DE2507137A1

DE2507137A1 - Verfahren und vorrichtung zur regelung des betriebsverhaltens einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2507137A1
Application number: DE19752507137
Authority: DE
Inventors: Valerio Dipl Ing Dr Bianchi; Reinhard Dipl Ing Dr Latsch; Peter Dipl Ing Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-02-19
Filing date: 1975-02-19
Publication date: 1976-09-02
Also published as: BR7601001A; US4044236A; JPS51104129A; GB1543378A; FR2301690A1

Description

D*pl. Ing. Ρ·Ι·Γ Ott· 7 »ΤυΤΤβΑΛΤ 8Ο < Vaihingen) Patentanwalt Waldburg straße 48

Telefon (0711) 7346 27

1128/ot/EO
19.12.1974

Firma

Robert Bosch GmbH.

7ooo Stuttgart

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Betriebsbereich, bei dem in Abhängigkeit von Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks in drehzahlsynchronen Zeitintervallen die Verhältnisanteile des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/Luft-Gemisches und/oder die Menge von rückgeführtem Abgas verändert werden und wobei ein den ungleichförmigen Lauf der Brennkraftmaschine und ein entsprechendes einen gleichförmigen Lauf charakterisierendes elektrisches Signal gebildet und die Phasenbeziehung beider Signale als Maß für die Regelgröße bestimmt wird.

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Zum vorliegenden Zeitpunkt richten sich verstärkt Bemühungen darauf, Brennkraftmaschinen möglichst in einem Betriebsbereich arbeiten zu lassen, in welchem die schädlichen Bestandteile des Abgases möglichst gering und/oder der Kraftstoffverbrauch klein gehalten werden kann, um so verschärften Abgasbestimmungen und einer allgemeinen Treibstoffknappheit begegnen zu können.

Eine solche Möglichkeit besteht darin, die Brennkraftmaschine mit einem möglichst mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch, zu betreiben, d.h. die Einstellung der Brennkraftmaschine möglichst in Richtung mager vorzunehmen, da man in diesem Bereich mit einem relativ schadstoffarmen Abgas und einem geringen Kraftstoffverbrauch rechnen kann, allerdings bis zu einem gewissen Grade ein Anstieg der Stidcoxyde in Kauf genommen werden muß. Es ist daher von wesentlicher Bedeutung, den Betriebspunkt der mageren Laufgrenze der Brennkraftmaschine möglichst genau festzustellen, was man beispielsweise aufgrund der Schwankungen des Druckverlaufs in den Zylindern der jeweiligen Brennkraftmaschine vornehmen kann. Es ist ia bekannt, daß die Laufruhe einer Brennkraftmaschine um so unruhiger wird, je weiter man sich, grob gesagt, von dem etwa stöchiometrischen Verhältnis (Luftzahl -λ. = 1)i entfernt.

Allerdings ergibt sich bei genauerer Betrachtung, daß die einzelnen Druckverläufe von nicht kontrollierbaren Betriebsparametern der Brennkraftmaschine bestimmt sind, nämlich von Luftzahl-, Füllungs-, Turbulenzschwankungen und ähnlichen Einflüssen; bei Messung des Brennraumdrucks über den Momentanwerten der Winkelgeschwindigkeit einer Kurbelwelle ergeben sich weitere störende Einflüsse, beispielsweise infolge oszillierender Massen des Kurbeltriebs, Unebenheiten der Fahrbahn oder durch sonstige Kräfte, die sich auf den Motorblock der Brennkraftmaschine auswirken.

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Es ist daher nicht möglich, etwa einfach aus der Laufunruhe einer Brennkraftmaschine eine geeignete Regelgröße zu gewinnen, da die sich überlagernden Schwankungen und Störungen hinderlich sind und zwar mit Tiefpässen oder sonstiger Filter herausgefiltert werden könnten, allein schon die Verwendung von Filtern jedoch deshalb problematisch ist, weil die Brennkraftmaschine in einem weiten Drehzahlbereich betrieben werden soll. Es ist daher schwierig, bei niedrigen Drehzahlen (Frequenzen) und bei hohen Drehzahlen gleichermaßen geeignete Filter zu finden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung der Brennkraftmaschine in bestimmten Betriebsbereichen anzugeben, mit welchem sich ausschließlich auf das Erreichen eines vorgegebenen Punktes an der sog. mageren Laufgrenze der Brennkraftmaschine zurückzuführende- Druckverlaufsschwankungen in den Zvlindern ermitteln und aus diesen ein geeignetes Regelsignal ableiten läßt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß eine Zählanordnung (Rückwärtszähler) einerseits eine ihre Auszählung bewirkende digitale Zählimpulsfolge mit veränderbarer Frequenz zugeführt bekommt, die proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine und aus einer zweifachen Integration des aus dem Phasenvergleich gewonnenen Signals abgeleitet ist, und andererseits mit einer jeweils Beginn und Ende des Auszählvorganges bestimmenden, aus dem ungleichförmigen Lauf der Brennkraftmaschine abgeleiteten Istimpulsfolge von zur ersten Impulsfolge geringerer Frequenz beaufschlagt wird, und daß der Inhalt der Zählanordnung im Takt der Istimpulsfolge zur Durchführung des erwähnten Phasenvergleichs einem nachgeschalteten Vorwärts-RückwärtS2ähler übergeben wird, der von

f '-

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einem konstantem Systemtakt (f ) und entsprechend der Istimpulsfolge ausgezählt wird zur Erzeugung eines der Umlaufzeitänderung in seiner Dauer proportionalen Signals.

Es ergibt sich der Vorteil, daß unter Ausnutzung der Vorteile der Digitaltechnik aus der Laufunruhe der Brennkraftmaschine ein den mittleren Druckschwankungen der Zylinder proportionales, präzises Pegelsignal gewonnen werden kann, welches dann einem Regelkreis zur Beeinflussung des Kraftstoff/Luft-Gemisches und/oder der Abgasrückführungsrate eingegeben werden kann. Die Ausbildung eines solchen digitalen Phasenregelkreises zur Laufruhenregelung ist deshalb noch vorteilhaft, weil die einzelnen, hierzu verwendeten Bauelemente als schon fertige Schaltungen in e ntsprechend miniaturisierter Form vorliegen und daher auch der Aufwand zur praktischen Realisierung einer solchen Regelung klein gehalten werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Abhängigkeit der Druckverläufe in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine über der Zeit,

Fig. 2 die Änderungen der Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-Gemisches,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer digitalen Regelschaltung zur Bestimmung des Phasenwinkels und zur Ableitung ei-

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nes entsprechenden Regelsignals proportional zur mitleren Druckschwankung.

Der Betrieb der Brennkraftmaschine, wenigstens teilweise in einem an ihrer mageren Laufgrenze gelegenen Betriebsbereich, bei welchem definitionsgemäß erste verschleppte Verbrennungen auftreten sollen, erfordert ein den mittleren Druckschwankungen proportionales und aus diesen abgeleitetes Regelsignal. Da die Druckschwankungen in den Brennräumen der Zylinder nicht unmittelbar gemessen v/erden können oder aus Gründen der Vereinfachung gemessen werden sollen, geht man mit der Messung auf die Bestimmungen von auf die mittleren Druckschwankungen zurückzuführenden Drehmomentschwankungen zurück, die sich an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine dadurch ermitteln lassen, daß die Änderung der Winkelgeschwindigkeit der Brennkraftmaschine bzw. die UmlaufZeitänderung der Kurbelwelle zwischen zwei bestimmten Winkelstellungen bestimmt wird. Aus diesen UmlaufZeitänderungen läßt sich dann eine auf die mittlere Druckschwankung zurückzuführende Regelgröße gewinnen.

Allgemein sei jedoch, bevor auf die Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels genauer eingegangen wird, noch auf folgendes hingewiesen. In dem an der mageren Laufgrenze gelegenen erwähnten Betriebsbereich ist der Kraftstoffverbrauch allgemein deutlich geringer, verglichen mit einem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine, in welchem ihr ein stöchiometrisches oder nahezu stöchiometrisches Kraftstoff/ Luft-Gemisch (Luftzahl .A^D zugeführt wird.

Eine solche Abmagerung des der Brennkraftmschine zugeführten Gemisches bewirkt allgemein eine Verminderung der Umsatzgeschwindigkeit des Gases im Brennraum, so daß die Verbrennung vom Bereich der oberen Totpunktlage des Kolbens immer mehr

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in den Arbeitshub des Kolbens verschoben wird. Dadurch nehmen die zyklischen Schwankungen des Verbrennungsablaufs und damit des Drehmomentes zu, so daß bei beispielsweise konstantem Lastmoment die üblicherweise relativ regelmäßigen Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle zunehmend unregelmäßiger werden.

Der Fig. 1 läßt sich der Druckverlauf in einem Zylinder in einer schematischen Darstellung entnehmen; der Druck steigt zunächst relativ steil an, erreicht ein Maximum und fällt danach wieder steil ab, wobei starke Streuungen auftreten, die sich auf die Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine auswirken. Infolge dieser in Fig. 1 dargestellten Schwankungen des Druckverlaufs in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine sind im übrigen auf eine ständige Messung des jeweils herrschenden Brennraumdruckes zurückgehende Messungen nicht in der Lage, eine stabile Regelung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine zu vermitteln. Durch Integration des Flächeninhaltes unterhalb der einzelnen dargestellten Druckverläufe gelangt man jedoch zu einem Brennraummitteldruck P, der entsprechend der Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-Gemisches schwankt; es sind diese Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldruckes, die gemäß der Erfindung in vorgegebenen Zeitintervallen ausgewertet und aus denen eine das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine bestimmende Regelgröße abgeleitet werden soll.

Wie weiter vorn schon ausgeführt, werden diese Brennraummitteldruckschwankungen oder mittlere DruckSchwankungen über die dadurch bewirkten Drehmomentschwankungen an der Kurbelwelle als Winkelgeschwindigkeitsänderungen oder UmlaufZeitänderungen erfaßt.

Fig. 2 zeigt in diesem Zusammenhang die normierte Änderung

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der Winkelgeschwindigkeit über der Zeit, wobei die erste obere Kurve eine Luftzahl A = 1 (stöchiometrisches Gemisch) die mittlere Kurve einer Luftzahl von λ ^=⁵ 1,15 und die untere Kurve e.ner Luftzahl A ^=- 1,25 entspricht. Die Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle bzw. die Umlaufzeitänderung wird daher mit zunehmender Luftzahl, d.h. entsprechend magerem Gemisch, immer größer.

Die Regelung geht nun so vor sich, daß eine vorgegebene maximale mittlere Druckschwankung bei entsprechend magerem Gemisch zugelassen wird, d.h. mit anderen Worten, ermittelt man aus den Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit ein Winkelsignal mit Bezug auf ein, keinen Schwankungen unterworfenem Vergleichssystem, dann kann dieser Winkel als Maß für die Regelgröße dienen. Man läßt dann den Winkel eine vorgegebene Größe erreichen, bei der die Brennkraftmaschine mit dem die gewünschte Luftzahl ausweisenden mageren Kraftstoff/Luft-Gemisch läuft. Zur Ermittlung des Winkels oder der Um-Laufzeitänderung, beispielsweise zwischen zwei aufeinander folgenden Kurbelwellenumläufen, wird die Laufzeit zwischen am Umfang der Kurbelwelle befindlichen Marken gemessen; diese Marken sind starr mit der Kurbelwelle verbunden. Als Vergleich dient ein System ohne UmlaufZeitänderungen, welches elektronisch digital simuliert wird und synchron zur Grunddrehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine umläuft, jedoch die erwähnten zyklischen Schwankungen nicht aufweist. Auf diese Weise gelingt es, eine Phasenbeziehung zwischen der im folgenden als Istimpulsfolge bezeichneten und die Umlaufzeitänderung enthaltenden Signalimpulsfolge und dem gleichförmigen Signal zu ermitteln.

Wesentlich ist in diesem Zusammenhang noch, daß die Schaltung so getroffen sein muß, daß auf bewußt eingeleitete Umlaufzeitänderungen zurückzuführende Unterschiedssignale unberück-

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sichtigt bleiben, wie sie beispielsweise bei einem Beschleunigen oder Abbremsen der Brennkraftmaschine nahezu ständig auftreten. Außerdem ist es erforderlich, nicht ein der Umlaufzeitänderung proportionales Regelsignal zu ermitteln, sondern ein der mittleren Druckschwankung proportionales, was es erforderlich macht, ein die Umlaufzeitänderung angebendes Signal nochmals mit einem zur Drehzahl proportionalen Signal zu multiplizieren.

Die Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung in Form einer digitalen Schaltung, die in der Lage ist, aus der Istimpulsfolge (abgeleitet durch den Vorbeilauf einer Kurbelwellenmarke an einem Abtastsystem ein der mittleren Druckschwankung im Brennraum proportionales Regelsignal abzuleiten.

Auf einer Kurbelwelle 1 ist eine Marke 2 angeordnet, die sich an einem beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Induktivgeber 3 ausgebildeten Abtastsystem vorbeibewegt und in diesem ein Signal induziert. Das induzierte Signal wird einer nachgeschalteten Impulsformerstufe 4 zur Signalaufbereitung, Rasterung und Normierung zugeleitet und gelangt als steuernde Istimpulsfolge auf einen Rückwärtszähler 5, der beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Oszillator zur Erzeugung des keinen Schwankungen unterworfenen Gleichförmigkeitssignal dient.

Jeweils bei Eintreffen eines Impulses der Istimpulsfolge aus der Impulsformerstufe 4 wird in den Rückwärtszähler ein vorgegebener hoher Zählinhalt von einer vorgeschalteten, einen konstanten Multiplikationsfaktor enthaltenden Eingabestufe eingegeben; der Rückwärtszähler 5 zählt dann während des Zeitraumes zwischen zwei Impulsen der Istimpulsfolge, gesteuert von einer systemeigenen, veränderbaren Frequenz f, auf deren Gewinnung weiter unten noch genauer eingegangen wird, seinen

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Zählerinhalt aus.

In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß vereinbarungsgemäß in den verwendeten digitalen Zähl-, Multiplizier- und Konstantfaktorschaltungen rechts die wichtigen oder höchsten bits (most significant bits) und links die weniger wichtigen niederen bits (least significant bits) stehen, also die MSB's bzw. die LSB¹s.

Beim Eintreffen des nächsten Impulses der Istimpulsfolge aus der Signalformerstufe 4 wird dann der Zählerinhalt des Rückwärtszählers 5 auf einen nachgeschalteten Vorwärts-Rückwärtszähler 6 übergeben; gleichzeitig übernimmt der ■Rückwärtszähler 5 erneut den Multiplikationsfaktor aus der Eingabestufe 6 und zählt seinen Zählerinhalt wieder aus. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß die Istimpulsfolge, deren Impulse proportional zur Drehzahl sind, im Pückwärtszähler 5 in eine Impulsfolge wesentlich höherer Frequenz übersetzt wird, der in diesem Sinne als Oszillator zur Erzeugung eines den gleichförmigen Lauf der Brennkraftmaschine simulierenden Signals dient.

Je nach Zeitpunkt des Eintreffens des nächsten Impulses der Istimpulsfolge aus der Impulsformerstufe 4 hat dann der Rückwärtszähler seinen Zählerinhalt entweder noch nicht ganz ausgezählt, d.h. es verbleibt eine sehr kleine Zahl, oder der Rückwärtszähler 5 enthält eine sehr große Zahl, da er nach Auszählen seines Inhaltes auf seinen Maximalwert gesprungen ist und diesen weiter abwärts gezählt hat. Daraus läßt sich dann auch das Vorzeichen der UmlaufZeitänderung in der Weise ableiten, daß bei Vorhandensein eines digitalen

dem
"L" als MSB in dem Rückwärtszähler 5 nachgeschalteten Vor-

wärts-Rückwärtszähler £ der Rückwärtszähler 5 zu schnell aus-

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gezählt hat (immer mit Bezug auf den Zeitraum zwischen jeweils zwei Impulsen der Istimpulsfolge), während bei einer "O" der Rückwärtszähler "zu langsam" ausgezählt hat. »'an gewinnt daher aus dem MSB zunächst einmal das Vorzeichen des die Umlaufzeitänderung angebendes Signat, welches in Fig. 3 als "UP/D-Signal" gekennzeichnet ist (nämlich up-down-Signal) , weil dieses Signal gleichzeitig angibt, in welcher Richtung der nachgeschaltete Vorwärts-Rückwärtszähler fi von einem konstanten Svstemtakt f auszuzählen ist.

Beim praktischen Ausführungsbeispiel wird so vorgegangen, daß der Vorwärts-Rückwärtszähler 6 dann, wenn er eine große Zahl zum Inhalt hat (MSB = "L") in ^orwärtsrichtung gezählt wird; bei einem kleinen Zählerinhalt (MSB = "Ο") wird in Rückwärtsrichtung leergezählt, nie Leerzählung des Vorwärts-Rückwärtszählers fi erfolgt gesteuert von den Impulsen der Istimpulsfolge und da die Leerzählung mit einem konstanten Systemtakt f_o erfolgt, ist die Dauer der Leerzählung proportional zum Betrag des "Fehlers" und ergibt die Umlaufzeitänderung. Man gewinnt einen solchen, mit seiner Dauer die Umlaufzeitänderung angebenden Impuls durch Verbinden des Vorwärts-Rückwärtszählers 6 mit einem, beispielsweise ODER-Gatter 7, das so lange einen Ausgangsimpuls an seiner Ausgangsleitung 8 liefert, wie der Auszählvorgang des Vorwärts-Rückwärtszählers β dauert. Die gestrichelt umrandete, allgemein mit dem Bezugszeichen 0 versehene Phasenvergleichsschaltung liefert daher auf zwei Ausgangskanälen die Umlaufzeitänderung nach Betrag und Vorzeichen.

Die Phasenvergleichsschaltung 9 ermöglicht daher eine Messung zwischen der Motorperiode und der internen Freauenz. Das so nach Vorzeichen und Betrag gewonnene Umlaufzeitänderungs-Signal wird dann noch aufeinanderfolgend zwei Integra-

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tionsstufen 1o und 11 zugeführt, wodurch es gelingt, auf lineare Beschleunigungen oder Abbremsungen zurückzuführende Einflüsse zu eliminieren. Die Integrationsvorgänge werden durchgeführt mit Hilfe von Zählern; im Grunde stellt ja jeder Zähler gleichzeitig einen Integrator dar, da er ihm zugeführte Signale aufsummiert.

Die erste Integrationsstufe besteht aus einem weiteren Vorwärts-Rückwärtszähler 12, der von einem Systemtakt f_o gespeist je nach Vorzeichen und entsprechend der Dauer des ihm zugeführten Signals zählt.

Der so gewonnene Zählinhalt des Vorwärts-Rückwärtszählers Έ wird dann als Multiplikatorfaktor für einen nachgeschalteten Multiplizierer 13 benutzt, der seinerseits eine Frequenz ausgibt, die proportional ist zum Inhalt des Vorwärts-Rückwärtszählers 12. Bei einem solchen Multiplizierer handelt es sich um einen an sich üblichen digitalen Baustein, der eine systemeigene Taktfrequenz aufweist oder zugeführt erhält und in der Lage ist, einen linear numerischen Wert oder eine Impulsbreite in eine Frequenz umzuwandeln. Die Integrierstufe 1o erhält daher an ihrem Eingang eine Frequenz oder Impulsbreite zugeführt und gibt eine Frequenz aus, die einer zweiten Integrierstufe 11, und zwar dem darin enthaltenen Vorwärts-Rückwärtszähler 14 zugeführt wird. Das Vorzeichen enthält der Vorwärts-Rückwärtszähler 14 (und damit die Anweisung, in v/elcher Richtung gezählt werden soll) über einen zweiten Kanal direkt vom vorgeschalteten Vorwärts-Rückwärtszähler 12. In den Vorwärts-Rückwärtszähler 14 der zweiten Integrierstufe 11 wird also entsprechend dem Vorzeichen eine Frequenz von dem Multiplizierer 13 eingezählt; der Inhalt des Vorwärts-Rückwärtszählers 14 gelangt dann auf einen zweiten nachgeschalteten Multiplizierer 15, der wiederum eine

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Frequenz ausgibt proportional zum Inhalt des Vorvärts-Rückwärtszählers 14.

Am Ausgang dieser beiden Integrierstufen 1o und 11 erhält man dann eine Frequenz, die proportional zur Drehzahl ist und als Zählfrequenz dem eingangs schon erwähnten Rückwärtszähler 5 zugeführt wird.

Die gesamte Schaltung bildet auf diese Weise eine Art Phasenre gelkreis, der in der angelsächsischen Literatur als "phase locked loop - PLL" bezeichnet wird und wobei eine zweifache Integrierung erfolgt ist.

Das eigentliche Regelsignal wird abgeleitet aus dem Umlaufzeitänderungs-Signal am Ausgang des Phasenvergleichers 9, wo es nach Vorzeichen und Betrag ansteht, es muß iedoch nochmals einem weiteren Vorwärts-Rückwärtszähler 16 zugeführt werden, damit noch eine Multiplizierung mit einem drehzahlproportionalen Signal, beim Ausführungsbeispiel der Zählfrequenz f, vorgenommen werden kann, damit man aus der Umlaufzeitänderung, die dem Wert * =—— entspricht, auf

den Wert der mittleren Druckschwankung, entsprechend ———¹^--—

T gelangt.

Dieser weitere, den Vorwärts-Rückwärtszähler 16 enthaltende Schaltungsteil 17 ist unabhängig von dem Phasenregelkreis und dient lediglich zur endgültigen Gewinnung des Stellsignals. Zu diesem Zweck ist dem Vorwärts-Rückwärtszähler 16 noch eine Dekodierschaltung 18, auf deren Aufbau nicht weiter eingegangen zu werden braucht, da solche Dekodierschaltungen für sich gesehen bekannt sind, zugeordnet. Die tatsächliche Signalverarbeitung erfolgt im Schaltungsteil 17 in der Weise, daß der Vorwärts-Rückwärtszähler 16 entspre-

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chend dem Vorzeichen des Umlaufzeitänderungs-Signals gesteuert die Zählfrequenz f, die auch dem Rückwärtszähler 5 zugeführt wird, in Abhängigkeit vom Betrag der Umlaufzeitänderung zählt.

Das Ausgangssignal der Dekodierschaltung 18 kann dann beispielsweise einem Komparator, etwa einem Operationsverstärker zugeführt werden, dessen anderem Eingang mit einer Sollwertschaltung der Regeleinrichtung verbunden ist . Die Weiterverarbeitung kann aber auch rein digital sein. Ein Sollwert läßt sich in einfacher Weise etwa analog durch eine Widerstandsteilerschaltung aufbauen. Der Ausgang des als Komparator arbeitenden Operationsverstärkers kann unmittelbar einer Stellwertanordnung, welche als bistabile Kippstufe ausgebildet ist, zugeführt werden. Letztendlich läßt sich so etwa in das Steuergerät einer elektronisch gesteuerten Benzineinspritzung eingreifen, wobei durch Verlängerung bzw. Verkürzung der Einspritzimpulse eine Veränderung der Zusammensetzung des Kraftstoff/Luft-Gemisches erreicht werden kann. Andererseits ist es auch möglich, mit Hilfe eines Stellsignals ein Abgasrückführventil mehr oder weniger zu öffnen.

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Claims

1128/ot/EO 2b.12.1974 -A- Patentansprüche:

1./Verfahren zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Betriebsbereich, bei dem in Abhängigkeit von Streuungen der zyklischen Schwankungen des Brennraummitteldrucks in drehzahlsynchronen Zeitintervallen die Verhältnisanteile des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/Luft-Gemisches und/oder die Menge von rückgeführtem Abgas verändert werden und wobei ein den ungleichförmigen Lauf der Brennkraftmaschine und ein entsprechendes einen gleichförmigen Lauf charakterisierendes elektrisches Signal gebildet und die Phasenbeziehung beider Signale als Maß für die Regelgröße bestimmt wird (Laufruhenregelung), dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählanordnung (Rückwärtszähler 1) einerseits eine ihre Auszählung bewirkende digitale Zählimpulsfolge mit veränderbarer Frequenz (f) zugeführt bekommt, die proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine und aus einer zweifachen Integration des aus dem Phasenvergleich gewonnenen Signals abgeleitet ist und andererseits mit einer jeweils Beginn und Ende des Auszählvorganges bestimmenden, aus dem ungleichförmigen Lauf der Brennkraftmaschine abgeleiteten Istimpulsfolge von zur ersten Impulsfolge geringerer Frequenz beaufschlagt wird, und daß der Inhalt der Zählanordnung im Takt der Istimpulsfolge zur Durchführung des erwähnten Phasenvergleichs einem nachgeschalteten Vorwärt s-Rückwärts zähler (6) übergeben wird, der von einem konstanten Systemtakt (f ) und entsprechend der Istimpulsfolge ausgezählt wird zur Erzeugung eines der Umlaufzeitänderung in seiner Dauer proportionalen Signals.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Umlaufzeitänderung proportionale Signal zweimal differenziert und als Zählimpulsfolge veränderbarer Frequenz dem Rückwärtszähler (5) zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in seiner Dauer der Umlaufzeitänderung proportionale Signal dadurch mit einer drehzahlproportionalen Frequenz multipliziert wird, daß ein von der Zählimpulsfolge gespeister Vorwärts-Rückwärtszähler (16) in seinem Zählbeginn und Zählende von dem Umlaufzeitänderungs-Signal gesteuert ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Phasenvergleichsschaltung (9) vorgesehen ist, die einerseits mit einer der Kurbelwellenumdrehung proportionalen Istimpulsfolge und andererseits von einer drehzahlproportionalen Zählimpulsfolge (f) gespeist ist, der kaskadenförmig zwei Integrierschaltungen (1o,11) nachgeschaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einer Marke (2) der Kurbelwelle (1) einer Brennkraftmaschine gesteuerter, bevorzugt induktiver Impulsgeber (3) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einer Impulsformerstufe verbunden ist, die die Istimpulsfolge erzeugt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Istimpulsfolge zur Steuerung des Zählbeginns und Zählendes einem Rückwärtszähler (5) zugeführt ist, dem eine, einen Multiplikationsfaktor eingebende Eingabestufe (6) vorgeschaltet ist und dessen Zählinhalt bei Eintreffen

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jeweils eines nächsten Impulses der Istimpulsfolge von einem nachgeschalteten Vorwärts-Rückwärtszähler (6) übernehmbar ist, der von einem konstanten Systemtakt (f ) Ie nach Größe des übernommenen Rückwärtszähler-Inhaltes in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung auszählbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durch ein dem Vorwärts-Rückwärtszähler (6) der Phasenvergleichsschaltung nachgeschaltetes ODER-Gatter (7) bestimmbare Dauer der Auszählung ein Maß für den Betrag der Umlaufzeitänderung der Kurbelwelle ist und daß dieses Signal, zusammen mit dem aus der höchsten Stelle des Zählerstands des Vorwärts-Rückwärtszählers (6) gewonnenem Vorzeichen einer nachgeschalteten integrationsstufe (1o) zuführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsstufe aus einem Vorwärts-Rückwärtszähler (12) besteht, der von einem konstanten Systemtakt (f ) gespeist ist und dessen Zählbeginn und Zählende sowie Zählrichtung bestimmt sind durch Betrag und Vorzeichen des zugeführten Umlaufzeitänderungs-Signals der Phasenvergleichsschaltung (9) .

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Vorwärts-Rückwärtszähler' (12) der ersten Integrationsstufe (1o) ein dessen Zählerinhalt übernehmender Multiplizierer (13) nachgeschaltet ist, der proportional zu diesem Zählerinhalt eine Frequenz erzeugt, die zusammen mit dem aus dem Zählerinhalt des Vorwärts-Rückwärtszählers

(12) gewonnenen Vorzeichen einer v/eiteren Integrationsstufe (11) zuführbar ist.

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10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Integrationsstufe (11) ebenfalls aus einem von der Frequenz des Multiplizierers (13) beaufschlagten Vorwärts-Rückwärtszähler (14) besteht, dessen Zählerinhalt von einem weiteren nachgeschalteten Multiplizierer (15) in die den Rückwärtszähler (5) der Phasenvergleichsschaltung (9) beaufschlagende Zählimpulsfolge umgesetzt wird, die drehzahlproportional aus der zweifachen Integration des Umlaufzeitfehlers gewonnen ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufzeitänderungs-Signal als Ausgangssignal der Phasenvergleichsschaltung (9) nach Vorzeichen und Betrag parallel einem Schaltungsteil (17) zugeführt ist, der aus einem Vorwärts-Rückwärtszähler (16) mit einer nachgeschalteten Dekodierstufe (18) besteht, wobei der Vorwärts-Rückwärtszähler (16) zur Multiplikation des Umlaufzeitänderungs-Signals mit der Drehzahl die am Ausgang des Multiplizierers (15) gebildete Zählimpulsfolge (f) zur Zählung zugeführt erhält und wobei Zählbeginn und Zählende sowie Zählrichtung bestimmt sind durch Betrag und Vorzeichen des Umlaufzeitänderungs-Signals der Phasenvergleichsschaltung (9) .

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Dekodierstufe (18) als zur mittleren Druckschwankung proportionales Signal einem nachgeschalteten Vergleicher zugeführt ist, der an einem zweiten Eingang ein Sollwertsignal zugeführt bekommt und ein Ausgangsregelsignal zur Steuerung des Verhältnisanteils des Kraftstoff/Luft-Gemisches erzeugt.

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