DE2434742C2

DE2434742C2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2434742C2
Application number: DE2434742A
Authority: DE
Inventors: Valerio Dr.-Ing. 7250 Leonberg Bianchi; Reinhard Dr. 7143 Vaihingen Latsch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-07-19
Filing date: 1974-07-19
Publication date: 1984-09-20
Also published as: JPS5134329A; BR7504604A; JPS599743B2; DE2434742A1

Description

a) Vergleich der ungleichförmig umlaufenden ι ^r, Brennkraftmaschine mit einem mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine glciehförn<ig umlaufenden mechanischen System durch Ermittlung des jeweiligen Phasenwinkels zwischen Brennkraftmaschine und System und Bildung eines der Änderung des Phasenwinkcls entsprechenden Signals als Laufunruhesignal, das ein Maß für die zyklischen Schwankungen des mittleren Brennraumdrucks ist,

b) Verstellung der sich auf das Betricbsverhalten der Brennkraftmaschine auswirkenden Stellgröße in Abhängigkeit von der Abweichung dieses Laufunruhesignals von einem Sollwert, wobei die Stellgröße das Kraftsioff-l.uft-Vcrhältnis des der Brennkraftmaschine zugcführ- so ten Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder die rückgeführte Abgasmenge ist.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur j^r> Ermittlung des Phascnwinkels zwischen der ungleichförmig umlaulcnden Brennkraftmaschine und dem gleichförmig umlaufenden mechanischen System ein Fcder-Masse-Systcm (10, 12, 14) vorgesehen ist, das ein erstes mit der Kurbelwelle (15) der 4<i Brennkraftmaschine starr verbundenes und Markierungen (11) tragendes Teil (12) und ein zweites über einer Torsionsfeder (14) mit der Kurbelwelle (15) verbundenes mit Markierungen (13) versehenes Teil (13) aufweist, wobei die Eigenfrequenz des Feder- 4^r> Masse-System (10,12,14) im Vergleich zur Schwankungsfrequenz der Kurbelwelle (15) der Brennkraftmaschine niedrig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung zur Winkelmessung zwischen den Markierungen (11, 13) der beiden rotierenden Teile (10, 12) vorgesehen isi und daß in Abhängigkeit von der Größe des ermittelten Winkeis die Zusammensetzung des Kraftstoff-Lufl-Gcmisches bzw. die Abgasrückführungsrate verän- ^r>^r> den ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der rotierenden Teile ein induktiver Geber (16) angeordnet ist, der über einen Impulsformer (17) an eine Stcucrlogik m) (18) angeschlossen ist, die über eine Auswerieeinrichtung (24) mit einem Stellglied (64) zur Beeinflussung der Zusammensetzung ties Kraftstoff-Luft-Gemisches b/.w. tier AbgasnJcklüliningsraR· in Wirk-Verbindung sieht. 11Ί

^r>. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerfeinrichtung (24) einen von tier Steuerlogik (18) beeinflußbaren ersten Halbleiterschalter (40) aufweist, über den ein Kondensator (43) von eine Ladestromquelle { + ÜB, 44, 40) aufladbar ist bzw. entladbar ist, daß wenigstens zwei aufeinanderfolgende Werte der maximalen Ladespannung in die entsprechende Anzahl von Speichern (55,56) einspeicherbar ist, daß das Differenzsignal der gespeicherten Werte über einen Wechselspannungsverstärker (58) und über einen Gleichrichter (59) als Istwert einem Komparator (61) zugeführt ist, an den außerdem ein Sollwert angelegt ist und daß das Ausgangssignal des Komparators (61) dem insbesondere Integral verhalten aufweisenden Stellglied (64) zur Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zugeführt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladestromquelle (+ UB, 44,40) mit einem drchzahlabhängigen elektrischen Signal steuerbar ist, so daß der Ladestrom für den Kondensator (43) drehzahlabhängig ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 4 und einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe der Steuerlogik (18) ein zweiter Halbleiterschalter (41) zum Abschalten der Stromquelle (+ UB. 40,44) betätigbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über den ersten Halbleiterschalter (40) der Kondensator (43) in einem dem Phasenwinkel proportionalen Zeilintervall aufladbar isl und der jeweils gespeicherte Wert in einem der nachgeschaltcten Speicher (55, 56) übernommen wird.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik (18) eine erste bistabile Kippstufe (27) aufweist, die über logische Verknüpfungsschaltungen (28, 29, 30) und eine monostabil Kippstufe (31) als 4 : !-Frequenzteiler des Speichers (55,56) angeordnete Halbleitersehalter (53,54) betätigt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik (18) eine /weile bislabile Kippstufe (32) aufweist, mit deren Ausgang der erste Halbleiterschalter (40) zur drchzahlabhängigen Ansteuerung in Wirkverbindungsicht.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10. dadurch gekennzeichnet, daß die erste bistabile Kippstufe (27) zur Ansteuerung des ersten Halbleiterschalter (40) in den den Kondensator (43) entladenden Schaltzustand vorgesehen ist, wobei ein Ausgang der ersten bistabilen Kippstufe (27), insbesondere über eine Diode (46) und einen Operationsverstärker (4), mit der Steuerelektrode des ersten Halbleiterschallcrs(40) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Regelung des Bciriebsverhaltcns einer Brennkraftmaschine mit Bildung eines von den Schwankungen des Brennraumdrucks in den aufeinanderfolgenden Arbeitstakten der Brennkraftmaschine abhängigen l.aufunruhcsignals, entsprechend dessen Abweichung von einem Sollwert eine sich auf tlas Betriebsvcrlialten tier Brennkraftmaschine auswirkende Einslcllgrößc änderbar ist, nach Palent 24 17 187.

Infolge verschärfter Abgas-Bestimmungen und aufgrund der allgemeinen Treibstoff-Knappheit wird nach

Lösungen gesucht, bei denen Brennkraftmaschinen in einem Betriebsbereich betrieben werden können, in dem die schädlichen Anteile des Abgases auf ein Minimum reduziert werden können und/oder der verbrauchte Kraftstoff ein Minimum ist.

Eine derartige Forderung wird eriüllt, wenn die Brennkraftmaschine mit einem möglichst mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch an der sogenannten Magerlaufgrenze, an der die Brennkraftmaschine mit einer gerade noch vertretbaren Laufunruhe läuft, betrieben wird. Mit steigender Abmagerung des Betriebsgemisches der Brennkraftmaschine treten verstärkt verschleppte Verbrennungen auf, da die Ladung der Brennräume der Brennkraftmaschine nicht schnell und gleichmäßig genug entflammbar ist. Das resultiert in unterschiedlich hohe Brennraumdruckverläufe, die wiederum ursächlich für Drehzahl- bzw. Drehmomentschwankungen an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sind.

Das eingangs genannte Verfahren ist durch die US-PS 37 89 816 bekannt. Bei der dort offenbarten Lösung wird die Geschwindigkeit der Kurbclwellcndrehung kontinuierlich in Form einer drehzahlproportionalcn Frequenz erfaßt. Nach dem Passieren von statischen Filtern, durch die unerwünschte Frequenzen unterdrückt werden sollen, wird das verbleibende Signal differenziert, um die Geschwindigkeitsänderungen zu erfassen und durch Gleichrichten des differenzierten Signals ein Absolutwert der Geschwindigkeitsänderung erzielt. Da bestimmte niedrige Frequenzen, die /.. B. von willkürlich ausgelösten Beschleunigungsvorgängcn herrühren, nicht völlig durch die Filter unterdrückt werden können, wird bei der bekannten Lösung ferner ein Schaltkreis vorgesehen, durch den diese Frequenzen gesondert herausgefiltert und in eine gleichgerichtete Absolutgröße verwandelt werden sollen, wobei bei Überschreitung eines Schwellwerts die Regelung abgeschaltet wird.

Diese bekannte Lösung hat also den Nachteil, daß das solchermaßen erzeugte Laufunruhesigtial kein reines, nur auf die abmagerungsbedingten Schwankungen des Brennraumdrucks zurückzuführendes Signal darstellt. Insbesondere weist das Signal in nachteiliger Weise Anteile auf, die auf teilweise nicht kontrollierbare Parameter der Brennkraftmaschine zurückzuführen sind, wie beispielsweise Luftzahl-, Füllungs- und Turbulcnzschwankungen. Weiterhin treten störende Einflüsse durch oszillierende Massen des Kurbclbetnebs und durch Ungleichförmigkeiten der Lastvcrhältnissc bei einer ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, wobei die obengenannten Nachteile so gut wie möglich vermieden werden und ein möglichst reines Laufunruhesignal für die Regelung der Brennkraftmaschine erzielt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

a) Vergleich der ungleichförmig umlaufenden Brennkraftmaschine mit einem mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine gleichförmig umlaufenden mechanischen System zur Ermittlung des jeweiligen Phasenwinkels zwischen Brennkraftmaschine und System und Bildung eines der Änderung des Phasenwinkels entsprechenden Signals als Laufunruhesignal, das ein Maß für die zyklischen Schwankungen des mittleren Breiinraumdrucks ist.

b) Verstellung der sich auf das Bciriebsverhalten der

Brennkraftmaschine auswirkenden Stellgröße in Abhängigkeil von der Abweichung dieses Laufunruhesignals von einem Sollwert, wobei die Stellgröße das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des der Brenn- ^r, ki.flmaschine y.ugeführien Kraftstoff-Luft-Gemisches und/oder die rückgeführte Abgasmenge ist.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu

ίο schaffen, mil deren Hilfe die Regelung einfach und zuverlässig vorgenommen werden kann. Besonderes Augenmerk ist dabei darauf zu richten, daß die Regeleinrichtung auch im rauhen Betrieb eines Kraftfahrzeuges zuverlässig arbeilet und daß gegebenenfalls im Kraft-

r> fahrzeug bereits vorhandene Meßwertgeber mitverwend <jt werden. Schließlich soll die Einrichtung kostensparend aufgebaut sein.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Ermittlung des Phasenwinkels zwischen der ungleichförmig umlaufenden Brennkraftmaschine und dem gleichförmig umlaufenden mechanischen System ein Feder-Masse-System vorgesehen ist. das ein erstes mil der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine starr verbundenes und Markierungen tragendes Teil

2·) und ein zweiies über eine Torsionsfeder mit der Kurbelwelle verbundenes mit Markierungen versehenes Teil aufweist, wobei die Eigenfrequenz des Feder-Masse-Syslems im Vergleich zur Schwankungsfrequenz der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine niedrig ist.

jo Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unleransprüchcn aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den zugehörigen Zeichnungen. Es zeigt

)^r> Fig. I ein Diagramm, in dem Druckverläufe in einem Zylinder der Brennkraftmaschine über der Zeit aufgetragen ist,

Fig. 2 Änderungen der Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Kraft-

4(i sloff-Lufl-Gemisches,

Fig. S und 4 Ansichten eines Gebers zur Ermittlung eines Phasenwinkel* zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und dem Vcrgleichssystem.

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Be-

<r> einflussung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Abhängigkeil von dem ermittelten Phasenwinkel.

F i g. 6 den Siromlaufplan der Einrichtung nach F i g. 5 und

w Fig. 7 einen Impulsplan zur F.rläutcrung der Schaltanordnung nach F i g. 6.

Im folgenden sollen Einrichtungen und Verfahrensschriite beschrieben werden, mit denen eine Brennkraftmaschine wenigstens teilweise in ihrem an der mageren

Yi Laufgren/.e gelegenen Betriebsbereich betrieben werden soll. Linier der sogenannten mageren Laufgrenze soll dabei ein Betriebsbereich verstanden werden, bei dem erste verschleppte Verbrennungen auftreten. Verbrcnnungsiiusseizcr treten erst bei 5 bis 10% größeren

w) Lufl/.ahlcn, d. h. bei deutlich magerem Gemisch auf. In einem Bereich einer so definierten Laufgrenze ist der Kraftstoffverbrauch im allgemeinen deutlich geringer als in einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, in dem ihr ein siöchiomeirisches Kraftstoff-Luft-Gemisch

hl (Luflzahl = I) zugeführt wird. Die Abmagerung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, welches der Brennkraftmaschine zugeführt wird, hat im allgemeinen einer Verminderung der Umsat/.peschwindijikcit dos Gases im

Brennraum zur Folge. Die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches wird vom Bereich der oberen Totpunktlage des Kolbens immer mehr in den Expansionshub des Kolbens verschoben. Die zyklischen Schwankungen des Verbrennungsablaufes und damit des Dreh- ■> momentes nehmen zu, so daß bei nahezu konstantem Lastmoment die üblicherweise relativ regelmäßigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle zunehmend unregelmäßiger werden.

In F i g. 1 ist der Druckverlauf in einem Zylinder einer to Brennkraftmaschine schematisch dargestellt. Der Druck wachst, erreicht ein Maximum und Füllt danach steil ab. Dieser Druckverlauf ist durch starke Streuungen gekennzeichnet, die sich auf die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine auswirken, r, Aus den Kurvenverläufen ist bereits zu erkennen, daß eine standige Messung des jeweils herrschenden Brennraumdruckes zu keiner stabilen Regelung des Kraftstoff-Luft-Gemisches und damit des Betriebsvcrhallcns einer Brennkraftmaschine führen kann. Betrachtet man jedoch den Druckverlauf in einem Bereich zwischen Null und 180 Grad Kurbelwellendrehwinkel. also bei einem Arbeitsspiel eines Zylinders, und integriert die Augenblickswerte, dann ergibt sich ein Brennraummitteldruck, der ebenfalls mit der Zusammensetzung des r> Kraftstoff-Luft-Gemisches schwankt. Die Steuerungen der zyklischen Schwankungen dieses Brennraummitieldruckes in vorgegebenen Zeitintervallen sollen ausgewertet werden und für eine Regelung des Beiriebsverhaltens des Brennkraftmaschine ausgenützt werden. Am jo genauesten ist der Brennraummitteldruck in einer Brennkraftmaschine naturgemäß durch Druckfühler im Brennraum der Brennkraftmaschine zu ermitteln. Derartige Messungen sind jedoch äußerst aufwendig. Es ist deshalb einfacher, Drehmomentschwankungen an der j-, Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu ermitteln. Noch einfacher lassen sich Änderungen der Winkelgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine bzw. l.aiifzeitänderungen zwischen bestimmten Winkclstcllungen der Kurbelwelle ermitteln. In Fi g. 2 ist zur Erläuterung des bisher geschilderten Sachverhaltes die normierte Änderung der Winkelgeschwindigkeit aufgetragen. Die erste Kurve gilt dabei für eine Luftzahl 1. (sirtchiometrisches Gemisch), die zweite Kurve für eine Luftzahl 1,15 und die dritte Kurve für eine Luftzahl 1.25. Aus diesen Kur- A^r> ven ist ersichtlich, daß die Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle mit zunehmender Luftzahl. d. h. mit zunehmend magerem Gemisch größer werden.

Wird beispielsweise auf der Kurbelwelle der Brenn- >n kraftmaschine eine Msrkc stürr iiiiigebracht und der Abstand dieser Marke auf der Kurbelwelle zu einer zweiten Marke ermittelt, welche auf einem Vergleichssystem angebracht ist. so ergibt sich aus der Änderung der Winkelgeschwindigkeit, die aus Schwankungen des Mitteldruckes in den Brennräumen der Brennkraftmaschine resultiert, ein Winkel. Das Vcrgleichssystem ist dabei so aufgebaut, daß es mit der gleichen Grunddrehzahl der Kurbelwelle umläuft, jedoch die zyklischen Schwankungen, die aus Schwankungen des Brennraum- w) mitteldruckes resultieren nicht aufweist. Das heißt, daß der Winkel sich dadurch ergibt, daß die Marke auf der ungleichförmig umlaufenden Kurbelwelle mit einer entsprechenden Marke auf einen gleichförmig umlaufenden System verglichen wird, wobei beispielsweise nach hS jedem Arbeitsspiel infolge der zyklischen Schwankungen eine Phasendifferenz bzw. ein anderer Abstand bzw. ein anderer Winkel /wischen den Marken ermittelt werden kann.

In F ig. 3 ist ein mechanisches Feder-Masse-System dargestellt, mit dessen Hilfe es möglich ist, entsprechend den zyklischen Schwankungen der Kurbelwelle, welche in bezug zu einem Vcrgleichssystem gesetzt werden, ein Winkclsignal in entsprechender Form erhalten. Zu diesem Zweck ist eine erste Scheibe 10 vorgesehen, welche eine Marke 11 aufweist. Die erste Scheibe 10 ist starr mit der Kurbelwelle einer weiter nichtdargestellten Brennkraftmaschine verbunden. Der ersten Scheibe 10 gegenüber ist eine zweite Scheibe 12 angeordnet, die eine Marke 13 aufweist. Die beiden Scheiben 10 und 12 sind miteinander über eine Korussionsfeder 14 miteinander verbunden. Das so aufgebaute Feder-Masse-System hai eine im Vergleich zu der Schwankungsfrequenz der Brennkraftmaschine niedrige Eigenfrequenz. Zwcckmüßigcrweise ist auch eine Dämpfung zwischen den beiden Scheiben 10 und 12 vorgesehen.

In F i g. 4 ist das eben beschriebene Feder-Masse-Systein im Schnitt dargestellt. Es zeigt die Scheibe 10, welche mit der bei 15 angedeuteten Kurbelwelle der Brennkraftmaschine starr verbunden ist. Gegenüber der Scheibe 10 ist die Scheibe 12 angeordnet, die die Markierung 13 aufweist. In der Schnittdarstellung sind die beiden Scheiben 10 und 12 so gegeneinander verdreht dargestellt, daß die Markierung 11 der Scheibe 10 gegenüber der Marke 13 zu liegen kommt. Die beiden Scheiben 12 und 10 sind über die Torsionsfeder 14 miteinander verbunden.

In der Nähe des so aufgebauten Feder-Masse-Systems ist ein Induktivgeber 16 angeordnet, mit dessen Hilfe der Abstand bzw. der Winkel zwischen den beiden Marken 13 und 11 der Scheiben 12 und 10 gemessen werden kann.

Ist die Beschleunigung der Brennkraftmaschine gleich Null, dann ist der Winkel zwischen den beiden Marken 11 und 13 der Scheiben 10 und 12 konstant. Dieser Winkel ist infolge der niedrigen Eigenfrequenz des Feder-Massc-Systems auch bei einer Konstantbeschleunigung der Brennkraftmaschine konstant. Der Winkel ändert sich erst, wenn zyklische Schwankungen des Brennraumdruckes in der nichtdargestellten Brennkraftmaschine auftritt. Mit dem Induktivgeber 16 wird nun beispielsweise nach jedem Arbeitsspiel in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine die Zeit zwischen den Markierungen 11 und 13 gemessen. Wird diese Zeit mit an der Drehzahl in des gesamten Feder-Masse-Systems multipliziert, so erhält man einen Winkel. Die Umwandlung des Winkels in ein elektrisches Signal erfolgt in einer m nachgcschalteten Winkelspannungswandler, der im folgenden noch beschrieben wird.

In F i g. 5 ist ein Blockschaltbild einer Einrichtung zur Beeinflussung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdifferenz zwischen den Marken 11 und 13 bzw. in Abhängigkeit von den ermittelten Winkel dargestellt. Der induktive Geber 16 ist über eine Impulsformerstufe 17 mit einer Steuerlogik 18 verbunden, welche Ausgangsklemmen 19, 20, 21, 22 und 23 aufweist. An diese Ausgangsklemmen ist eine Auswerteschalteinnchtung 24 angeschlossen, die den erwähnten Winkel-Spannungswandlcr auFweist. außerdem umfaßt die Auswericschalicinrichtung einen Komperator, indem der Istwert mit einem Sollwert, welcher von einem Soilwertgebcr 25 geliefert wird, verglichen wird. Das entsprechende Ausgangssignal der Auswcrteschalteinrichtung 24 wird einem .Stellglied zugeführt, das dazu dient, in einer Krafistoffcin.spritzcinrichtung oder einer anderen

Kraftstoffaufbereitungseinrichtung für cine Brennkraftmaschine einzugreifen um die Zusammensetzung des Kraflstoff-I.iift-Gcmisehes zu beeinflussen. l);is Aus gangssignal des Stellgliedes 25 kann aber auch dazu verwendet werden, die Abgasrücklührungsraic einer Brennkraftmaschine dadurch zu beeinflussen, daß ein Ventil in einer Abgasrückführungsleitung auf- bzw. zugesteuert wird.

In Fig. 6 ist ein Stromlaufplan einer Einrichtung zur Beeinflussung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in Abhängigkeit von der ermittelten Zeitdifferenz zwischen den beiden Marken 11 und 13 der Scheiben 10 und 12 dargestellt. In dem Induklivgeber 16 wird bei Vorbeibewegung der Marken 11 und 13 eine elektrische Spannung induziert, die in den Impulsformer 17 in rechteckförmige Signale umgewandelt wird, wobei die Impulsbreite der Rechteckimpulsc konstant ist. Der Ausgang an diesen Impulsformer ist mit der Steuerlogik 18 verbunden, welche eine erste bislabile Kippstufe 27 aufweist, deren Takteingang direkt an den Impulsformer 17 angeschlossen ist. Außerdem ist der Ausgang des Impulsformer mit je einem Eingang von an drei NOR-Gliedern 28, 29 und 30 verbunden. Jc ein weiterer Eingang der NOR-Glieder 28, 29 und 30 ist mit einem Ausgang der bistabilen Kippstufe 27 verbunden. Ein anderer Ausgang der bistabilen Kippstufe ist mit dem Takteingang einer monostabilen Kippstufe 31 verbunden, und gleichzeitig an den Takteingang einer zweiten bistabilen Kippstufe 32 angeschlossen. Ein erster Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe ist an einem Eingang des NOR-Gliedes 30 und ein /weiter Ausgang der bis'abilen Kippstufe 32 mit einem Eingang des NOR-Gliedes 29 verbunden. Der Ausgang der monostabilen Kippstufe 31 ist über einen Kondensator 33 mit einem Setzeingang der ersten bistabilen Kippstufe

27 verbunden. Außerdem sind an dem Setzeingang der bistabilen Kippstufe 27 eine Diode 34 und ein Widerstand 35 angeschlossen. Der Ausgang des NOR-Gliedes

28 ist mit der Ausgangsklemme 19, der Ausgang des NOR-Gliedes 29 mit der Ausgangsklemmc 20. der Ausgang des NOR-Gliedes 30 mit der Ausgangsklcmme 21, ein Ausgang der ersten bislabilen Kippstufe 27 mit der Ausgangsklemme 22 und ein Ausgang der monosiabilcn Kippstufe 31 mit der Ausgangsklemme 23 verbunden.

Zur Erläuterung der in F i g. 6 dargestellten Steucrlogik soll der Impulsplan nach Fig. 7 dienen. In Fig. 7A sind Impulse dargestellt, die am Ausgang des Impulsformers 17 auftreten. Dabei entspricht der bei 36 dargestellte Impuls, der ein Wechsel des Binärsignals am Ausgang des Impulsformers 17 von Eins auf Null darstellt, dem Vorbeigang der Marke 11 und der bei 37 dargestellte Impuls den Vurbeigang der Marke Ϊ3 an dem Induktivgeber 16. An der Ausgangsklemme 19 liegt die in Fig.7b dargestellte Impulsfolge an, da die erste bistabile Kippstufe 27 als Zwei-zu-Eins-Frequenztciler wirkt, so daß bei jedem Impuls 37 ein Ausgangssignal an der Klemme 19 auftritt- An der Ausgangsklemme 20 tritt das in F i g. 7c dargestellte Ausgangssignal auf, weil durch die Hintereinanderschaltung der ersten bistabilen Kippstufe 27 und der zweiten bistabilen Kippstufe eine Vier-zu-Eins-Frequenzteilung auftritt An der Klemme 21 tritt das in Fig. 7d dargestellte Signal auf, das ebenfalls über eine Vier-zu-Eins-Frequenzteilung entsteht, zu dem Ausgangssignal nach F i g. 7c jedoch verschoben ist, da das NOR-Glied 30 mit einem anderen Ausgang der zweiten bistabilen Kippstufe 32 verbunden ist als das NOR-Glied 29. An der Ausgangsklemme 22 tritt das in Fig. 7e dargestellte Signal auf. Aus dieser Impulsfolge nach Ki ji. 7e ist /u erkennen, daß mit der positiven !"hinke des mpulses 36 das Signal an der Klemme 22 vim Kins im Null springt und bei der positiven l-'lanke des Impulse·. 37 wieder von Null aiii Kins /unickkippl.

Dl-I- in K ig 7e bei 38 dargestellte Impuls hat deshalb eine Impuls!'ireilc. die dem Abstand der Markierungen Il und 13 dir Scheiben 10 und 12 entspricht. In K ig. 71' ist das Ausgangssignal der uionostabilen Kippstufe 31, das an der h lcmme 23 erscheint, dargestellt. Der bei 39

to angedeutete Impuls, der durch die instabile Schaltlage der monosi; bilen Kippstufe 31 bestimmt wird, hat eine Impulsbreiti, die größer als der größtmöglichste Abstand /wischen den Impulsen 36 und 37 jedoch kleiner als der klein !!mögliche Abstand zwischen den Impulsen

Γ) 37 und 36 gemäß Fig.7a ist. Mit diesem Signal nach F i g. 71 künr eine Synchronisation der ersten bistabilen Kippstufe 2^r erreicht werden. Dies bedeutet, daß das Ausgangssignal an der Klemme 22 immer bei Auftreten des Impulse:. 36 von Eins auf Null springt und nicht bei Erscheinen des Impulses 37. Durch das Ausgangssignal der monosti bilen Kippstufe 31 wird nämlich über den Kondensat»* 33 die erste bistabile Kippstufe 27 immer in derjenigen Schaltlage gehallen, die nur ein Umschalten mit Hilfe des Impulses 36 erlaubt, weil in dem Zeitintervall, in dem der Impuls 37 eintreffen kann, durch das Ausgangssig ial der monostabilen Kippstufe 31 ein Umschalten der iistabilen Kippstufe 27 in den entsprechenden Schaltzustand verhindert wird.

Die der Sieuerlogik 18 nachgeschalteten Auswerte-

jo schalteinrichtung 24 weist einen ersten Halbleiterschalter 40 und ei rien zweiten Halbleiterschalter 41 auf. Der erste Halbleiterschalter 40 dient im Zusammenwirken mit einer weiter nichtdargestcllten Betriebsspannungsquelle, weiche an eine Zuleitung 42 angelegt ist. für ei-

i^r> nen Kondensator 43 als steuerbare Stromquelle. Der Kollektor d,:s als erste Halbleiterschalter dienenden Schalltransis tors ist dabei mit dem Kondensator 43 verbunden, dcsücn zweite Elektrode mit einer gemeinsamen Masselüiiung Verbindung hat. Der Emitter des Schalttransisiors 40 ist über einen Widerstand 44 mit der Zuleitung 42 verbunden. Außerdem ist der Emitter des Transistors 40 über einen Widerstand 45 und eine Diode 46 an die Ausgangsklemme 22 der Steuerlogik 18 angeschlossen. An den Verbindungspunkt des YVider-Standes 45 und der Diode 46 ist der invertierende Eingang eines Operationsverstärkers 47 sowie der Kollektor eines als zweiter Halbleiterschalter wirkenden Schulttransisiors angeschlossen. Der Emitter dieses zweiten Schulttransistors ist mit einer gemeinsamen Masseleilunf; verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers ist mit der Steuerelektrode des ersten Schalttransisiors 40 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 47 ist über ein RC-Glicd 48, 49 mil der Ausgangsklemme 23 der Steuerlogik 18 verbunden. Die Stcucrspannung für den zweiten Schalliransislor 41 wird mit Hilfe eines Spannungsteilers aus Widerständen 50 und 51 erzeugt, wobei der Widerstand fil mit der gemeinsamen Masseleitung und der Widerstand 50 mit der Ausgangsklemme der Steu-

bo erlogik 18 Ve rbindung hat.

Die Wirkungsweise des zuletzt beschriebenen Schaltungsteiles is! folgende. Während des Impulses 38, der in F i g. 7e eingetragen ist und der dem Abstand der beiden Marken Il und 13 entspricht, wird über den leitenden

b5 Schaluransis or 40 der Kondensator 43 aufgeladen. Die Höhe des Ladestromes ist dabei abhängig von der Grunddrehza hl der Brennkraftmaschine. Dies wird durch die Ansteuerung des Transistors 40 über die Aus-

gangsklemme 43 der Steucrlogik erreicht. Je höher die an den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 47 anliegende Spannung ist. desto höher ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine, weil über den Operationsverstärker der Halbleiterschaltung 40 mehr oder weniger geöffnet wird. Der Strom, der also über den Schalttransistor 40 fließt, ist proportional der Betriebsspannung WB, die an der Zuleitung anliegt, abzüglich der Spannung, die an den nichtinvcrticrenden Eingang des Operationsverstärkers anliegt. Kurz vor dem Zurückkippen des Ausgangssignales an der Klemme 22 soll die Spannung über den Kondensator 23 in einen nachgeschalteten Speicher übernommen werden. Zu diesem Zweck muß die ansteigende Spannung über den Kondensator 43 kurz konstant gehalten werden. Dies geschieht mit Hilfe des Ausgangssignalcs an der Klemme 19. Tritt dort ein Impuls auf. wie er beispielsweise in Fig. 7b bei 52 angedeutet ist. dann wird der zweite Halbleiterschalter 41 leitend und an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 47 liegt ein negati- ; ves Signal an. Dies bedingt am Ausgang des Operationsverstärkers 47 ein positives Signal, so daß für die Dauer des Impulses 52 nach Fig. 7b der Schalttransislor 40 gesperrt wird. Bei gesperrtem Transistor 40 liegt über den Kondensator 43 eine konstante Spannung an, die in den nuchgeschalteten Speicher übernommen werden kann. Das Löschen des Kondensators 43 nach Übernahme des anliegenden Signales in die Speicher erfolgt bei Zurückkippen der Spannung an der Ausgangsklemme 22 der Steuerlogik 18 von null auf eins. Das bedeutet, daß bei einem Auftreten eines positiven Signales an der Ausgangsklemme 22 auch an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 47 ein positives Signal angelegt wird. Dadurch entsteht am Ausgang des Operationsverstärkers 47 ein negatives Potential und über die Kollektorbasisstrecke des Transistors 40 wird im Inversbetrieb der Kondensator 43 entladen.

Beim Eintreffen des nächsten Impulses 38 nach F i g. 7e beginnt das beschriebene Spiel in diesem Schaltungsteil von neuem. Über dem Kondensator 43 liegt deshalb kurz vor Ablauf des Impulses 38 nach Fig. 7c eine Spannung an, deren Schwankung der Beschleunigung infolge der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldruckes bzw. der entsprechenden Momcniänderung an der Kurbelwelle entspricht. Dieser Wert ist der Istwert des Regelkreises für die Beeinflussung der Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches bzw. der Abgasrückführungsrate der Brennkraftmaschine. Mit dem Kondensator 43 sind die Schaltsirecken zweier Halbleiterschalter 53 und 54 verbunden, denen je ein Speicherkondensator 55 bzw. 56 nachgeschaltet ist. Die beiden Speicherkondensaioren 55 und 56 sind untereinander verbunden. Der Halbleiterschalter 53 ist dabei mit der Ausgangsklemme 20 der Steuerlogik 18 und die Steuerelektrode des Halbleiterschalters 54 mit der Ausgangsklemme 21 der Steuerlogik 18 verbunden. Durch die Ausgangssignale an den Klemmen 20 und 21 ist sichergestellt, daß die Halbleiterschalter 53 und wechselweise leitend sind und in leitendem Zustand dieser Halbleiterschalter die an den Kondensator 43 anliegenden Signale in die Speicher 55 und 56 eingespeichert werden können. Die beiden Speicher 55 und 56 sind miteinander verbunden, wobei an den Verbindungspunkt ein Widerstand 57 angeschlossen ist, welcher mil dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 58 verbunden ist. Der nichtinvertiercnde Eingang des Operationsverstärkers 58 ist mit der gemeinsamen Masseleilung verbunden. Der Operationsverstärker ist so beschältet, daß er als Wechselspannungsverstärker dicnl. Diesem Wechselspannungsverslärker 58 ist ein Gleichrichter 59 nachgcschaltct, der über einen Widerstand 60 mit dem nichtinvertierenden Eingang eines ^r) Operationsverstärkers 61 verbunden ist. An dem nichtinvertierenden F.ingang des Operationsverstärkers 61, der als Komparator beschallet ist, liegt der Istwert für die Regeleinrichtung an. In den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ist der Sollwert angelegt, der ίο beispielsweise mit Hilfe eines Spannungsteiles aus Widerständen 62 und 63 gebildet werden kann, wobei der Widerstand 63 einstellbar ist. Mit Hilfe dieses einstellbaren Widerstandes 63 kann der Sollwert beispielsweise in Abhängigkeil von Parametern der Brennkraftmaschine, Γ) wieder Drehzahl, dem Saugrohrdruck, der Kühlwassertemperatur und anderem verändert werden.

Der Islwert für die Regeleinrichtung entspricht den Winkeländcrungcn, die bei Verdrehen der Marken 11 und 13 gegeneinander auftreten. Dieser Istwert wird dadurch gebildet, daß der Wechselspannungsanteil des elektrischen Signales, das an den Verbindungspunkten der Speicher 55 und 56 anliegt, über den Wechselspannungsverstärkcr58 verstärkt und anschließend mit Hilfe des Gleichrichters 59 gleichgerichtet wird. 2"> Mit Hilfe des !Comparators 61 wird der Istwert und der Sollwert verglichen und das daraus resultierende Signal wird an einen ersten Eingang einer bistabilen Kippstufe 62 angelegt. Der Takteingang dieser bistabilen Kippstufe 62 ist mit der Ausgangsklemme 19 der jo Stcuerlogik verbunden. Der Ausgang der bistabilen Kippstufe 62 ist einerseits mit dem zweiten Eingang der bistabilen Kippstufe 62 verbunden und andererseits über einen einstellbaren Widerstand 63 an einen Integralregler 64 angeschlossen, der als Operationsverstärkcr 65 mit einem Integrierkondensator 66 zwischen seinem Ausgang und seinem invertierenden Eingang ausgebildet ist. An den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 65 ist eine Reverenzspannung angelegt, die am Abgriff eines Spannungsteiles aus Wi-4» derständen 67 und 68 abgenommen wird.

Die Wirkungsweise des zuletzt beschriebenen Schaltungstcilcs ist folgende. Mit Hilfe des Komparators 61 werden Sollwert und Islwert miteinander verglichen, wobei sich am Ausgang des Komparators 61 kurze Im- > pulse ergeben, wenn der Istwert größer als der Sollwert ist. Keine Impulse ergeben sich dagegen am Ausgang des Komparators 61, wenn der Istwert kleiner als der Sollwert ist. Treten am Komparator kurze Impulse auf. dann wird die bistabile Kippstufe 62 in eine Schaltlage ίο gebracht, in der an ihrem Ausgang ein L-Signal anliegt. Bei jedem Taktimpuls, der an der Ausgangsklemme der Stcuerlogik auftritt, wird dagegen die bistabile Kippstufe 62 in eine Schaltlagc gebracht, in der am Ausgang ein Null-Signa! anliegt. Ist der Istwert kleiner als der Sollwert, tritt am Ausgang des Komparators 61, wie schon weiter oben angedeutet, ein konstantes Null-Signal auf. Das bedeutet, daß auf dem Set-Eingang der bistabilen Kippstufe 62 kein Impuls kommt. Infolgedessen liegt am Ausgang der bistabilen Kippstufe 62 ein M) Null-Signal an und der Integrator 64 integriert in positiver Richtung, falls die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers wächst, und mit Hilfe dieser Ausgangsspannung wird der Istwert in Richtung Sollwert vergrößert.

h^r, Ist der Istwert größer als der Sollwert, tritt am Ausgang des Komparators 61 eine kurze Impulsfolge auf. Mit Hilfe der Taktimpulse wird, wie schon weiter oben angedeutet, die bistabile Kippstufe 62 in eine Lage rc-

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bracht, in der am Ausgang ein Null-Signal auftritt. Durch Impulse auf den Set-Eingang der bistabilen Kippstufe 62 wird diese jedoch so umgeschaltet, daß am Ausgang ein L-Signal auftritt, das bewirkt, daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 65 gegen Null ^r> geht. Mit ihrem Taktimpuls, der an der Klemme 19 der Stcuerlogik 18 auftritt, wird die bistabile Kippsiufe wieder in ihre Vorzugslage zurückgeschaltet, in der am Ausgang wieder das Null-Signal auftritt.

Mit dem Ausgangssignal des Integrierers 64 kann beispielsweise in die Multipli/.icrstufe einer Einspritzeinrichtung eingegriffen werden oder aber ein Ventil in einer Abgasrückführungsleitung einer Brennkraftmaschine verstellt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Bciriebsverhaltcns einer Brennkraftmaschine mit Bildung eines von den Schwankungen des Brennraumdrucks in den aufeinanderfolgenden Arbeitstakten der Brennkraftmaschine abhängigen Laufunruhesignals, entsprechend dessen Abweichung von einem Sollwert eine sich auf das Beiriebsverhallen der Brennkraftmaschine aufwirkende Einstellgröße änderbar ist. nach Patent 24 17 187, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: