Sauerstoffkonzentration) im Abgas. Dieses Binärsignal wird genützt, um den Regelungs-Korrektor-Faktor α schrittweise zu erhöhen oder zu verringern, gefolgt von einer allmählichen Erhöhung bzw. Verringerung in Annäherung an ein Soll-Mischungsverhältnis. Fig. 1 zeigt die Bedingung des Regelungs-Korrektur-Faktors α, der bei Erfassung eines auf der fetten oder der mageren Seite liegenden Werts des Mischungsverhältnisses eine Änderung aufgrund des Ausgangssignals λ der Sauerstoffsonde erfährt.

Der Faktor α nimmt bei richtungsmäßig umgekehrtem Signal der Sauerstoffsonde seinen lokalen Höchstwert im Verlauf der Änderung vom mageren zum fetten Zustand mit α_max und seinen Mindestwert im Verlauf der Änderung vom fetten zum mageren Zustand mit α_min. Der Mittelwert α_ave aus beiden ergibt sich als

α_ave = (α_max + α_min)/2 (3)

Die Differenz zwischen dem in Gleichung (3) aufgeführten Mittelwert α_ave und Eins ist als der Kompensationsfaktor K_L definiert, d. h. also:

K_L = α_ave - 1 (4)

Wenn der Regelungs-Korrektur-Faktor α Eins ist, hat man den gleichen Zustand, wie wenn das Mischungsverhältnis einen Sollwert ohne Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückführungsregelung durch die Sauerstoffsonde erreicht hat.

Der Lern-Kompensationsfaktor K_L ist von einem Motorbetriebsbereich zum nächsten verschieden, und daher ist in einem Speicher zugeordnet zu jedem Betriebsbereich ein Lern-Kompensationsfaktor K_L entsprechend der Motordrehzahl und der Grund-Einspritzmenge (Impulsbreite) gespeichert (Fig. 2). In einem der Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückführungsregelung unterliegenden Betriebsbereich wird der Rechenvorgang der Gleichung (4) mit den jeweiligen K_L- Werten durchgeführt, die in jeden Bereich in der Tabelle eingeschrieben sind. Ferner wird zur Kompensation der Langzeitänderungen des Kraftstoffmengen-Regelsystems jeder Wert von K_L in der Tabelle während der Betriebsdauer gelernt und aktualisiert. Zum Zeitpunkt der Berechnung der erforderlichen Einspritzmenge wird der Speicher ausgelesen, so daß der Kompensationsfaktor K_L eines zugeordneten Betriebsbereichs genützt werden kann. Der Kompensationsfaktor K_L wird gelernt, d. h. aktualisiert, zu einem Zeitpunkt, zu dem der Motorbetriebsbereich unverändert bleibt, wenn also eine vorbestimmte Anzahl von Maximalwerten des Regelungs-Korrektur-Faktors α nacheinander auftreten, d. h. wenn es sich nicht um einen Übergangs- Betriebszustand handelt. Die Tabelle von Fig. 2 ist in insgesamt 64 Betriebsbereiche unterteilt. Im Normalbetrieb eines Fahrzeugs kommt es selten vor, daß zu sämtlichen Bereichen der Tabelle zugegriffen wird. Der Kompensationsfaktor K_L für einen nichtgelernten oder noch nicht aufgetretenen Betriebsbereich wird errechnet durch Schätzung aus den Kompensationsfaktoren K_L für diejenigen Bereiche, die den speziellen Betriebsbereich umgeben.

Das bekannte Lernregelsystem dient dem Ausgleich von Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien oder Langzeitänderungen sämtlicher Fühler und Stelleinheiten eines Einspritzsteuersystems mit nur einem einzigen gelernten Kompensationswert K_L. Wie aus Gleichung (1) hervorgeht, wird ferner die Grund-Einspritzmenge T_p überhaupt nicht kompensiert. Die Eingangs/Ausgangskennlinie etwa des Luftdurchflußmengenfühlers, der z. B. ein Hitzdrahtfühler zur Erfassung der Saugluftmenge Q_a ist, unterliegt jedoch im Verlauf der Fertigung manchmal Änderungen, oder die ursprünglichen Eingangs/Ausgangskennlinien ändern sich infolge von Verschmutzung durch Staub oder Öl im Lauf der Betriebszeit. Infolgedessen ist der erfaßte Wert der Saugluftmenge Q_a mit einem Fehler behaftet. Wenn die Saugluftmenge Q_a fehlerbehaftet ist, ist die Grund-Einspritzmenge T_p selbstverständlich ebenfalls fehlerhaft. Die Grund-Einspritzmenge T_p entspricht einer Motorbelastung, auf deren Grundlage der optimale Zündzeitpunkt bestimmt wird, und daher führt ein Fehler in der vom Luftdurchflußmengenfühler erfaßten Saugluftmenge zu einem falschen Zündzeitpunkt, was zu verschlechterter Motorleistung, höherem Kraftstoffverbrauch oder Klopfen führen kann.

Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien aufgrund von Langzeitänderungen sind andererseits nicht auf den Luftdurchflußmengenfühler begrenzt, sondern treten auch in der Einspritzdüse auf. Insbesondere wird der Durchmesser der Einspritzdüse durch Ablagerungen von Staub im Kraftstoff oder von Kohlenstoff aufgrund von Fehlzündungen verringert, so daß die Einspritzmenge verringert wird. Die Langzeitänderungen der Einspritzdüse führen also zu einem Fehler in der Einspritzmenge, wodurch die Regelung des Luft-Kraftstoffverhältnisses stark beeinflußt wird.

Wenn daher bei der Lernregelung der Kraftstoffeinspritzmenge ein genaues Mischungsverhältnis und ein exakter Zündzeitpunkt erhalten werden sollen, muß eine separate Kompensation der Änderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers und der Einspritzdüse erfolgen.

Im Hinblick auf das vorgenannte Problem bei der Lernregelung der Einspritzmenge in konventionellen Systemen ist es Aufgabe der Erfindung, eine Motorsteuervorrichtung anzugeben, die durch Kompensation der Änderungen der Eingangs/ Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers und der Einspritzdüse eine genaue Luft-Kraftstoffverhältnis-Regelung durchführen kann.

Die Lösung erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche sind auf vorteilhafte Ausführungsformen dieser Erfindung gerichtet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, das ein Beispiel für die Änderung des Regelungs-Korrekturfaktors in Abhängigkeit von der Mischungsverhältnis-Regelung zeigt;

Fig. 2 eine Tabelle, in der der Kompensationsfaktor K_L gespeichert ist;

Fig. 3 die allgemeine Auslegung einer Motorsteuerung, bei der die Erfindung anwendbar ist;

Fig. 4 ein Blockdiagramm, das einen Steuerkreis einer Motorsteuerung und die umgebenden Schaltungen gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das einen Verlauf des Verteilungsverhältnisses des Lern-Kompensationswerts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 6 ein Diagramm, das einen weiteren Verlauf des Verteilungsverhältnisses des Lern-Kompensationswerts zeigt;

Fig. 7 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Tabelle zeigt, die zwei Lern-Kompensationswerte speichert;

Fig. 8 ein Diagramm, das Langzeitänderungen der Eingangs/ Ausgangskennlinien eines Luftdurchsatzmengefühlers zeigt;

Fig. 9 ein Diagramm, das Langzeitänderungen der Eingangs/ Ausgangskennlinien einer Einspritzdüse zeigt;

Fig. 10 ein weiteres Beispiel der Tabelle zur Speicherung von zwei Lern-Kompensationsfaktoren;

Fig. 11 ein Beispiel für eine Zündzeitpunkt-Tabelle;

Fig. 12 einen Ablaufplan eines Lernprogramms für die Kompensationsfaktoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 13 ein Diagramm, das ein weiteres Beispiel der Langzeitänderungen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers zeigt;

Fig. 14 einen Ablaufplan, der ein Lernprogramm für die Kompensationsfaktoren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 15 ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Tabelle zur Speicherung von zwei Lern-Kompensationsfaktoren zeigt;

Fig. 16 einen Ablaufplan eines Zählprogramms zur Zählung der Summe der Betriebszeiten des Motors;

Fig. 17 einen Teil des Ablaufplans des Lernprogramms für den Kompensationsfaktor nach einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 18 ein Zeitschema für die Abarbeitung des Ablaufplans nach Fig. 17;

Fig. 19 einen Verlauf des Verteilungsfaktors für das separate Lernen des Kompensationsfaktors und

Fig. 20 einen Teil des Ablaufplans des Lernprogramms, das die Funktion gemäß Fig. 19 nützt.

Das Schema von Fig. 3 zeigt die Gesamtauslegung des Systems, bei dem eine Motorsteuerung anwendbar ist. Saugluft wird in einen Zylinder 8 durch einen Luftfilter 2, einen Trichter 4 und einen Ansaugkrümmer 6 angesaugt. Das Abgas aus dem Zylinder 8 tritt durch ein Abgasrohr 10 in die Atmosphäre aus.

Der Trichter 4 enthält eine Kraftstoffeinspritzdüse 12. Der aus der Einspritzdüse 12 eingespritzte Kraftstoff wird im Luftweg des Trichters 4 zerstäubt und mit der Saugluft vermischt unter Bildung eines Gasgemischs. Das Gasgemisch wird durch den Ansaugkrümmer 6 in die Brennkammer des Zylinders 8 beim Öffnen des Ansaugventils 20 gefördert.

Eine Drosselklappe 14 ist nahe dem Auslaß der Einspritzdüse 12 angeordnet. Die Drosselklappe 14 ist so ausgebildet, daß ihr Öffnungsgrad nach Maßgabe der Bewegung eines Gaspedals änderbar ist.

Zusätzlich zu dem Hauptluftweg ist oberhalb der Drosselklappe 14 des Lufttrichters 4 ein Hilfsluftweg 22 vorgesehen. Dieser weist einen Luftdurchflußmengenfühler, d. h., einen Hitzdraht 24 auf, der ein elektrisches Signal AF erzeugt, das sich mit der Luftströmungsgeschwindigkeit ändert und das dem Steuerkreis 1 zum Errechnen der Saugluftmenge Q_a zugeführt wird. Der als Hitzdraht ausgebildete Luftdurchflußmengenfühler 24 ist dem Hilfsluftweg 22 angeordnet und daher vor dem bei Fehlzündungen auftretenden Hochtemperaturgas und vor Verschmutzung mit Staub od. dgl. in der Saugluft geschützt. Der Auslaß dieses Hilfsluftwegs 22 mündet nahe dem engsten Teil des Lufttrichters, und sein Einlaß mündet zur Aufstromseite des Lufttrichters.

Der Einspritzdüse 12 wird unter Druck Kraftstoff aus einem Behälter 30 über eine Kraftstoffpumpe 32 zugeführt. Wenn ein Ansteuersignal vom Steuerkreis 1 an die Einspritzdüse 12 angelegt wird, öffnet sich diese für die Dauer der Impulsbreite des Ansteuersignals, so daß Kraftstoff aus der Einspritzdüse 12 in den Ansaugkrümmer 6 eingespritzt wird.

Das vom Ansaugventil 20 eingeleitete Luft-Kraftstoff-Gasgemisch wird von einem Kolben 50 verdichtet und durch einen Zündfunken von einer Zündkerze (nicht gezeigt) gezündet. Die Wärmeenergie dieser Verbrennung wird in kinetische Energie umgesetzt. Der Zylinder 8 wird von Kühlwasser 54 gekühlt. Die Temperatur dieses Kühlwassers wird von einem Wassertemperaturfühler 56 gemessen und dem Steuerkreis 1 als Parameter zur Bestimmung der Einspritzmenge oder des Zündzeitpunkts zugeführt.

Der Anschluß des Abgaskrümmers 10 weist eine Sauerstoffsonde 142 auf, die die Sauerstoffkonzentration im Abgas erfaßt. Die so erfaßte Sauerstoffkonzentration λ wird dem Steuerkreis 1 zugeführt.

Eine Motorkurbelwelle (nicht gezeigt) trägt einen Kurbelwinkelfühler, der ein Bezugswinkelsignal für jeden Bezugskurbelwinkel nach Maßgabe der Motordrehzahl und ein Lagesignal für jeden vorgegebenen Winkel (z. B. 0,5°) erzeugt. Ein Signal vom Kurbelwinkelfühler wird dem Steuerkreis 1 zugeführt zur Erzeugung eines Signals zur Bestimmung der Motordrehzahl oder der Festlegung des Zündzeitpunkts. Der Steuerkreis 1 enthält einen Mikrorechner und einen Speicher und steuert den Motor nach Maßgabe eines Steuerprogramms. Der Steuerkreis 1 ist mit einer Zündsteuerung verbunden. Diese ist bekannt als System zur Erzeugung einer Hochspannung zur Auslösung eines Funkens in der Zündkerze nach Maßgabe eines Signals, das den vom Steuerkreis 1 errechneten optimalen Zündzeitpunkt bezeichnet.

Ferner weist der Lufttrichter 4 eine Bypaßluftleitung 26 auf, die mit dem Ansaugkrümmer 6 hinter der Drosselklappe 14 verbunden ist. Die Bypaßluftleitung 26 enthält ein Bypaßventil 61, dessen Öffnungs- und Schließvorgang geregelt ist.

Das Bypaßventil 61, das dem die Drosselklappe 14 umgehenden Bypaßkanal 26 zugewandt ist, wird vom Impulsstrom des Steuerkreises 1 geregelt und ändert den Öffnungsquerschnitt der Bypaßleitung 26 entsprechend seinem Hub.

Ein Abgasrückführungsventil 90 regelt die Abgasrückführungsmenge aus dem Abgaskrümmer 10 zum Ansaugkrümmer 6.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten und oben beschriebenen Steuersystem wird die Einspritzdüse 12 so gesteuert, daß die Erhöhung oder Verminderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses und auch der Kraftstoffmenge geregelt wird, während gleichzeitig die Leerlaufdrehzahl von dem Bypaßventil 61 und der Einspritzdüse 12 geregelt wird. Ferner kann das System die Abgasrückführungsmenge regeln.

Fig. 4 zeigt die allgemeine Auslegung des einen Mikrorechner verwendenden Steuerkreises 1. Verschiedene Fühler und Stelleinheiten, die in Fig. 3 nicht gezeigt sind, sind in Fig. 4 dargestellt. Der Steuerkreis 1 hat eine Zentraleinheit bzw. CPU 102, einen Festwertspeicher bzw. ROM 104, einen Direktzugriffsspeicher bzw. RAM 106 und eine Ein- Ausgabeeinheit 108. Die CPU 102 errechnet die Eingangsdaten von der Ein-Ausgabeeinheit 108 aus dem im ROM 104 gespeicherten Steuerprogramm und führt das Rechenergebnis zur Ein-Ausgabeeinheit 108 zurück. Der RAM 106 dient der vorübergehenden Datenspeicherung, die im Verlauf dieser Rechenvorgänge notwendig wird. Der Datenaustausch zwischen der CPU 102, dem ROM 104, dem RAM 106 und der Ein-Ausgabeeinheit 108 erfolgt über eine Sammelleitung 110 mit einem Datenbus, einem Steuerbus und einem Adreßbus.

Die Ein-Ausgabeeinheit 108 hat einen ersten Analog-Digital- Umsetzer bzw. ADU1 122, einen zweiten Analog-Digital-Umsetzer bzw. ADU2 124, ein Winkelsignal-Rechenglied 126 und eine diskrete Ein-Ausgabeeinheit bzw. DIO 128 zur Ein- und Ausgabe einer 1-Bit-Information

Der ADU1 hat einen Multiplexer bzw. MPX 162, dem Ausgangssignale von einem Batteriespannungsfühler bzw. VBS 132 und einer Sauerstoffsonde bzw. A/FS 142 zugeführt werden. Einer der Eingänge zum MPX 162 wird ausgewählt und einem Analog- Digital-Umsetzer bzw. ADU 164 zugeführt. Das von diesem ausgegebene Digitalsignal wird in ein Register bzw. REG 166 gesetzt.

Ein Winkelfühler bzw. ANGLS 146 erzeugt ein Signal REF, das einen Referenzkurbelwinkel von z. B. 180° (im Fall eines Vierzylindermotors) bezeichnet, und ein Positionssignal POS, das den Kurbelwinkel von z. B. 0,5° bezeichnet. Diese beiden Signale werden dem Winkelsignal-Rechenglied 126 zugeführt, das deren Signalverläufe formt.

Der DIO 128 werden Ausgangssignale eines Leerlaufschalters bzw. IDLE-SW 148, die den Leerlaufzustand bei vollständig geschlossener Drosselklappe 14 bezeichnen, eines Höchstgang- Schalters bzw. TOP-SW 150, die angeben, daß sich das Getriebe im Höchstgang befindet, und eines Anlasserschalters bzw. START-SW, die die Betätigung eines Anlassers angeben, zugeführt.

Nachstehend werden ein Impulsausgangskreis und ein zu steuerndes Objekt auf der Grundlage der Rechenergebnisse der CPU 12 erläutert. Ein Einspritzdüsen-Steuerglied bzw. INJC 1134 dient dem Umsetzen des Digitalwerts, der das Rechenergebnis darstellt, in einen Ausgangsimpuls. Das Ansteuerimpulssignal INJ mit einer Impulsbreite, die der durch Lernregelung errechneten erforderlichen Einspritzmenge T_i entspricht, wird vom INJC 1134 erzeugt und durch ein UND-Glied 1136 an die Einspritzdüse 12 geführt.

Ein Zündimpulsgeber bzw. IGNC 1138 enthält ein Register ADV, in das ein Zündzeitpunkt gesetzt wird, und ein Register DWL, in das ein Leitungsbeginnzeitpunkt des Primärstroms der Zündspule gesetzt wird. Diese Daten werden von der CPU 102 in die Register gesetzt. Der IGNC 1138 erzeugt ein Zündimpulssignal IGN auf der Grundlage der so gesetzten Information. Das Zündimpulssignal IGN wird durch ein UND- Glied 1140 an eine Zündsteuerung 611 geführt.

Der Öffnungsgrad des Bypaßventils 61 wird von einem Impulssignal ISC geregelt, das dem Ventil von einem Regelglied ISCC 1142 über ein UND-Glied 1144 zugeführt wird. Das ISCC 1142 hat ein Register ISCD, in das eine Impulsbreite gesetzt wird, und ein Register ISCP, in das eine Impulsperiodendauer gesetzt wird.

Ein Abgasrückführungsmengen-Steuerimpulsgeber FEGRC 1178, der das Abgasrückführmengen-Regelventil 90 steuert, hat ein Register EGRD, in das ein Wert gesetzt wird, der das Tastverhältnis des Impulses bezeichnet, und ein Register EGRP, in das ein eine Impulsperiodendauer bezeichnender Wert gesetzt wird. Ein Ausgangsimpuls EGR dieses EGRC wird durch ein UND-Glied 1156 an das Regelventil 90 geführt.

Ein 1-Bit-Ein-Ausgangssignal wird von der DIO 128 bestimmt. Eingangssignale umfassen ein IDLE-SW-Signal, ein START-SW- Signal und ein TOP-SW-Signal. Ein Ausgangssignal umfaßt ein Signal zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe. Diese DIO hat ein Register DOR 192, das bestimmt, ob ein Eingangssignal von jedem Schalter empfangen werden sollte, und ein Register DOUT 194 zum vorübergehenden Speichern der Ausgangsdaten.

Ein Modusregister MOD 1160 dient dem Halten von Befehlen, die verschiedene Zustände in der Ein-Ausgabeeinheit 108 anweisen. Durch Setzen eines Befehls in dieses Modusregister 1160 können sämtliche UND-Glieder 1136, 1140, 1144 und 1156 geöffnet oder gesperrt werden. Auf diese Weise kann in das Modusregister MOD 1160 ein Befehl zur Steuerung des Endes und des Beginns der Ausgangssignale von INJC, IGNC und ISCC gesetzt werden.

Die DIO 128 erzeugt ein Signal DIO 1 zur Regelung der Kraftstoffpumpe 32.

Mit dieser elektronischen Motorsteuerung ist es also möglich, im wesentlichen sämtliche Aspekte einer Brennkraftmaschine einschließlich des Luft-Kraftstoffverhältnisses ordnungsgemäß derart zu steuern, daß die Vorschriften zur Emissionsbegrenzung von Kraftfahrzeugen hinreichen eingehalten werden.

Nachstehend wird eine Methode der Regelung der Einspritzmenge durch Setzen jeweils eines gesonderten gelernten Kompensationsfaktors für den Luftdurchflußmengenfühler und die Einspritzdüse erläutert.

Bei einer ersten Ausführungsform sind die Grund-Einspritzmenge T_p und die erforderliche Einspritzmenge T_i durch die folgenden Gleichungen definiert:

T_p = k · Q_a · K_L1/N (5)

T_i = T_p · K · α · K_L2 + T_S (6)

wobei K_L1 ein gelernter Kompensationsfaktor zum Ausgleich des Meßfehlers der Kraftstoffmenge ist, der durch die Änderung der Eingangs/Ausgangskennlinien des Luftdurchflußmengenmessers bedingt ist, und K_L2 ein gelernter Kompensationsfaktor zum Ausgleich des Meßfehlers der Kraftstoffmenge ist, der durch die Änderung der Eingangs/Ausgangskennlinien der Einspritzdüse bedingt ist. Weitere Bezugszeichen und -buchstaben sind mit denjenigen in den Gleichungen (1) bis (4) identisch.

Nunmehr wird die Änderungstendenz der Eingangs/Ausgangskennlinien der Einspritzdüse 12 und des Luftdurchflußmengenmessers 24 erläutert. Wie Fig. 9 zeigt, erfährt im Fall der Einspritzdüse 12 der Gradient, der die Beziehung zwischen der erforderlichen Einspritzmenge (Impulsbreite) T_i und der tatsächlich eingespritzten Einspritzmenge Q_f darstellt, eine Änderung vom Punkt a zum Punkt b während des Betriebs über einen langen Zeitraum. Im Fall des Luftdurchflußmengenfühlers 24 dagegen (Fig. 8) tendiert die Beziehung zwischen der Ist-Saugluftmenge Q_a und der Ausgangsspannung des Fühlers 24 zur Verschiebung um einen vorbestimmten Betrag. Dies weist darauf hin, daß im Niedriglastbereich bei kleiner Saugluftmenge die Änderung der Charakteristik des Fühlers 24 eine größere Auswirkung auf den Meßfehler der Kraftstoffmenge als auf denjenigen der Einspritzdüse 12 hat, wogegen im Hochlastbereich bei großer Saugluftmenge der Fall umgekehrt ist. Unter Berücksichtigung dieser Tatsache wird der Kompensationsfaktor K_L (=α_ave-1) aus Gleichung (1) proportional zu einem der Größe der Last entsprechenden Verhältnis β gewonnen, um den Kompensationsfaktor K_L1 für den Lufdurchflußmengenfühler und den Kompensationsfaktor K_L2 für die Einspritzdüse zu bestimmen. Dieses Verhältnis β ändert sich im Verlauf der Kennlinie von Fig. 5 nach Maßgabe der Grund-Einspritzmenge T_p von Gleichung (1) entsprechend der Belastung oder entlang dem Verlauf der Kennlinie von Fig. 6 nach Maßgabe der Saugluftmenge Q_a. Die Kennlinien der Fig. 5 und 6 sind vorher experimentell bestimmt worden und in Form einer Tabelle im ROM 104 gespeichert. Die Werte δ₁ und δ₂, die durch proportionales Aufteilen des Kompensationsfaktors K_L (der Abweichung von einem Soll-Mischungsverhältnis) im Verhältnis β erhalten sind, sind somit entsprechend den folgenden Gleichungen definiert:

δ₁ = (α_ave - 1) × β (7)

δ₂ = (α_ave - 1) - δ₁ (8)

Der erste und der zweite Kompensationsfaktor K_L1 und K_L2 werden durch Lernen aktualisiert. Insbesondere werden sie aktualisiert, indem die momentanen Werte durch die nachstehenden Gleichungen ersetzt und in der Tabelle von Fig. 7 gespeichert werden.

K_L1 (NEU) = K_L1 (MOMENTAN) + δ₁ × γ₁ (9)

K_L2 (NEU) = K_L2 (MOMENTAN) + δ₂ × γ₂ (10)

wobei γ₁, γ₂ Gewichtungsfaktoren sind.

In der Anfangsphase des Motorbetriebs, in der noch kein Lernen des ersten und des zweiten Kompensationsfaktors K_L1 und K_L2 erfolgt ist, sind daher K_L1=δ₁×γ₁, K_L2=δ₂×γ₂. Die Gewichtungsfaktoren werden multipliziert, denn wenn die Kompensationsfaktoren sofort aktualisiert werden, tritt unruhiger Lauf oder Überfahren ein, und es dauert einige Zeit, bis das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen Sollwert zurückgebracht ist, wodurch eine gleichmäßige Regelung unmöglich ist. Die Gewichtungsfaktoren γ₁, γ₂ sind als Optimalwerte durch Versuche bestimmt. Wenn die Grund-Einspritzmenge T_p und die erforderliche Einspritzmenge T_i aus den Gleichungen (5) und (6) errechnet werden, werden der erste Kompensationsfaktor K_L1, der dem Luftdurchflußmengenmesser zugeordnet ist, und der zweite Kompensationsfaktor K_L2, der der Einspritzdüse zugeordnet ist, aus der Tabelle der Fig. 7 ausgelesen. Der erste Kompensationsfaktor K_L1, der dem Luftdurchflußmengenmesser zugeordnet ist, wird einzeln in jeden der Bereiche, in die die Saugluftmenge Q_a eingeteilt ist, in diese Tabelle eingetragen. Der Grund hierfür ist, daß die Ausgangskennlinie des Hitzdraht-Luftdurchflußmengenmessers die Form einer Kurve einer Potenzfunktion vierten Grades gemäß Fig. 8 annimmt, so daß die Langzeit-Änderungsrate des Ausgangs von den Saugluftmengen-Bereichen abhängt. Bezüglich des zweiten Kompensationsfaktors K_L2, der der Einspritzdüse zugeordnet ist, wird ein Einzelwert ungeachtet einer verschiedenen Saugluftmenge gesetzt, und zwar, weil die Ein-Ausgangskennlinie der Einspritzdüse linear ist und die Änderungsrate der Ein-Ausgangskennlinie der Einspritzdüse mit deren Langzeitänderungen in sämtlichen Einspritzbereichen festgelegt ist, wie Fig. 9 zeigt. Je nach dem Einspritzdüsen- oder Luftdurchflußmengenmesser- Typ werden jedoch die Kennlinien der Fig. 8 und 9 nicht in jedem Fall erhalten. Daher kann entsprechend den Kennlinien der Einspritzdüse oder des Luftdurchflußmengenmessers die Tabelle der Kompensationsfaktoren in der in Fig. 10 gezeigten Weise ausgelegt sein.

Wie aus der Gleichung (5) ersichtlich ist, enthält die neue Grund-Einspritzimpulsbreite T_p einen ersten Kompensationsfaktor K_L1 und wird daher sequentiell entsprechend der Änderung der Kennlinie (Fig. 8) des Luftdurchflußmengenfühlers 24 auf einen richtigen Wert korrigiert, wodurch es möglich wird, die Zündzeitpunkt-Tabelle richtig abzusuchen. Ein Beispiel der Zündzeitpunkt-Tabelle ist in Fig. 11 gezeigt. Der optimale Zündzeitpunkt ist aus der Grund-Einspritzmenge T_p und der Motordrehzahl N bestimmt.

Andererseits enthält, wie Gleichung (6) zeigt, die erforderliche Einspritzimpulsbreite T_i einen zweiten Kompensationsfaktor K_L2, der der Änderung der Kennlinie (Fig. 9) der Einspritzdüse 12 auf der Grundlage der Grund-Einspritzimpulsbreite T_p, die einer Lern-Kompensation mit K_L1 unterzogen wurde, entspricht, so daß ein korrekter Wert entsprechend der momentanen Kennlinie der Einspritzdüse 12 erhalten wird.

Es gibt verschiedene Systeme zur Erfassung der Saugluftmenge durch den Luftdurchflußmengenmesser, z. B. ein System zur Erfassung aus dem Ansaugkrümmerdruck und der Motordrehzahl und ein System zur Erfassung aus dem Drosselklappen- Öffnungswinkel und der Motordrehzahl. Die vorliegende Erfindung ist bei all diesen Systemen mit dem gleichen Effekt wie in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen anwendbar.

Die oben beschriebene Motorsteuerung mit den beiden Lern- Kompensationswerten K_L1 und K_L2 wird entsprechend einem Programm ausgeführt, das im ROM 104 des Mikrorechners 1 gespeichert ist. Der Ablauf dieses Programms ist in Fig. 12 gezeigt. Nachstehend wird jeder Schritt dieses Ablaufs erläutert. Dabei können die Schritte 101-103 als Vorverarbeitungsschritte, die Schritte 104-109 als Lern-Verarbeitungsschritte, Schritt 110 als Rechenschritt für eine neue Grund-Einspritzimpulsbreite T_p, Schritt 111 als Rechenschritt für eine neue erforderliche Einspritzimpulsbreite T_i und Schritt 112 als Suchschritt zum Absuchen der Zündzeitpunkt-Tabelle angesehen werden.

Zuerst errechnet Schritt 101 die Saugluftmenge Q_a auf der Basis eines Luftmengensignals vom Luftdurchflußmengenfühler 24 und die Motordrehzahl N auf der Basis eines Winkelsignals vom Winkelfühler 146.

Dann wird in Schritt 102 aus der Saugluftmenge Q_a, der Motordrehzahl N und einer Konstanten K₁ entsprechend Gleichung (2) die Grund-Einspritzimpulsbreite T_p errechnet. Die Konstante K₁ wurde vorher im ROM 104 gespeichert.

In Schritt 103 wird ein Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 5 aufgenommen. Schritt 104 entscheidet, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis rückführungsgeregelt ist. Wenn dies nicht der Fall ist, also die Antwort in Schritt 104 NEIN ist, besteht keine Notwendigkeit zum Lernen. Daher geht der Ablauf weiter zu Schritt 110, so daß die Schritte 110-112 eine normale Einspritz- und Zündzeitpunktregelung durchführen. Wenn die Antwort in Schritt 104 JA ist, also das Luft-Kraftstoffverhältnis rückführungsgeregelt ist, muß sich der Rückführungsbetrag im Regelbetrag der Kraftstoffeinspritzmenge zum Lernen widerspiegeln, und daher geht der Ablauf zu Schritt 105. In Schritt 105 wird entschieden, ob das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 142 invertiert wurde (vgl. Fig. 1). Diese Entscheidung ist eine Voraussetzung für den Rechenvorgang im folgenden Schritt 106. Wenn das Entscheidungsergebnis NEIN ist, d. h., wenn das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde 142 nicht invertiert wurde, ist Lernen nicht möglich, so daß der Ablauf zu den Schritten 110-112 springt und normale Einspritz- und Zündzeitpunktregelung durchgeführt wird. Wenn die Umkehrung in Schritt 105 bestätigt wird, also die Antwort JA ist, geht der Ablauf zum folgenden Schritt 106 weiter.

Schritt 106 dient dem Errechnen eines Mittelwerts α_ave des Maximalwerts α_max und des Minimalwerts α_min des Betrags des Mischungsverhältnis-Regelungsfaktors α.

Schritt 107 bestimmt die in den Fig. 5 oder 6 enthaltenen Beziehungen, wobei das Verteilungsverhältnis β des Lernwerts die Kennlinienänderung des Luftdurchflußmengenfühlers 24 entsprechend der Grund-Einspritzimpulsbreite T_p, die in Schritt 102 bestimmt wurde, in Betracht zieht. T_p ist ein der Motorbelastung entsprechender Wert.

Schrit 108 dient der Bestimmung eines ersten Verteilungsfaktors δ₁ aus Gleichung (7) unter Berücksichtigung des vorher bestimmten Verteilungsverhältnisses β, gefolgt von der Berechnung eines zweiten Verteilungsfaktors δ₂ aus Gleichung (8) unter Berücksichtigung des ersten Verteilungsfaktors δ₁. Als Resultat dieses Rechenvorgangs wird die Abweichung des Ist-Luft-Kraftstoffverhältnisses von einem Soll-Luft-Kraftstoffverhältnis (d. h. α_ave-1,0) in einem Verhältnis aufgeteilt, das der Saugluftmenge Q_a und der Einspritzdüsen-Kennlinie entspricht.

In Schritt 109 werden der erste und der zweite Verteilungsfaktor δ₁, δ₂ und die Gewichtungsfaktoren γ₁, γ₂ in dem vorhergehenden ersten und zweiten Kompensationsfaktor K_L1, K_L2, wiedergegeben, um dadurch die Kompensationsfaktoren-Tabelle der Fig. 7 oder 10 zu aktualisieren.

In Schritt 110 wird der erste Lernwert K_L1, der dem Luftdurchflußmengenfühler 24 zugeordnet ist, in der in Schritt 102 errechneten Grund-Einspritzimpulsbreite wiedergegeben, um dadurch eine neue Grund-Einspritzimpulsbreite T_p vorzubereiten.

In Schritt 111 wird eine neue erforderliche Einspritzimpulsbreite T_i vorbereitet durch Nutzung des der Einspritzdüse 12 zugeordneten zweiten Lernwerts K_L2 auf der Grundlage der neuen Einspritzimpulsbreite T_p, wodurch der Kompensationsfaktor-Tabelle der Fig. 7 oder 10 aktualisiert wird. Dann wird bis zum nächsten Lernvorgang die Einspritzdüse 12 durch diese erforderliche Einspritzimpulsbreite T_i geregelt.

In Schritt 112 wird die Zündzeitpunkt-Tabelle der Fig. 11 mit der neuen Grund-Einspritzimpulsbreite T_p und der Motordrehzahl N abgesucht, und dadurch wird ein korrekter Zündzeitpunkt unter Steuerung durch die Zündzeitpunktsteuerung 60 erhalten.

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform erläutert, bei der die Kompensationsfaktoren für den Luftdurchflußmengenfühler und die Einspritzdüse mit einer anderen Methode ermittelt werden. Dabei wird die Tatsache genützt, daß je nach dem Typ des Hitzdrahtfühlers über einen langen Betriebszeitraum in einem bestimmten Saugluftmengenbereich im wesentlichen keine Änderung der Eingangs/Ausgangskennlinie eintritt.

Langzeitänderungen der Einspritzdüse sind in Fig. 9 gezeigt. Ein Hitzdrahtfühler nach Fig. 8 erfährt im unteren und mittleren Luftdurchsatzbereich eine Langzeitänderung, im oberen Luftdurchsatzbereich jedoch im wesentlichen nicht. Im Fall von Fig. 13 dagegen bleiben die Kennlinien nahezu unverändert im mittleren Luftdurchsatzbereich, und zwar innerhalb des Bereichs von Q_am bis Q_an der Saugluftmenge.

Bei der zweiten Ausführungsform werden die Eigenschaften des Luftdurchflußmengenfühlers genützt, um den Kompensationsfaktor der Einspritzdüsen-Kennlinie von Fig. 9 in einem Saugluftmengenbereich zu bestimmen, in dem die Eingangs/ Ausgangskennlinie des Luftdurchflußmengenfühlers unverändert bleibt, und um ferner den Lern-Kompensationsfaktor der Kennlinie des Luftdurchflußmengenfühlers in anderen Saugluftmengenbereichen zu bestimmen. Auf diese Weise werden der erste und der zweite Kompensationsfaktor jeweils unabhängig bestimmt.

Bei der zweiten Ausführungsform sind die Grund-Einspritzmenge T_p und die erforderliche Einspritzmenge T_i durch die nachfolgenden Gleichungen definiert.

T_p = k × Q_a × K_H/N (11)

T_i = T_p × K × α × K_L × K_I + T (12)

wobei K_H ein erster Kompensationsfaktor für den Luftdurchflußmengenfühler, K_I ein zweiter Kompensationsfaktor für die Einspritzdüse ist und die übrigen Symbole dieselben Bedeutungen wie in den Gleichungen (1) bis (10) haben.

Die Hardware und die Schaltungsauslegung der zweiten Ausführungsform sind grundsätzlich identisch mit denen der Fig. 3 und 4 der ersten Ausführungsform mit Ausnahme des im ROM 104 gespeicherten Steuerprogramms.

Fig. 14 zeigt den Ablauf eines Steuerprogramms für die zweite Ausführungsform. Dabei sind die vor Schritt 201 liegenden Schritte identisch mit den Schritten 101-103 des Ablaufs von Fig. 12 für die ersten Ausführungsform und werden daher nicht nochmals gezeigt oder erläutert. Der Ablauf von Fig. 14 zeigt den Fall, daß der Luftdurchflußmengenfühler im mittleren Saugluftmengenbereich Q_am bis Q_an im wesentlichen keine Langzeitänderungen erfährt, wie Fig. 13 zeigt.

Schritt 201 entscheidet, ob das Luft-Kraftstoffverhältnis mit einer Sauerstoffsonde rückführungsgeregelt ist. Wenn nicht, erfolgt keine Lern-Verarbeitung, sondern der Prozeß springt zu Schritt 212, in dem die Grund-Einspritzmenge T_p und die erforderliche Einspritzmenge T_i jeweils mit Hilfe der momentanen Kompensationsfaktoren K_H, K_L errechnet werden. Wenn Schritt 201 entscheidet, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis rückführungsgeregelt ist, entscheidet Schritt 202, ob das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde invertiert wurde (siehe Fig. 1). Wenn es nicht invertiert ist, springt der Ablauf zu Schritt 212. Wenn Schritt 202 entscheidet, daß das Ausgangssignal der Sauerstoffsonde invertiert wurde, errechnet Schritt 203 den Mittelwert α_ave des Betrags des Mischungsverhältnisregelungsfaktors. Schritt 204 errechnet eine Abweichung K_L des Soll-Luft-Kraftstoffverhältnisses vom Mittelwert α_ave und speichert die Abweichung in der Lernfaktor-Tabelle von Fig. 2. Schritt 205 entscheidet, daß sich der Motor nicht in einem Übergangszustand befindet. Die Entscheidung, daß der Motor sich im stationären Zustand befindet, wird daraus abgeleitet, ob der Motorbetriebsbereich keine Änderung über eine vorbestimmte Breite hinaus erfährt und ob die lokalen Maximalwerte des Mischungsverhältnisregelungsfaktors α für eine vorbestimmte Anzahl Zeitpunkte nacheinander aufgetreten sind. Wenn entschieden wird, daß sich der Motor nicht im stationären Zustand befindet, springt der Ablauf zu Schritt 212. Wenn der stationäre Zustand festgestellt wird, entscheidet Schritt 206, ob die Saugluftmenge Q_a im mittleren Saugluftmengenbereich zwischen Q_am und Q_an liegt. Wenn die Antwort in Schritt 206 JA ist, aktualisiert Schritt 207 den Kompensationsfaktor K_I (NEU) der Einspritzdüse. Ein neuer Kompensationsfaktor K_I (NEU) der Einspritzdüse wird erhalten durch Addition der Abweichung K_L zum momentanen Kompensationsfaktor K_I (MOMENTAN). Insbesondere gilt:

K_I (NEU) = K_I (MOMENTAN) + K_L (13)

Der momentane Kompensationsfaktor K_I (MOMENTAN) wird durch die Kompensationsfaktoren-Tabelle von Fig. 7 auf den neuen Kompensationsfaktor K_I (NEU) aktualisiert. Im Anfangszustand des Motors erfolgt noch kein Lernen hinsichtlich K_I, so daß K_I (NEU)=K_L. Wenn das Lernen hinsichtlich K_L ebenfalls noch nicht erfolgt ist, erfolgt ein Rechenvorgang durch Schätzen aufgrund von K_L in anderen Bereichen, oder es wird bei der Anfangseinstellung des Steuerprogramms ein geeigneter Wert gesetzt und durch Lernen allmählich zu einem korrekten Wert aktualisiert. Anschließend wird in Schritt 208 der Mischungsverhältnisregelungsfaktor durch Eins ersetzt.

Wenn Schritt 206 entscheidet, daß die Saugluftmenge nicht in einem vorbestimmten Bereich liegt, entscheidet Schritt 209, ob der Kompensationsfaktor K_I für die Einspritzdüse bereits gelernt wurde. Wenn nicht, springt der Ablauf zu Schritt 212, um zuerst den Kompensationsfaktor für die Einspritzdüse zu bearbeiten. Wenn K_I bereits gelernt wurde, bestimmt Schritt 210 die Lage des Saugluftmengenbereichs in der Tabelle des Lern-Kompensationswerts K_H für den Luftdurchflußmengenfühler von Fig. 15 und liest somit den Wert des momentanen Kompensationsfaktors K_H aus diesem bestimmten Bereich Q_aj aus. Der neue Kompensationsfaktor K_H (NEU) für den Luftdurchflußmengenmesser im Saugluftmengenbereich Q_aj wird erhalten durch Addition der Abweichung K_L zu dem momentanen Kompensationsfaktor K_H (MOMENTAN) in Q_aj (Schritt 211).

Insbesondere gilt

K_H (NEU) = K_H (MOMENTAN) + K_L (14)

Der momentane Kompensationsfaktor wird mittels der Tabelle von Fig. 15 auf einen neuen Wert aktualisiert. Im Anfangszustand des Motors wurde hinsichtlich K_H noch kein Lernen durchgeführt, so daß K_H (NEU)=K_L. Wenn hinsichtlich K_L ebenfalls noch kein Lernen durchgeführt wurde, erfolgt eine Berechnung durch Schätzung aufgrund von K_L in anderen Bereichen, oder es wird ein geeigneter Wert in Anfangseinstellungen des Steuerprogramms gesetzt und durch Lernen allmählich zu einem korrekten Wert aktualisiert. Schritt 208 aktualisiert somit den Mischungsverhältnisregelungsfaktor α auf Eins. In der Tabelle von Fig. 15 ist ein einziger Bereich dem Kompensationsfaktor K_I für die Einspritzdüse zugeordnet und mehrere Bereiche für die Saugluftmenge in der Lern-Tabelle sind dem Luftdurchflußmengenfühler zugeordnet. Anstelle dieser Tabelle kann auch eine Tabelle entsprechend Fig. 10 erstellt werden; dies hängt von den Kennlinien der Einspritzdüse und des Fühlers ab. Wenn die Tabelle des Kompensationsfaktors K_I der Einspritzdüse in mehrere Bereiche unterteilt ist, ist zwischen die Schritte 206 und 207 ein Bereichs-Entscheidungsschritt eingefügt.

Dann wird in Schritt 212 die Grund-Einspritzmenge T_p durch Gleichung (11) errechnet. Schritt 213 errechnet die erforderliche Einspritzmenge aus Gleichung (12). Schritt 214 liest den optimalen Zündzeitpunkt für die Motordrehzahl N und die Grund-Einspritzmenge T_p aus der Zündzeitpunkt-Tabelle von Fig. 11 aus. Ein Ansteuersignal, dessen Impulsbreite der so bestimmten erforderlichen Einspritzmenge T_I entspricht, wird von einem Einspritzdüsen-Steuerkreis 1134 (Fig. 4) erzeugt, so daß die Einspritzdüse 12 geöffnet wird. Andererseits wird aus der Grund-Einspritzmenge T_p an einem Zündimpulsgeber 1138 (Fig. 4) ein Zündimpulssignal IGN erzeugt, und entsprechend diesem Signal wird von der Zündsteuerung 60 ein Hochspannungs-Zündimpuls erzeugt und der Zündkerze zugeführt.

Die vorstehend erläuterte zweite Ausführungsform betrifft den Fall, in dem die Kennlinie des Luftdurchflußmengenfühlers sich im mittleren Saugluftmengenbereich nicht ändern. Das gleiche Prinzip ist jedoch ohne weiteres mit gleicher Auswirkung auf den Fall anwendbar, daß die Kennlinien im oberen Saugluftmengenbereich unverändert bleiben, wie Fig. 8 zeigt, wobei dann die Bedingungen für die Entscheidung in Schritt 206 geändert werden. Somit ist die zweite Ausführungsform für alle Bereiche des Luftdurchflußmengenfühlers, die frei von Langzeitveränderungen sind, anwendbar.

Nachstehend wird eine dritte Ausführungsform erläutert. Dabei werden das gesonderte Lernen für den Luftdurchflußmengenmesser und die Einspritzdüse zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem der Motorbetrieb stabil wird, d. h. wenn die insgesamt gefahrenen Kilometer eines Fahrzeugs, das einen solchen Luftdurchflußmengenmesser oder eine solche Einspritzdüse aufweist, ca. 1000 km erreichen und in der vorhergehenden Einfahrperiode das konventionelle Lernen nur für den Kompensationsfaktor K_L der Gleichung (2) durchgeführt wird. Dadurch kann eine Kompensationsfaktoren- Tabelle entsprechend Fig. 2, die den Motorveränderungen während Herstellungsvorgängen oder Umweltveränderungen vollkommen Rechnung trägt, erstellt werden, wodurch eine exakte Fehlerkompensation der Kraftstoffmenge in den folgenden separaten Lernprozessen hinsichtlich der beiden Kompensationsfaktoren ermöglicht wird.

Bei dieser dritten Ausführungsform sind Mittel vorgesehen zur Erfassung einer Anzahl Zeitdauern des Motorbetriebs oder, im Fall eines Kraftfahrzeugmotors, der insgesamt gefahrenen Kilometer, um ein separates Lernen durchzuführen, wenn die vorbestimmte Anzahl Betriebszeitdauern bzw. die Gesamtkilometerzahl überschritten werden. Auch nach der Anfangs-Betriebsperiode erfolgt eine Kompensation der Langzeitveränderungen anderer Kennlinien als derjenigen des Luftdurchflußmengenmessers und der Einspritzdüse durch Lernen des Kompensationsfaktors K_L in vorbestimmten Zeitintervallen.

Fig. 16 ist ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Zählen einer aufgelaufenen Anzahl Motorbetriebszeiten. Schritt 301 erfaßt den Start des Motors durch ein Ausgangssignal eines Anlasserschalters 152. Schritt 302 entscheidet, ob das Signal vom Wassertemperaturfühler 56 anzeigt, daß die Temperatur TW 80°C übersteigt. Die hier beispielsweise angenommene Wassertemperatur von 80°C ist ein Wert, der anzeigt, daß der Motor warmgelaufen ist, und ändert sich geringfügig mit dem Motor- oder Fahrzeugtyp. Wenn die Entscheidung in Schritt 302 NEIN ist, zeigt dies, daß der Motor nicht gelaufen ist, und der Prozeß wartet auf den nächsten Start. Wenn Schritt 302 entscheidet, daß die Wassertemperatur über 80°C liegt, wird der Zählstand Chys des Protokollzählers um Eins erhöht. Dieser Wert von Chys wird vor dem Versand eines neuen Motors auf Null eingestellt. Anstatt dem Ablaufplan von Fig. 16 zu folgen, kann auch die gefahrene Kilometerzahl des Fahrzeugs gespeichert werden.

Fig. 17 zeigt die wesentlichen Teile des Ablaufplans eines Abarbeitungsprogramms gemäß der dritten Ausführungsform. Der Ablauf von Fig. 17 wird zwischen die Schritte 205, 206 und 212 des Ablaufplans von Fig. 14 eingefügt. Die Schritte, die denjenigen von Fig. 14 entsprechen, werden nicht nochmals erläutert. Schritt 401 entscheidet, ob der Zählstand Chyss des Protokollzählers den Wert Chys übersteigt, der den vorher eingestellten letzten Punkt der Einfahrperiode darstellt. Wenn der Einfahrzustand überschritten ist oder die Antwort JA ist, geht der Ablauf zu Schritt 212 in Fig. 14. Wenn Schritt 401 entscheidet, daß der Einfahrzustand herrscht, entscheidet Schritt 402, ob der Lernzeitpunkt des Lern-Kompensationswerts K_L betroffen ist. Dabei wird, wie das Zeitschema von Fig. 18 zeigt, der Zählstand Chys des Protokollzählers geprüft, um in vorbestimmten Zeitintervallen abwechseln aufeinanderfolgendes Lernen des Kompensationsfaktors K_L für sich und das separate Lernen von K_H und K_I durchzuführen. Wenn entschieden wird, daß der Lernzeitpunkt von K_L betroffen ist, oder die Antwort JA ist, geht der Prozeß zu Schritt 212. Wenn entschieden wird, daß der Lernzeitpunkt für K_L nicht betroffen ist (separates Lernen von K_H und K_I), geht der Prozeß zu Schritt 206 und führt das separate Lernen durch.

Nachstehend wird eine vierte Ausführungsform erläutert. Die zweite Ausführungsform verwendet, wie beschrieben, die Langzeitänderungen der Kennlinien des Luftdurchflußmengenmessers gemäß Fig. 6. Bei der zweiten Ausführungsform werden die Änderungen der Einspritzdüsen-Kennlinien im mittleren Luftmengenbereich Q_am bis Q_an als im wesentlichen Null beim Lernen des Lern-Kompensationsfaktors des Luftdurchflußmengenmessers angenommen, und die Auswirkung des Luftdurchflußmengenmessers in anderen Luftmengenbereichen werden als im wesentlichen Null bei der Durchführung des Lernens hinsichtlich der Einspritzdüse betrachtet. Bei gebauten Motoren erfahren jedoch die Kennlinien des Luftdurchflußmengenfühlers auch im mittleren Luftmengenbereich gewisse Änderungen, oder der Bereich selbst kann sich ändern. In den außerhalb von Q_an und Q_am liegenden Bereichen dagegen erfahren die Kennlinien der Einspritzdüse gewisse Änderungen. Der Anteil G der Auswirkung, die der Luftdurchflußmengenfühler und die Einspritzdüse auf den Mischungsverhältnis-Fehler haben, ist in Fig. 19 gezeigt. Dort beträgt der Wert G im Luftmengenbereich zwischen Q_an und Q_am 0,95, was darauf hinweist, daß die Einspritzdüse einen starken Effekt auf den Mischungsverhältnis-Fehler hat, wobei sich der G-Wert in den Bereichen vor und nach diesem speziellen Bereich gleichmäßig ändert. Die Kompensationsfaktoren K_H und K_I des Luftdurchflußmengenmessers und der Einspritzdüse sind durch die folgenden Gleichungen definiert:

K_I (NEU) = K_I (MOMENTAN) + K_L · G (15)

K_H (NEU) = K_H (MOMENTAN) + K_L · (1 - G) (16)

wobei G und K_H Werte sind, die sich mit der Saugluftmenge Q_a ändern, und das Kennliniendiagramm von G in einem Speicher in Form einer Tabelle gespeichert sein kann.

Fig. 20 ist ein Ablaufplan für ein Programm zur Steuerung der vierten Ausführungsform. Dieser Ablaufplan ersetzt die Schritte 205-211 von Fig. 14. Gleiche Teile wie in Fig. 14 werden nicht nochmals erläutert. Wenn in Schritt 205 (Fig. 14) entschieden wird, daß sich der Motor im stationären Betriebszustand befindet, errechnet Schritt 501 einen neuen Kompensationsfaktor der Einspritzdüse mittels Gleichung (15). Dann bestimmt Schritt 502 den Saugluftmengenbereich Q_aj der Tabelle des Luftdurchflußmengenfühlers in Fig. 15. Schritt 503 liest aus der Tabelle den momentanen Lern-Kompensationswert K_H für den Saugluftmengenbereich Q_aj, der in Schritt 502 bestimmt wurde, aus, und aus Gleichung (16) wird ein neuer Kompensationsfaktor errechnet. Die so errechneten beiden Kompensationsfaktoren werden auf der Tabelle aktualisiert. Bei gesondertem Lernen der neuen Kompensationsfaktoren wird die Einspritzmenge durch Schritt 212 und die folgenden Schritte (Fig. 14) bestimmt.

Die Erfindung ist nicht auf die mehreren erläuterten Ausführungsformen beschränkt; es ist zu beachten, daß verschiedene Anwendungen und Modifikationen mit demselben Effekt auf der Grundlage der vorliegenden Beschreibung möglich sind. Zum Beispiel kann die erforderliche Einspritzmenge T_i genauer dadurch bestimmt werden, daß verschiedene Kompensationsfaktoren und Motorbetriebsparameter zusätzlich zu den Faktoren, die in den obigen Gleichungen enthalten sind, berücksichtigt werden.

Claims

1. Steuervorrichtung für einen Einspritz-Verbrennungsmotor mit

- einem Fühler (24), der die Saugluftmenge des Motors erfaßt;
- Mitteln (146) zur Erfassung der Motordrehzahl;
- einer Sonde (142), die die Sauerstoffkonzentration im Motorabgas erfaßt;
- einem Steuerkreis (1, 204) zum Errechnen einer Abweichung (α) zwischen einem Ist- und einem Soll-Luft- Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Sauerstoffkonzentration im Abgas;
- Mitteln (1134) zur Erzeugung eines die erforderliche Kraftstoffmenge (T_i) bezeichnenden Ansteuersignals; und
- einer Einspritzdüse (12), die aufgrund des die erforderliche Kraftstoffmenge bezeichnenden Ansteuersignals Kraftstoff in den Ansaugkrümmer des Motors einspritzt, wobei zeitliche Änderungen von Fühler- und Stellgliedkennlinien durch einen Kompensationsfaktor berücksichtigt werden, der durch Lernen dieser Änderungen aufgrund von Änderungen der Sauerstoffkonzentration im Abgas gewonnen wird und wobei die erforderliche Kraftstoffmenge durch multiplikative Korrektur einer Kraftstoffeinspritzmenge mit dem Kompensationsfaktor berechnet wird,

dadurch gekennzeichnet, das

- der Steuerkreis (1, 109) den Kompensationsfaktor in Form eines ersten Kompensationsfaktors (K_L1; K_H), der die Änderungen der Eingangs/Ausgangs-Kennlinien des Saugluftmengenfühlers (24) berücksichtigt, und eines zweiten Kompensationsfaktors (K_L2; K_I), der die Änderungen der Eingangs/Ausgangs-Kennlinien der Einspritzdüse (12) berücksichtigt, berechnet,
Mittel (1, 110, 212), die aus dem ersten Kompensationsfaktor, der Motordrehzahl und der Saugluftmenge eine Grund-Einspritzmenge errechnen, und
Mittel (1, 111, 213) aufweist, die aus der Grund-Einspritzmenge, dem zweiten Kompensationsfaktor und der Abweichung (α) des Luft-Kraftstoffverhältnisses eine erforderliche Einspritzmenge zur Verringerung der Abweichung des Luft-Kraftstoffverhältnisses errechnen.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis zur Berechnung des ersten Kompensationsfaktors Mittel (107, 108), die die Abweichung (α) des Luft-Kraftstoffverhältnisses in einem vorbestimmten Verhältnis aufteilen, und Mittel (109) aufweist, die den ersten Kompensationsfaktor (K_L1) auf der Basis eines dieser Anteile und den zweiten Kompensationsfaktor (K_L2) auf der Basis des anderen dieser Anteile berechnen, wobei die Mittel (107) das vorbestimmte Verhältnis nach Maßgabe des Werts der Saugluftmenge auf der Basis der Beziehung zwischen dem vorbestimmten Verhältnis und der Saugluftmenge berechnen.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis zur Berechnung des ersten Kompensationsfaktors Mittel zur Aufteilung der Luft-Kraftstoffverhältnis- Abweichung (α) in einem vorbestimmten Verhältnis und zur Berechnung des ersten Kompensationsfaktors (K_L1) auf der Basis eines dieser Anteile sowie zur Berechnung des zweiten Kompensationsfaktors (K_L2) auf der Basis des anderen dieser Anteile aufweist, wobei die Mittel (107) das vorbestimmte Verhältnis nach Maßgabe des Werts der Motorbelastung auf der Basis der Beziehung zwischen dem vorbestimmten Verhältnis und der Motorbelastung bestimmen und die Motorbelastung aus der Saugluftmenge und der Motordrehzahl berechnen.

4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, gekennzeichnet durch Mittel (60, 112), die den Zündzeitpunkt des Motors auf der Grundlage der Grund-Einspritzmenge und der Motordrehzahl bestimmen.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis Mittel (206), die entscheiden, ob die Saugluftmenge zu einem vorbestimmten Saugluftmengenbereich gehört, und Befehlsmittel (207, 209, 210, 211) aufweist, die Befehle zum Lernen der Eingangs/Ausgangskennlinien der Einspritzdüse (12) zur Berechnung des zweiten Kompensationsfaktors, wenn die Saugluftmenge dem vorbestimmten Saugluftmengenbereich zuzuordnen ist, und Befehle zum Lernen der Eingangs/Ausgangskennlinien des Saugluftmengenfühlers (24) zur Berechnung des ersten Kompensationsfaktors, wenn die Saugluftmenge dem vorbestimmten Saugluftmengenbereich nicht zuzuordnen ist, ausgeben, wobei der vorbestimmte Saugluftmengenbereich in einem bestimmten Bereich liegt, in dem die Eingangs/Ausgangskennlinie des Saugluftmengenfühlers (24) im wesentlichen unverändert bleibt.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis Zählmittel (301, 302, 303), die die Betriebsdauer des Motors zählen, und Mittel (401) aufweist, die angeben, daß die Zählmittel (301, 302, 303) einen vorbestimmten Zählwert erreicht haben, wobei die Entscheidungsmittel (206) aufgrund eines vorbestimmten Zählwerts entscheiden.

7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen ersten einschreibbaren Speicher (Fig. 15) zur Speicherung des Werts des ersten Kompensationsfaktors in Entsprechung mit den Teilbereichen, in die die Saugluftmenge aufgeteilt ist, und einen zweiten einschreibbaren Speicher (Fig. 15) zur Speicherung des Werts des zweiten Kompensationsfaktors aufweist, wobei der Steuerkreis die im ersten und im zweiten Speicher (Fig. 15) gespeicherten Werte der Kompensationsfaktoren nach Berechnung neuer Kompensationsfaktoren fortschreibt.

8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis einen ersten einschreibbaren Speicher, in dem der Wert des ersten Kompensationsfaktors in Entsprechung mit den Teilbereichen, in die die Saugluftmenge aufgeteilt ist, gespeichert wird, und einen zweiten einschreibbaren Speicher (Fig. 10) aufweist, in dem der Wert des zweiten Kompensationsfaktors in Entsprechung mit den Bereichen, in die die Grund-Einspritzmenge aufgeteilt ist, gespeichert wird, wobei der Steuerkreis die Werte der im ersten und im zweiten Speicher (Fig. 10) gespeicherten Kompensationsfaktoren nach Berechnung der neuen Kompensationsfaktoren fortschreibt.

9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kompensationsfaktor in den ersten Speicher (Fig. 10) jeweils in Entsprechung mit den Teilbereichen, in die die Saugluftmenge und die Motordrehzahl aufgeteilt ist, gespeichert wird.