DE2507138C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

der in Fig. 1 gezeichnete Verlauf für die regelmäßigen «-Schwankungen an der Kurbelwelle. Wie soeben erläutert, sind diese regelmäßigen Schwankungen auf die rotierenden Massen und die zyklische Arbeitsfolge der einzelnen Zylinder zurückzuführen, wobei im übrigen, wie leicht einzusehen ist. die Amplitude dieser regelmäßigen («-Schwankung mit steigender Drehzahl abnimmt, da die Arbeitshübe immer schneller einsetzen und für einen stärkeren Abfall der Umdrehungsgeschwindigkeit der Krubelwelle kein Raum mehr bleibt. Es sei gleich an dieser Stelle erwähnt, daß diese Abnahme jedoch nicht linear erfolgt. Die in F i g. 1 dargestellten regelmäßigen «-Schwankungen entsprechen daher einer gegebenen Drehzahl und treten im übrigen etwa bei einem Kraftstoff/Luftgcrnisch von λ ~ ! auf. Die Drehzahl pendelt also um einen Mittelwert.

Nähert man sich beim Betrieb einer Brennkraftmaschine der Betriebsgrenze im Luftüberschußgebict (Magerlaufgrenze), dann treten starke Schwankungen im Zündverzug und Verbrennungsablauf auf, die momentane Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle verursachen. Es ergeben sich dann zusätzlich zu den soeben erörterten regelmäßigen «-Schwankungen weitere unregelmäßige «-Schwankungen, die sich den regelmäßigen «-Schwankungen überlagern und einen gemeinsamen, jedoch komplexeren Verlauf der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit bewirken. Lediglich im Betriebspunkt von λ = 1. wo die Verbrennung im wesentlichen unverzögert und gleichmäßig abläuft, treten vor

Ul in die Auswertung mit einzubeziehen, abgesehen davon, daß bei einer solchen analogen Auswertung pro Kurbelwellenumdrehung auftretende Laufunruhe-Zyklen ohnehin nicht erfaßt werden können.

Ferner ist es zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine schon vorgeschlagen worden (DE-PS 24 17 187), ein Laufunruhesignal dadurch zu gewinnen, daß Meß/.eilintervalle festgelegt werdenderen Dauer der variablen Dauer der Takte des Arbeitsprozesses der Brennkraftmaschine entspricht, daß eine Meßgröße integriert wird, die zumindest dem sich in diesen Mcßzeilintervallen ändernden Brennraumdruck entspricht als Größe entsprechend dem mittleren Brennraumdruck, daß diese Größe mit wenigstens einer entsprechend gebildeten, in wenigstens einem nachfolgenden Meßzeitintervall auftretenden Größe unter Bildung einer Differenzgröße als Laufunruhesignal verglichen wird, welches ein Maß für die zyklischen Schwankungen des mittleren Brennraumdrucks ist und daß eine sich auf das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine auswirkende Stellgröße in Abhängigkeit von der Abweichung dieses Laulunruhesignals von einem Sollwert verstellt wird, wobei die Stellgröße das Kraftstoff-/Luftverhältnis d:s der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-ZLuftgemisches und/oder die rückgeführte Abgasmenge ist. Im Gegensatz zu der ausschließlich digitalen Erfassung und Auswertung eines Laufunruhesignals erfolgt bei der vorgeschlagenen Regelung die Laul'unruhesignal-Gewinnung durch den Einsatz analo-

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allem die regelmäßigen «-Schwankungen auf. je stärker jo ger Schaliurigsmittel, die einer zyklischen Fortschrei-

man sich in das Luftüberschußgebiet begibt, um so mehr überwiegen die unregelmäßigen Drehzahlschwankungen, d. h. mit anderen Worten, um so unruhiger wird der Lauf der Brennkraftmaschine insgesamt. Die Erfindung leitet aus diesem »Unruhigerwerden« einer Brennkraftmaschine schließlich ein Signal ab, das zur Regelung des jeweiligen Betriebspunktes einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt (US-PS

tung unterworfen sind.

Die Erfindung wertet im Gegensatz hierzu das Kriterium aus. daß bei Annäherung an die magere Laufgrenze bei einsetzender verschleppter Verbrennung ein Wert Δω als Unterschiedswert zwischen (O_n,,,, und «„_m. wie weiter oben erwähnt, auffallend kleiner und die Drehzahl « nicht mehr über den Mittelwert angehoben wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, aus

37 89 816) bei einer Brennkraftmaschine Laufunruhesi- 40 dem unruhiger werdenden Lauf einer Brennkraftmagnale zu gewinnen und diese Signale zur Regelung der schinc bei Erreichen der Magerlaufgrenze Signale abzu-Brennkraftmaschine an der Magerlaufgrenzc zu verwenden. Allerdings dürfte die Gewinnung der Laufunruhesignale bei der bekannten Vorrichtung insofern
problematisch sein, als von einem als Geschwindigkcits- 45
sensor für die Kurbelwellenumdrehungen ausgebildeten Tachometer ein analoger Spannungsverlauf erzeugt
und anschließend einer Filterung und Differenzierung
unterworfen wird. Auf diese Weise soll es gelingen, außerhalb eines gewünschten Frequenzbandes liegende 50 Größe.
Frequenzen in der Ausgangsspannung des Tuchumc-ic-

einerseits zu dämpfen und andererseits (nämlich durch bender Verhältniswert («„„„ — io_m.n) einem Speicher die Differenzierwirkung) auf Beschleunigungen oder zugeführt wird, daß der so gespeicherte Wert mit einem Verzögerungen zurückgehende Signale zumindest als zu einem späteren Zeitpunkt gewonnenen und auf den wünschenswerte Bestandteile des Laufunruhcsignals 55 gleichen Zylinder der Brennkraftmaschine zurückzufühauswerten zu können. Nach Gleichrichtung gelangt renden Verhältniswert verglichen und daß das Ergebnis dann die weiterverarbeitende, in diesem Sinne ein Maß als Istwert wiederum mit einem vorgebbaren Sollwert für die Laufunruhe bildende Spannung zu einem Ver- verglichen wird zur Gewinnung eines Stellsignals zur gleicher, dessen anderem Eingang eine feste Schwellen- Regelung der Anteile des der Brennkraftmaschine zugespannung zugeführt wird. Ein Anzeichen für eine vor- ω führten Kraftstoff-ZLuftgemisches. handene Laufunruhe der Brennkraftmaschine soll sich Entsprechend löst die erfindungsgemäße Vorrich-

immer dann ergeben, wenn aufgrund eines Kompara- lung, dabei ausgehend von dem Oberbegriff des Antorausgangssignals die gleichgerichtete Spannung die Spruchs 5. diese Aufgabe dadurch, daß ein die Differenz Schwellenspannung überschreitet. Es ist nicht ersieht- zweier mittlerer Momentan-Umdrehungsgeschwindiglich, wie es durch die Ableitung eines solchen Laufunru- b5 kcitswerte («_m/n — Wm_1x) bildender ^«-Zähler vorgesehesignals gelingen soll, auch auf unterschiedliche Ver- hen ist, dem während vorgegebener Zählzeiträume von brennungsabläufe in den jeweiligen Zylinder der Brenn- einem Zähllgenerator eine Impulsfolge hoher Frequenz kraftmaschine zurückzuführende Laufunruhemerkmale 1 MHz zuführbar ist und dessen jeweiliger Zählinhalt

leiten, die als rückzuführende, die Zusammensetzung des Kraftstoff-/Luftgemisches bestimmende Größe verwertet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß jeweils zwei einander zugeordnete zyklische Änderungswerte («„,m. to„_m) einer Verbircnnungsablauf abhängigen dynamischen bevorzugt der Kurbelwellenumdrehungsger.H. «ir· sich daraus ergc-

sciiwindigkeii (ω) g"

na e:n

weiteren Zählregistcrn zur Speicherung jeweils nach Ablauf eines Zählzyklus übergebbar ist, wobei so viele Zwischenspeicher vorgesehen sind, wie die Brennkraftmaschine Zylinder hat.

Man erzielt auf diese Weise den Vorteil, ohne umständliche Messungen und ohne die Notwendigkeit, die Abgase· der Brennkraftmaschine untersuchen zu müssen, zu auswertbaren Signalen zu gelangen, aus denen sich der jeweilige Betriebszustand der Brennkraftmaschine und die Annäherung an ihre Magerlaufgrenze bestimmen läßt.

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

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt

F i g. 1 den Verlauf der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit und des Drucks im Zylinder über dem Kurbelvi-ellenwinkel bei einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine und

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Durchführung des Verfahrens in schematischer Blockdarstellung.

Eine ausführliche Erläuterung der Darstellung der F i g. 1 ist nicht mehr erforderlich, da weiter vorn hierzu schon Ausführungen gemacht worden sind; ergänzend hierzu sei darauf hingewiesen, daß die quantitativen Aussagen der F i g. 1 sich auf einer. Vier-Zylinder- Motor beziehen; hierfür gelten auch die angegebenen Kurvenverläufe über dem Kurbelwellenwinkel. Es versteht sich, daß bei grundsätzlicher Übereinstimmung des Kurvenverlaufs für eine Brennkraftmaschine mit hierzu unterschiedlicher Zylinderzahl die angegebenen Kurbelwellengrade eine Verschiebung erfahren. Bei der als Ausführungsbeispiel gewählten Vier-Zylinder-Maschine ergeben sich zwei Arbeitshübe pro Kurbelwellenumdrehung, so daß der in F i g. I angegebene Verlauf der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit ω in seiner Unregelmäßigkeit, beginnend etwa mit 50° vor OT bis etwa 80° nach OT auf das Verhalten eines der vier Zylinder der Brennkraftmaschine zurückzuführen ist.

In einem ersten Schritt wird zur Durchführung der Erfindung zunächst einmal die zyklische Schwankung

Δω = w_mi„ — eo_nm

festgestellt. Dabei handelt es sich bei den Werten ω,,,,,, und üfmax ihrerseits wieder über einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkel ermittelte, durchschnittliche Geschwindigkeitswerte. Bei Annäherung an die Mager- I~ iaufgrenze ändert sich diese Änderung der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit von ω,_ηί_Π auf ω,«,,, die im folgenden lediglich noch als Δω-Vien bezeichnet wird, jeweils bezogen auf einen vorhergehenden Δω-Wert zunehmend.

Um mechanische Ungleichmäßigkeiten (Ventilspiel, Zündzeitpunkt, Verdichtung und dergl.) zwischen den verschiedenen Zylindern einer Brennkraftmaschine zu eliminieren werden gemäß einem Merkmal vorliegender Erfindung nur jeweils aufeinanderfolgende Δω-Werte des gleichen Zylinders miteinander verglichen. Die Bildung dieses Δω-Werts geschieht dann, wie schon erwähnt, mit Hilfe von zwei «»-Messungen, eine vor dem oberen Totpunkt (iw_m;_n) und eine zweite nach Ausbildung des Druckmaximums (&w). Die Meßwinkel, über die die a_min.nux-Messungen vorgenommen werden, sind vorzugsweise identisch und können durch Auszählen beispielsweise einer bestimmten Anzahl von Zähnen des gewöhnlichen Anlasscrzahnkranzes bei solchen Brennkraftmaschinen gewonnen werden. Das erfindungsgemäße Meßprinzip besteht im Grunde aus der Durchführung einer doppelten Subtraktion, nämlich einmal bei der Bildung des Jft»-Werts aus der Differenz von tii_mm — w,ii.n und zweitesn aus der Beziehung dieses Jio-Werts auf den im nachfolgenden Verbrennungszyklus von dem gleichen Zylinder erzeugten Jw-Wert.

ίο Der endgültig zum Sollwertvergleich herangezogene Wert lautet also

(Δω)

wobei ω\ jeweils die ältere und toi die jeweils jüngere Messung am gleichen Zylinder darstellt. Durch dieses Differenzmeßprinzip gelingt es, mechanische Ungenauigkeiten des Zahnkranzes und Ungenauigkeiten, die auf Exzentrizitäten oder dergl. zurückzuführen sind, zu eliminieren, gleichermaßen wirken sich Einflüsse infolge eines Verschleißes des Zahnkranzes ebensowenig nachteilig auf das Meßergebnis aus wie Geberfehler (mögliche Verzögerung). Auch diese beiden Einflüsse werden durch das Differenzmeßprinzip eliminiert.

Im folgenden wird nunmehr zunächst ein mögliches Ausführungsbeispiel anhand der F i g. 2 näher beschrieben, mit welchem sich das erfindungsgemäße Verfahren realisieren läßt.
Einem nicht dargestellten, sich mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehenden Teil, bevorzugt den Anlasserzahnkranz ist ein Geber 1 zugeordnet, der im folgenden als Zahnkranzgeber bezeichnet wird. Der Zahnkranzgeber 1 speist je an ihm vorbeilaufenden Zahn einen Impuls in einen nachgeschalteten Zahnzähler 2 ein. Zur Zählung freigegeben wird der Zahnzähler 2 von einem bistabilen Kippglied, beispielsweise einem vorgeschalteten Flipflop 3. Der Flipflop 3 wird jeweils gesetzt durch das Eintreffen einer Startmarke, die jeweils den Zählbeginn für den Zahnzähler 2 bestimmt.

Als beispiel wird, wie F i g. 1 auch zeigt, die erste Ai-Messung durchgeführt von 50° vor OT bis OT und die zweite «-Messung von 20° bis 70° nach OT. Zur Synchronisation des Systems wird ein 360°-Signalgeber oder zwei 180°-Signale erzeugender Geber 4 benötigt, beim Ausführungsbeispiel sind zwei 180°-Signalmarken vorgesehen, wobei eine dieser Marken mit 50° vor OT zusammenfällt. An die Positionierung dieser beiden 180°-Marken wird gwegen des schon erwähnten Differenzmeßprinzips ebenfalls keine hohe Anforderung gestellt.

Bei Freigabe des Zahnzählers durch die erste Startmarke zählt dann die Vorderflanke des nächstfolgenden Zahnes über den Zahnkranzgeber eine 1, in den Zahnzähler, wodurch auch ein dem Zahnzähler 2 nachgeschalteter Flipflop S gesetzt wird, der mit dem Ausgang des LSB (= angelsächsische Bezeichnung für least significant bit, geringstwertiger Bit) verbunden ist. Mit jedem folgenden Zahn wird dann der Zählinhalt des Zahnzählers 2 um eine Zähleinheit erhöht, gleichzeitig wird mit Setzung des Flipflops 5 ein zfo-Zähler 6 freigegeben und zählt die Zählimpulse eines mit relativ hoher Frequenz schwingenden Taktgenerators (etwa 1 MHz) von Null an aufwärts.

Es sei angenommen, daß jeweils 50° Kurbelwellenwinkel 20 Zähnen des Anlasserzahnkranzes der Brennkraftmaschine entsprechen, in diesem Fall ist es bei Erreichen eines Zählerstandes 20 des Zahnzählers 2 erforderlich, den Flipflop 5 zurückzusetzen und den J*y-Zähler 6 zu sperren. Hierzu sind mit den geeigneten Zähler-

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ausgängen des Zahnzählers 2 Torschaltungen 8, 9 und 10 verbunden, die bei Erreichen vorgegebener Zählerstandwerte, nämlich 20 für die Torschaltung 8, 28 für die Torschaltung 9 und 48 für die Torschaltung 10 ansprechen und entsprechende Steuersignale abgeben. Der Rücksetzimpuls für den Flipflop 5 gelangt über die Torschaltung 8 nach Zählung von 20 Zähnen durch den Zahnzähler 2 auf diesen und sperrt den &>-Zähler 6.

Nach Ablauf von weiteren 8 Zähnen, d. h. beim Zahnzählerstand 28 wird dann, wie ersichtlich, ein weiterer Flipflop Il über die Torschaltung 9 gesetzt und steuert über ein ODER-Tor 12 den Ao-Zähler 6 so an, daß dieser nunmehr die Impulsfolgefrequenz des Taktgenerators 7 abwärts zählt. Nach weiteren 20 Zähnen spricht dann die Torschaltung 10 an und setzt den Flipflop 11 zurück und unterbricht dadurch den Abwärtszählvorgang am Zähler 6; dieses Signal der Torschaltung 48 ist gleichzeitig das Rückstellsignal für den Zahnzähler und den Eingangsflipflop 3. Da, wie aus F i g. 1 entnommen werden kann, der zweite <y-Wert, also ftw. größer sein wird (Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle höher und damit der für den Vorbeilauf der zweiten 20 Zähne benötigten Zeitraum geringer), bleibt im Δω-Zähler nach Erreichen des Zählerstandes 48 Zähne ein positiver Restbetrag stehen.

Das System bleibt dann in Ruhe bis einem Vier-Zylinder-Motor bei Erreichen der zweiten 180°-Marke der Zyklus von neuem gestartet wird. Dann wird der auf einen anderen Zylinder zurückgehende ^/w-Wert auf die soeben beschriebene Weise bestimmt. Die jeweils gemessenen JiW-Werte für die einzelnen Zylinder werden jedoch in bei einem Vier-Zylinder-Motor vier dem Δω-Zähler 6 nachgeschaltete Speicherregister 13,14,15 und 16 jeweils übernommen.

Zu diesem Zweck wird nach Berechnung jedes Δω-Wertes mit dem Zurücksetzen des Flipflops 11 gleichzeitig ein weiterer Flipflop 17 gesetzt, wodurch ein beim Ausführungsbeispiel (jeweils Vier-Zylinder-Motor wohlverstanden) 5 Bit aufweisendes Schieberegister 18 freigegeben wird. Der Zähleingang dieses Schieberegisters 18 ist gleichfalls mit dem Ausgang des Taktgenerators 7 verbunden. Es spielt sich dann folgender Vorgang ab. Der erste Impuls am Ausgang a des Schieberegisters überträgt den Inhalt des Speicherregisters 16, nämlich Δω\ (wobei die römischen Zahlen jeweils für den entsprechenden Zylinder stehen) auf einen weiter unten noch zu erläuternden Differenzenzähler 19. der Impuls am Ausgang b des Schieberegisters den Inhalt des Speicherregisters 15 auf das Register 16 und so fort, bis schließlich der Ausgangsimpuls am Ausgang d den Inhalt des Registers 13 auf das Register 14 überträgt. Dadurch wird das Register 13 frei für die Aufnahme des dann neuen Δω-Werts des Zylinders I. Man erkennt, daß die Anzahl der Register der Anzahl der jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entspricht und man sieht weiterhin, daß. nachdem einmal sämtliche Register 13—16 vollgelaufen sind, im J<w-Zähler 6 und im Register 16 bzw. nach Übergabe im Differenzenzähler 19 ein jeweils auf den gleichen Zylinder zurückgehender Δ(ο-Wert ansteht nämlich einmal die alte Messung im Diffe- eo renzenzähler 19 und die neue Messung im <4<w-Zähler 6. Es ist dann noch erforderlich, die Differenz zwischen dem alten Jo)\-V/en und dem neuen zfoi-Wert zu bilden (und selbstverständlich für sämtliche andere Zylinder in entsprechender Abfolge); hierfür wird der letzte Impuls des Schieberegisters t8 am Ausgang e benutzt, der für die Aufnahme des neuen /fw-Meßwertes aus dem Zähler 6 in das Register 13 sorgt und gleichzeitig einen Flipflop 20 setzt, der über ein auf seiner Ausgangsleitung 21 dann erscheinendes Signal, welches sowohl dem Differenzenzähler 19 als auch dem Zähler 6 zugeführt wird, beide Zähler gleichzeitig zur Abwärtszählung der über die Leitung 22 bzw. 23 zugeführten Zählimpulsfolge des Taktgenerators 7 veranlaßt. Beide Zähler 6 und 19, in denen, wie weiter vorn schon erwähnt, jeweils ein auf den gleichen Zylinder zurückzuführender ziiy-Wert nach alter und neuer Messung ansteht, werden solange mit der Taktgeneratorfrequenz abwärts gezählt, bis der zifti-Zähler über Null gezählt hat und der Wechsel seines MSB (höchstwertigen Bits = most significant bit) den Flipflop 20 wieder zurücksetzt. Während dieser Zählun wird, wie leicht einzusehen ist, im Differenzenzähler der Wert Δ(Δίϋι) als Differenz aus

gebildet. Diese Differenz kann positiv oder negativ sein; sie wird einer Vergleicherschaltung 24 zugeführt, die an einem weiteren Eingang einen einstellbaren, digitalen Sollwert zugeführt erhält und immer dann, wenn der gemessene Wert Δ(Δω·) den Sollwert übersteigt, ein Signal ausgibt, welches als Stellsignal einem nicht dargestellten Regler zugeführt wird. Dieses Signal kann beispielsweise über ein Integrierglied bevorzugt der Multiplizierstufe der Steuerschaltung einer elektronischen Benzineinspritzung zugeführt werden und sorgt für eine Verlängerung oder Verkürzung der Einspritzimpulse t,. für alle Zylinder der Brennkraftmaschine gemeinsam.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei der Regelung des Betriebs dieser Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiet (A > \\ dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei einander zugeordnete zyklische Änderungswerte (<y_min, cw) einer vom Verbrennungsablauf abhängigen dynamischen Größe, bevorzugt der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit (ω) gemessen und ein sich daraus ergebender Verhältniswert (co_mm — «Wm»*) einem Speicher zügeführt wird, daß der so gespeicherte Wert mit einem zu einem späteren Zeitpunkt gewonnenen und auf den gleichen Zylinder der Brennkraftmaschine zurückzuführenden Verhältniswert verglichen und daß das Ergebnis als Istwert wiederum mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen wird zur Gewinnung eines Stellsignals zur Regelung der Anteile des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/Luftgemisches.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während vorgegebener Kurbelwellenwinkel die jeweils auf einen Zylinder zurückgehenden beiden Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeitswerte, nämlich w_mm vor OT und ω_π,.,» nach OT, durch Zuführen einer hohen Zählfrequcn/. an einen Zähler einmal als Aufwärtszählimpulsfolge und einmal als Abwärtszählimpulse gemessen und gleichzeitig deren Differenz bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Zuführung der Abwärtszählimpulsfolge und der Aufwärtszählimpulsfolge durch Zählung einer jeweils vorgegebenen Zähneanzahl des Anlasserzahnkranzes der Brennkraftmaschine bestimmt und aus dem Zählerstand Steuersignale für die Beaufschlagung des mit der hohen Zählimpulsfolge gespeisten Zählers gewonnen werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach jedem neuen Zählzyklus der jeweils ermittelte Verhältniswert ei- « nem Speicher übergeben oder durch eine Anzahl von Speichern solange auf jeweils einen nächsten Speicher übertragen wird, bis der auf den gleichen Zylinder zurückzuführende Verhältniswert im ersten, den Verhältniswert bildenden Zähler auftaucht und daß die Differenz zwischen dem Verhältniswert neuer Zählung und dem Verhältniswert alter Zählung durch gleichzeitiges Auszählen beider Zähler mit der hohen Zählimpulsfolge erfolgt.

5. Vorrichtung zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondeie bei Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiet (A > \) zur Durchführung des Verfahrens nach ei- t>o nem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Differenz zweier mittlerer Momentan-Umdrehungsgeschwindigkeit s wert c (to,um — Ό,,,.η) bildender Jw-Zählcr (6) vorgesehen ist, dem während vorgegebener Zähl/citräume von hS einem Zählgenerator (7) eine Impulsfolge hoher Frequenz (1 MHz) zuführbar ist und dessen jeweilger Zähünhalt weiteren Zählregisiern (13, 14, 15, 16, 19) zur Speicherung jeweils nach Ablauf eines Zählzyklus übergebbar ist, wobei so viele Zwischenspeicher (13,14,15,16) vorgesehen sind, wie die Brennkraftmaschine Zylinder hat.

C. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem den Anlasserzahnkranz einer Brennkraftmaschine abtastenden Geber (1) beaufschlagter Zahnzähler (2) vorgesehen ist, der nach Erreichen jeweils vorgegebener Zählinhalte über nachgeschaltete Verknüpfungsschaltungen (5, 8, 9, 10, 11) den J<y-Zähler (6) zum'Aufwärts- oder Abwärtszählen veranlaßt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zahnzähler (2) nach Erreichen bestimmter Zählinhalte ansprechende Torschaltungen (8,9,10) zugeordnet sind, die über zwei nachgeschaltete bistabile Kippstufen (erster Flipflop 5 zweiter Flipflop 11) die Aufwärts- oder Abwärtszählung des zf<y-Zählers (6) veranlassen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Ausgang mit dem geringstwcrtigsten Bit (LSB) des Zahnzählers (2) gesetzte und beim Zählerstand (20) zurückgesetzte erste Flipflop (5) für die Bestimmung der Aufwärtszähldauer und der beim Zählerstand 28 gesetzte und beim Zählerstand 48 des Zahnzählers (2) zurückgesetzte zweite Flipflop (11) zur Bestimmung der Abwärtszähldauer des Jw-Zählers (6) vorgesehen sind, wobei nach Beendigung der Abwärtszähldauer ein Ausgangssignal dieses zweiten Flipflops (11) die Zählung der Zählimpulsfolge des Zählgenerators (7) durch ein Schieberegister (18) einleitet, dessen Ausgangssignale (a. b. c, d. e) jeweils die Übertragung der Δω-Werte aus dem die Differenz bildenden 21ähler (6) in ein erstes Zählregister (13) und aufeinanderfolgend die Übertragung der Inhalte der nachfolgenden Zählregister(14,15,16) jeweils auf das nächste Zählrcgistcr bewirken, bis im einem dem letzten Zählregister (16) nachgeschalteten Differenzenzähler (19) ein alter ^ω-Wert ansteht, der mit dem auf den gleichen Zylinder der Brennkraftmaschine zurückgehenden Jw,)-Wert im Δω-Zähler (6) vergleichbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich des Zählerstands (Jw,,,,,,) im Δω-Zähler (6) mit dem Zählerstand (ζ/ω,;,/,) im Differenzenzähler (9) durch die Abwärtszählfreigabe der Zählimpulsfolge des Zählgenerators (7) gleichzeitig durch einen dritten Flipflop (20) erfolgt, der seinerseits ansteuerbar ist. vom Ausgangsimpuls der letzten Zählstelle des Schieberegisters (18).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Verbindung des Ausganges mit dem höchstwertigsten Bit ("MSß/¹ des z/<y-Zählers (6) mit dem Rückstelleingang des dritten Flipflops (20) der parallele Abwärtszählvorgang im zfiW-Zähler (6) und Differenzenzähler (19) unterbrechbar und der im Differenzenzähler (19) verbleibende Zählerstandrest ein Maß (Δ(Δω^)) für die Brennkraftmaschinenlaufunruhe ist, welches in einer Vergleichsschaltung (24) mit einem einstellbaren digitalen Sollwert vergleichbar ist und wobei die Vergleichsschaltung (4) ein Ausgangsstellsignal erzeugt zur Veränderung der der Brennkraftmaschine zugcführlcn Kraftstoffmenge, bevorzugt zur Verlängerung oder Verkürzung von die der Brennkraftmaschine zuzuführende Krafistoffmcnge bestimmenden Minspritzimpulscn einer elektronischen Benzin-

einspritzung.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere bei der Regelung des Betriebs dieser Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiet (A > 1).

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind verstärkt Bemühungen darauf gerichtet. Brennkraftmaschinen möglichst in einem Be'riebsbereich arbeiten zu lassen, in welchem die schädlichen Bestandteile des Abgases möglichst gering und/oder der Kraftstoffverbrauch kleingehalten werden kann, um so verschärften Abgasbestimmungen und einer allgemeinen Treibstoffknappheit begegnen zu können.

Eine solche Möglichkeit besteht darin, die Brennkraftmaschine mit einem möglichst mageren Kraftsioff-/Luftgemisch 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. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei die Bestimmung des Betriebspunktes der mageren Laufgrenze der Brennkraftmaschine in möglichst präziser Weise, so daß es gelingt, die Brennkraftmaschine unter Beachtung des jeweils noch zulässigen Wertes, der im übrigen bei jeder Drehzahl unterschiedlich ist, zti betreiben. Es ist daher von wesentlicher Bedeutung, den Betriebspunkt der mageren Laufgrenze von Brennkraftmaschinen möglichst genau festzustellen, was beispielsweise aufgrund der Schwankungen im Druckvcrlauf in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Bekanntlich wird die Laufruhe einer Brennkraftmaschine umso unruhiger, je weiter man sich, grob gesagt, von dem etwa stöehiometrischen Verhältnis (Luftzahl /Z=I) entfernt, wobei im vorliegenden Fall allerdings lediglich die Entfernung in Richtung auf das Luftüberschußgebiet (A > 1) von wesentlicher Bedeutung ist. Die Luftzahl A übl somit auf den Betrieb und die Abgaszusammensetzung von Otto-Motoren und allgemein von Brennkraftmaschinen den größten Einfluß aus. Es ist eine Vorrichtung bekanntgeworden, die man als /i-Sonde bezeichnen kann und mit der es gelingt, durch Messung der Abgaszusammensctzung einer Brennkraftmaschine das zugeführtc Kraftstoff-/Luftgemisch auf A = 1 zu überwachen, allerdings ist aufgrund der technischen Gegebenheiten der Λ-Sondc eine Überwachung auch nur ausschließlich auf diesen einen Wert möglich. Wesentlich günstiger werden jedoch, wie weiter vorn schon erwähnt, die Verhältnisse bezüglich der Emission von Abgasschadstoffen (CO, HC. NO,), wenn es gelingt, den Motor weiter im mageren Bereich zu betreiben, also in einem Bereich, der präzise mit Hilfe der erwähnten /i-Sonde nicht ausgemessen werden kann. Durch diesen fortwährenden mageren Betrieb der Brennkraftmaschine läßt sich gleichzeitig auch Kraftstoff einsparen. Schwierig ist jedoch die Erfassung der momentanen /i-Wenc für A > I, also beim Betrieb der Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiet. Eine Möglichkeit zur Lösung dieses Problems stellt die Luftmengenmessung dar. Bei Kenntnis der momentanen l-uftmenge kann man durch entsprechende Kraftttoffz^uine< >sung einen gewiinschcn -i-Wcrt einstellen. Hierzu s^i:ld jedoch zusätzliche, ständige Messungen erforderlich, außerdem spielt der Verbrennungsablauf bei der Umsetzung des Kraftstoffs und damit bei der Entstehung des Antriebsmomentes und der Verbrennungsprodukte eine maßgebliche Rolle. Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es gelingen müßte, den Verbrennungsablauf und damit die Annäherung an einen gewünschten /i-Wert im Luftüberschußgcbiel indirekt dadurch zu messen, daß eine vom Verbrcnnungsablauf abhängige dynamische Größe die

ίο hierzu erforderlichen Informationen liefert, wobei im speziellen Fall der Verbrennungsablauf über die Änderung von z/wder Kurbelwelle gemessenwird. also durch Bestimmung der Änderung der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit.

Bei Annäherung an die Beiriebsgrenzen im Luftüberschußgebict treten starke Schwankungen im Zündverzug und Verbrennungsablauf auf. so daß in einzelnen Arbeitszyklen der Brennkraftmaschine die gesamte Ladung nicht mehr verbrennt: auch kann die Verbrennung vollständig aussetzen, wenn die Zündung nicht bis zum oberen Totpunkt eingeleitet werden konnte. Gelingt es. solche verschleppten oder unvollständigen Verbrennungen frühzeitig zu erkennen, dann kann man hieraus Informationen für eine präzise Regelung und Führung der Brennkraftmaschine bei noch zulässigen yi-Werten im Luftübcrschußgebiei erreichen.

Zum besseren Verständnis sei vorab auf die Darstellung der F i g. 1 verwiesen, der als Kurve 1 der normale Kompressionsdruck einer im Ausführungsbeispiel vier Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine über dem Kurbelwellcnwinkei entnommen werden kann. Es ist ersichtlich, daß der Druck bei 0° ansteigt, wenn sich der Kolben seinem oberen Totpunkt nähen und zur Überwindung desselben Arbeit geleistet werden muß; das

J5 gleiche geschieht beim Kurbelwellcnwinkei 180°, wenn ein anderer Kolben der Vier-Zylinder-Maschine seinen oberen Totpunkt erreicht. Gewonnen werden kann ein solches Diagramm bei einer Vier-Zylinder-Brcnnkraft maschine durch Ausschalten der Zündung oder Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr und Durchdrehen des Motors mit dem Anlasser.

Bei normalem Betriebsablauf, also Zufuhr eines Kraftstoff/Lufigemisches und Zündung ergibt sich nach Überschreiten des oberen Totpunktes jeweils eine Drucküberhöhung im entsprechenden Zylinder, die durch den Kurvenverlauf Il in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei den Kurvenverläufen der Fig. 1 lediglich um qualitative Darstellungen handelt; die Drucküberhöhung ist auf die Verbrennung des Kraftstoff/Luftgemisches zurückzuführen; hieraus resultiert ein sich auf die Kurbelwelle auswirkendes Drehmoment, so daß auch die Kurbelwelle eine Beschleunigung erfährt. Dann anschließend sinkt die Drehzahl wieder ab, was durch Verlustmomente bedingt ist. Es ergibt sich in Abhängigkeit von den Arbeitstakten der Brennkraftmaschine eine Kurbelwellenumdrchungsgeschwindigkeit ω, entsprechend den» Kurvenvcrlauf III in Fig. 1. Die Kurve IiI gibt an. daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle /ykli-

W) sehen Schwankungen unterworfen ist; die Drehgeschwindigkeit ist vor und bei Erreichen jeweils des oberen Totpunktes in einem der Zylinder am geringsten (Bereich Γ,): die Umdrehungsgeschwindigkeit to ist am größten im Bereich Tj und nimmt von dort dann wieder

b5 kontinuierlich ab, bis der nächste obere Totpunkt für einen anderen Zylinder erreicht ist. Da bei einer Vierlaki-Vicr-Zylinder-Brennkraftmaschine pro Kurbelwellcnumdrehung /wci Arbeitshübe auftreten, ergibt sich