DE2832187C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Anordnungen zum Regeln des Kraftstoff/ Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine, wie sie in den Patentansprüchen 1, 2 und 4 jeweils im Oberbegriff angegeben sind.

Ein entsprechendes Gemisch-Regelsystem für Brennkraftmaschinen mit geschlossener Regelschleife ist aus der DE-OS 26 21 013 bekannt. Bei diesem bekannten System wird für die Bestimmung der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Kraftstoffmenge das Ausgangssignal eines Fühlers herangezogen, der die aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgase erfaßt. Dabei wird das Fühlerausgangssignal mit einem Bezugswert verglichen, und das erhaltene Vergleichsergebnis liefert die Ausgangsbasis für die Gewinnung von Steuersignalen für den Betrieb einer Einrichtung zum Einstellen eines bestimmten Kraftstoff/Luft-Gemisches. Außerdem ist zur Stabilisierung der Regelung gegen störende Regelschwingungen zwischen dem Vergleicher und der Einstelleinrichtung eine Baustufe eingeschaltet, die das Vergleicher-Ausgangssignal für die Einstelleinrichtung erst mit einer Verzögerung wirksam werden läßt, deren Größe wenigstens der Zeitspanne entspricht, die vergeht, bis ein eben eingestelltes Kraftstoff/Luft-Verhältnis Auswirkungen in dem durch den Fühler erfaßten Abgas hat. Dabei werden auch zeitlich weiter zurückliegende Vergleicher-Ausgangssignale jeweils nach Multiplikation mit einem eigenen Gewichtungsfaktor berücksichtigt. Im Ergebnis wird also mit einer reinen Mittelwertbildung für die Fühlerausgangssignale über der Zeit gearbeitet, was sich insoweit als nachteilig erweist, als dadurch die Regelansprechempfindlichkeit verringert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, wie sich bei Verfahren bzw. Anordnungen der eingangs erwähnten Art unter voller Wahrung der Schwingungsstabilisierung eine höhere Ansprechempfindlichkeit erreichen läßt.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Anordnung, wie sie in den Patentansprüchen 1, 2 bzw. 4 gekennzeichnet sind; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich jeweils aus den Unteransprüchen.

Das Grundprinzip der Erfindung ist in einer speziellen Aufbereitung der Vergleicher-Ausgangssignale zur Gewinnung von Steuersignalen für die das Kraftstoff/Luft-Gemisch bestimmende Einstelleinrichtung unter Heranziehung einer teilweisen Rückkopplung mit zeitlicher Verzögerungswirkung zu sehen. Das Ausmaß der Verzögerung wird dabei durch eine sog. Totzeit bestimmt, die der Zeitspanne entspricht, die zwischen der Einstellung eines bestimmten Kraftstoff/Luft-Verhältnisses einerseits und dessen Auswirkungen auf die Abgaszusammensetzung andererseits liegt, wobei die Länge dieser Totzeit von den jeweiligen Betriebsparametern für die Brennkraftmaschine, wie insbesondere deren Drehzahl oder der angesaugten Luftmenge bzw. dem im Ansaugkanal herrschenden Unterdruck, abhängig ist. Im Ergebnis gelingt es mit Hilfe der Erfindung, bei gleichzeitiger Verbesserung des Ansprechverhaltens, Regelschwankungen hinreichend zu unterdrücken, so daß eine Fluktuation des Kraftstoff/Luft-Gemisches verhindert und die Erzeugung von Schadstoffen in den Abgasen vermieden werden kann. Die Grundlage ist dabei eine Steuerung auf der Basis des Kraftstoffdurchsatzes, der um eine der jeweiligen Totzeit entsprechende Zeitspanne vor der Erfassung eines bestimmten Ausgangssignals durch den Abgasfühler vorhanden war. Entsprechend wird der Durchsatz der augenblicklichen Kraftstoffzufuhr oder deren Korrekturfaktor so gesteuert, daß er den früheren Werten für den Kraftstoffdurchsatz bzw. dessen Korrekturfaktor entspricht.

Bei der Erfindung wird der Zustand des Abgases einer Brennkraftmaschine durch einen Abgasfühler erfaßt und der Kraftstoffdurchsatz in einem geschlossenen Wirkungskreis (Regelkreis) aufgrund des erfaßten Zustandes korrigiert; der Kraftstoffdurchsatz wird dabei abhängig von einem bestimmten Ausgangssignal des Abgasfühlers auf einen vorhergehenden Kraftstoffdurchsatz korrigiert, der eine Totzeit vor der Erfassung des bestimmten Ausgangssignales des Fühlers aufgetreten ist, wobei die Totzeit einer Zeit entspricht, die benötigt wird, damit der eingespeiste Kraftstoff verbrennt und anschließend dessen Abgas den Fühler erreicht.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Steuerung des Kraftstoffdurchsatzes nach herkömmlichen Verfahren,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 3 ein ausführliches Blockdiagramm eines beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 verwendeten Verzögerungsgliedes,

Fig. 4 ein ausführliches Blockdiagramm eines beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 verwendeten Generators zum Erzeugen einer korrigierten Stellgröße,

Fig. 5 Signale zur Erläuterung des Betriebs des Ausführungsbeispiels von Fig. 2,

Fig. 6 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels für einen Kraftstoff/Luft-Gemisch-Steller,

Fig. 7 Signale zur Erläuterung des Betriebs des in Fig. 6 gezeigten Kraftstoff/Luft-Gemisch-Stellers,

Fig. 8 ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 9 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Schaltung des in Fig. 8 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 10 ein Flußdiagramm, das die Erzeugung eines Korrekturfaktors T _i erläutert, und

Fig. 11 die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Abgasfühlers und der Regelgröße.

Fig. 1 erläutert, wie die hauptsächlich aus einem geschlossenen Wirkungskreis einschließlich eines Sauerstoffühlers bestehende herkömmliche Regelvorrichtung arbeitet. Das Diagramm (A) zeigt das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers. Der Fühler gibt ein Hochpegel- Ausgangssignal ab, wenn das erfaßte oder Ist-Kraftstoff/ Luft-Gemisch einen kraftstoffreichen Wert über dem theoretischen oder Soll-Kraftstoff/Luft-Gemisch annimmt, und er gibt ein Tiefpegel- Ausgangssignal ab, wenn das erfaßte oder Ist-Kraftstoff/ Luft-Gemisch einen kraftstoffmageren Wert unterhalb des theoretischen oder Soll-Kraftstoff/Luft-Gemisches annimmt. Das Diagramm (B) zeigt die zeitliche Änderung der Kraftstoffmenge als Regelgröße anhand des Ausgangssignals einer Kraftstoff/Luft-Gemisch-Einstelleinrichtung. Die Kraftstoff/Luft-Gemisch- Einstelleinrichtung bewirkt, daß das Kraftstoff/Luft-Gemisch zeitlich mit einem konstanten Wert zu- oder abnimmt. Das Umschalten zwischen der Zunahme und der Abnahme erfolgt immer, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers den Bezugspegel kreuzt. Wenn insbesondere das Ausgangssignal des Fühlers vom kraftstoffmageren Pegel auf den kraftstoffreichen Pegel springt, verändert sich die Zunahme im Gemisch in die Abnahme, und wenn dagegen das Ausgangssignal vom kraftstoffreichen Pegel auf den kraftstoffmageren Pegel abfällt, wird die Abnahme durch die Zunahme ersetzt. Wenn eine Brennkraftmaschine in Betrieb ist, liegt eine Totzeit vor, bevor tatsächliche Auswirkungen einer derartigen Regelgröße erhalten werden (vgl. oben), wobei die Totzeit einer Verzögerungszeit bezüglich dem räumlichen Abstand von der Kraftstoff-Zufuhrvorrichtung über die Brennkammer zum Fühler entspricht. Das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch der der Verbrennung in der Brennkammer unterworfenen Kraftstoff/Luft-Mischung eilt in der Phase um die Totzeit bezüglich der im Diagramm (B) gezeigten Regelgröße nach, wie dies im Diagramm (C) dargestellt ist. Die Totzeit umfaßt eine Totzeit auf der Ansaugseite gleich der Zeitdauer, für die das Kraftstoff/Luft-Mischungsgas von der Kraftstoff- Zufuhrvorrichtung zur Brennkammer geschickt ist, und eine Totzeit auf der Auspuffseite gleich der Zeitdauer, für die das verbrannte Gas von der Brennkammer zum Sauerstoffühler geschickt ist, und der Fühler spricht auf das Abgas an. Im allgemeinen ist die Totzeit auf der Abgasseite viel kürzer als die Totzeit auf der Ansaugseite und kann daher vernachlässigt werden.

Im Diagramm (C) in Fig. 1 entsprechen die Spitzenwerte jeweils dem Überschwingen im kraftstoffreichen Pegel und dem Unterschwingen im kraftstoffmageren Pegel über und unter den Mittelwert. Je größer das Überschwingen oder das Unterschwingen ist, desto größer ist die Menge der Schadstoffe im Abgas und desto geringer ist die Betriebsstabilität.

Wie aus Fig. 1 folgt, nimmt das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers einen von zwei verschiedenen Pegeln abhängig davon an, ob der das erfaßte Abgas liefernde eingespeiste Kraftstoff im Vergleich zu dessen optimalem Zustand zu fett oder zu mager ist. Das bei Änderung des Ausgangssignales des Sauerstoffühlers vom einen Pegel zum anderen Pegel erfaßte Abgas wird als aus einer Kraftstoffzufuhr mit dem theoretischen oder Soll- Kraftstoff/Luft-Gemisch erzeugt angesehen. D. h., die vorhergehende Regelgröße für die Kraftstoffzufuhr, die zu der Totzeit vor dem Zeitpunkt eingespeist war, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers den Bezugspegel schneidet, sollte eine optimale Regelgröße sein, um im wesentlichen das theoretische oder Soll-Kraftstoff/Luft-Gemisch für die Kraftstoffzufuhr zu erzielen. Daher wird erfindungsgemäß die Regelgröße für die Kraftstoffzufuhr korrigiert, indem der Wert der vorhergehenden Regelgröße als Bezugswert genommen wird. Um den Wert der vorhergehenden Regelgröße zu der Totzeit zuvor zu bestimmen, muß kontinuierlich der Wert des Durchsatzes der Ist-Kraftstoffzufuhr oder des Korrektur- Durchsatzes erfaßt und dieser Wert während einer Zeitdauer gleich der Totzeit gehalten werden, so daß der um die Totzeit verzögerte Wert des Ist-Kraftstoffdurchsatzes oder des Korrektur-Durchsatzes in jedem Zeitpunkt verfügbar ist, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers seinen Pegel ändert.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Fig. 2 dient ein Kraftstoff/Luft-Gemisch- Steller 1 zur Einstellung des Kraftstoff/Luft-Gemisches entsprechend einem elektrischen Eingangssignal. Beispiele für diesen Steller 1 sind eine elektronische Kraftstoff-Einspritzvorrichtung, bei der die Offenzeit des Kraftstoff-Einspritzventils durch eine elektronische Schaltung gesteuert ist, und ein elektronisch gesteuerter Schwimmer, bei dem die Querschnittsfläche des Kraftstoff- oder des Luftsaugrohres verändert wird, indem die Lage der Ventilnadel durch Strom gesteuert wird. Ein Luftsaugrohr 2 ist mit einem Luft- Strömungsmesser 8′ versehen, und die Brennkraftmaschine hat einen Maschinen-Drehzahlfühler 10. Die Bezugs-Kraftstoff-Einspritzgröße T _p wird auf herkömmliche Weise als Funktion des Ausgangssignales Q _A des Luft-Strömungsmessers 8′ und der Maschinendrehzahl N erhalten. Der Kraftstoffdurchsatz wird durch Multiplizieren dieses Wertes T _p mit einem dem Abgas zugeordneten Korrekturfaktor T _i erzielt. Der Kraftstoff, dessen Durchsatz auf die oben erläuterte Weise bestimmt wurde, wird dann vom Kraftstoff/Luft-Gemisch-Steller 1 in das Luftsaugrohr 2 gespritzt. Das Kraftstoff-Luft-Mischungsgas, dessen Kraftstoff/ Luft-Gemisch bzw. -Verhältnis durch den Kraftstoff/Luft-Gemisch- Steller 1 eingestellt wurde, wird dann zu einer Brennkammer 3 geführt. Bekanntlich hat die Brennkammer 3 ein Gas-Einlaßventil, eine Zündkerze und ein Gas-Auslaßventil oder ein Auspuffventil und bewirkt, daß das Kraftstoff/Luft-Mischungsgas darin gezündet und verbrannt wird, um die daraus entstehende Druckänderung in Kraft umzusetzen. Das Abgas wird nach dem Verbrennen über das Auspuffventil und ein Auspuffrohr 4 abgegeben. Ein Sauerstoffühler 5, der einen festen Elektrolyten, wie z. B. Zirkonoxid, hat, ist im Auspuffrohr 4 vorgesehen. Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 5 wird in einen der beiden Eingangsanschlüsse eines Vergleichers 6 gespeist. Der andere Eingangsanschluß des Vergleichers 6 empfängt eine Bezugsspannung V _r . Das Ausgangssignal des Vergleichers 6 wird in einen Generator 7 für eine korrigierte Stellgröße eingespeist. Das Ausgangssignal des Generators 7 wird dann zum Kraftstoff/Luft-Gemisch-Steller 1 gespeist, um das Kraftstoff/Luft-Gemisch zu korrigieren. Die Stellgröße (korrigierte Stellgröße) vom Kraftstoff/Luft- Gemisch-Steller 1, d. h. die elektrische Größe zum Steuern des Kraftstoff/Luft-Gemisches (z. B. der Offenzeit des Kraftstoff- Einspritzventiles einer elektronischen Kraftstoff-Einspritzeinrichtung oder des Stromes zur Ventilnadel eines elektronisch gesteuerten Schwimmers), wird an ein Verzögerungsglied 8 abgegeben.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für den Aufbau des Verzögerungsgliedes 8. Das Verzögerungsglied 8 hat einen Analog/Digital- Umsetzer (im folgenden als A/D-Umsetzer bezeichnet) 81, einen Taktimpulsgenerator 82, ein Schieberegister 83 und einen Digital/ Analog-Umsetzer (im folgenden als D/A-Umsetzer bezeichnet) 84. Der A/D-Umsetzer 81 setzt das Ausgangssignal des Generators 7 für korrigierte Stellgröße, das dem Kraftstoff/Luft-Gemisch- Steller 1 zugeführt ist, in Digital-Werte um. Das Schieberegister 83 verschiebt die parallelen Digital-Werte, die vom A/D- Umsetzer 81 erhalten sind, synchron mit den Ausgangsimpulsen vom Taktimpulsgenerator 82.

Die Totzeit wird gewöhnlich abhängig vom Durchsatz des Saugluftstromes bestimmt. Daher ist zum Erfassen des Durchsatzes des Saugluftstromes ein Fühler vorgesehen, der eine Einrichtung sein kann, die eine elastische Platte im Saugluftstrom aufweist. Der Biegungsgrad der Platte hängt vom Saugluftdurchsatz ab und wird in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal wird in den Taktimpulsgenerator 82 gespeist, um die Frequenz des Taktimpulses entsprechend dem Luftstrom-Durchsatz zu ändern. Als Ergebnis kann ein die Totzeit bezüglich des Durchsatzes des Saugluftstromes darstellendes Signal erzeugt werden, wodurch die Steuerung oder Regelung der Kraftstoffzufuhr allen Bedingungen des Brennkraftmaschinenbetriebs anpaßbar ist.

Der D/A-Umsetzer 84 setzt die Ausgangssignale des Schieberegisters 83 in die Form um, die vom Generator 7 für korrigierte Stellgröße leicht zu verarbeiten ist. Mit dem oben erläuterten Aufbau wird die Stellgröße (die korrigierte Größe) vom Kraftstoff- Luft/Gemisch-Steller 1 um die Totzeit entsprechend dem Zustand des Maschinenbetriebs verzögert, der in Übereinstimmung mit der Folgefrequenz der Taktimpulse bestimmt ist, und dann vom Generator 7 für die korrigierte Stellgröße aufgenommen.

Fig. 4 zeigt ein konkretes Beispiel des Generators 7 für die korrigierte Stellgröße. Der Generator 7 für die korrigierte Stellgröße weist Inverter 701 und 702, monostabile Multivibratoren (Monoflops) 703 und 704, ein ODER-Glied 705, einen Sägezahngenerator 706, ein Abtast- und Halteglied 707, Schaltglieder 708 und 709, Summierglieder 710 und 712 und ein Subtrahierglied 711 auf. Der Betrieb der in Fig. 4 gezeigten Schaltung wird im folgenden anhand der in Fig. 5 dargestellten Signale näher erläutert.

Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 6 wird jeweils durch die Inverter 701 und 702 zu den Multivibratoren 703 und 704 geschickt, um diese anzusteuern. Die Ausgangssignale der Multivibratoren 703 und 704 werden durch das ODER-Glied 705 zum Sägezahngenerator 706 gespeist. Das Diagramm (A) in Fig. 5 zeigt das Ausgangssignal des Vergleichers 6, das erhalten wird, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 5 bei einem vorbestimmten Pegel abgeschnitten wird. Die Diagramme (B) und (C) bezeichnen die Ausgangssignale der monostabilen Multivibratoren 703 und 704, die durch das ODER-Glied 705 zum Sägezahngenerator 706 zu dessen Ansteuerung und auch zum Abtast- und Halteglied 707 zur Speicherung des Ausgangssignales des Verzögerungsgliedes 8 gespeist sind, um als Abtastsignal zu dienen. Im Sägezahngenerator 706 betätigt der Ausgangsimpuls des ODER-Gliedes 705 einen Schalter 714, um einen Kondensator 716 vollständig zu entladen, so daß dieser Kondensator 716 unmittelbar über einen Widerstand 718 durch den Strom von einem Konstantstromglied 720 beginnt aufgeladen wird und ein zeitlich mit vorbestimmtem Änderungsbetrag wachsendes Sägezahnsignal abgegeben werden kann. Das Abtast- und Halteglied 707 speichert den Wert der Regelgröße (Korrekturfaktor), der zuvor um die Totzeit vor dem Schneiden des Ausgangssignales des Sauerstoffühlers 5 mit dem Bezugspegel aufgetreten ist, indem ein Schalter 724 nur dann geschlossen ist, wenn das ODER-Glied 705 sein Ausgangssignal abgibt und einen Kondensator 726 auflädt. Der gespeicherte Wert dient als der Bezugswert.

Wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 6 den hohen Pegel hat, d. h., wenn es vom kraftstoffreichen Zustand ist, werden das Ausgangssignal des Abtast- und Haltegliedes 707 und die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators 706 über das Schaltglied 709 zum Subtrahierglied 711 gespeist. Das Subtrahierglied 711 gibt ein Ausgangssignal ab, das die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Abtast- und Haltegliedes 707 und dem Ausgangssignal des Sägezahngenerators 706 ist, und das Ausgangssignal wird vom Summierglied 712 aufgenommen, wobei das Ausgangssignal als die Differenz im Diagramm (G) von Fig. 5 dargestellt ist. Wenn dagegen das Ausgangssignal des Vergleichers 6 auf dem niederen Pegel ist, d. h. bei einem kraftstoffmageren Zustand, werden das Ausgangssignal des Abtast- und Haltegliedes 707 und das Ausgangssignal des Sägezahngenerators 706 über das Schaltglied 708 zum Summierglied 710 gespeist. Das Summierglied 710 gibt ein Ausgangssignal ab, das die Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Abtast- und Haltegliedes 707 und des Sägezahngenerators 706 ist, und das Ausgangssignal des Summiergliedes 710 mit dem im Diagramm (F) von Fig. 5 gezeigten Verlauf wird vom Summierglied 712 aufgenommen. Deshalb ist das Ausgangssignal des Summiergliedes 712 gleich dem Ausgangssignal des Subtrahiergliedes 711 bei kraftstoffreichem Zustand und gleich dem Ausgangssignal des Summiergliedes 710 bei kraftstoffmagerem Zustand. Als Ergebnis erzeugt das Summierglied 712 ein Ausgangssignal mit dem im Diagramm (H) von Fig. 5 gezeigten Verlauf.

Fig. 6 zeigt in einem Blockdiagramm ein konkretes Beispiel für den Kraftstoff/Luft-Gemisch-Steller. Fig. 7 zeigt Signale zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 6 dargestellten Schaltung. Das Diagramm (A) entspricht dem Ausgangssignal eines Kurbelwinkelfühlers 10 mit einer Impulsfolge, die z. B. alle 90° des Kurbelwinkels erzeugt sind. Das Ausgangssignal des Kurbelwinkelfühlers 10 wird zu einem Flipflop 102 gespeist, dessen Ausgangssignale zunächst einen Schalter 104 und dann auch einen Schalter 106 einschalten. Das Schließen des Schalters 104 bewirkt, daß ein Konstantstrom- Ladeglied 108 einen konstanten Strom in einen Kondensator 112 speist, so daß die Klemmenspannung des Kondensators 112 mit konstantem Betrag zunimmt, wie dies im Diagramm (B) von Fig. 7 gezeigt ist. Die im Kondensator 112 gespeicherte elektrische Ladung wird dann freigegeben, wodurch das Ausgangssignal eines Konstanten-Entladegliedes 110 gebildet wird. Der Entladestrom wird abhängig vom Ausgangssignal des Luft-Strömungsmessers oder des Unterdruckfühlers 12 bestimmt. Entsprechend wird die Entladezeit T _p festgelegt, abhängig vom Strömungsbetrag der Luft, der die Belastung der Maschine darstellt, oder abhängig von der Unterdruckkomponente. Die Zeit T _p wird als das Ausgangssignal eines UND-Gliedes 116 erhalten, das das Ausgangssignal des Flipflops 102 und das Ausgangssignal des Schaltgliedes 114 aufnimmt, das ein Ausgangssignal speichert, während elektrische Ladungen im Kondensator 112 gespeichert werden. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 116 wird direkt zu einem Schalter 120 und über einen Inverter 118 zu einem Schalter 124 gespeist.

Während der Zeit T _p ist der Schalter 120 geschlossen, und ein konstanter Strom fließt von einem Konstantstrom- Ladeglied 126 in einen Kondensator 130, so daß die Klemmenspannung des Kondensators 130 mit konstantem Betrag zunimmt, wie dies im Diagramm (C) der Fig. 7 gezeigt ist. Da der Kondensator 130 elektrische Ladungen speichert, gibt ein Schaltglied 132 ein Ausgangssignal ab, um ein Magnetventil 134 zu öffnen, wie dies im Diagramm (D) der Fig. 7 dargestellt ist. Nach Ablauf der Zeit T _p bewirkt der Inverter 118, daß der Schalter 124 geschlossen wird, um den Kondensator 130 zu entladen. Da dieser Entladestrom der konstante Strom ist, der entsprechend dem Ausgangssignal des Generators 7 für die korrigierte Stellgröße bestimmt ist, wird die zum vollständigen Freigeben der im Kondensator 130 gespeicherten elektrischen Ladungen erforderliche Zeit entsprechend dem Ausgangssignal des Generators 7 für die korrigierte Stellgröße festgelegt. Das Magnetventil 134 wird offengehalten, bis der Kondensator 130 vollständig entladen ist.

Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Der im Luftansaugrohr 2 durch den Luft-Strömungsmesser 8′ bzw. durch den Unterdruckfühler 12 erfaßte Luftstrom-Durchsatz bzw. Unterdruck wird an eine Eingabeeinheit 604 abgegeben. Weiterhin wird das Abgas von der Brennkammer 3 durch den Sauerstoffühler 5 im Auspuffrohr 4 geprüft, und das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 5 wird zur Eingabeeinheit 604 gespeist. Weiterhin wird das Ausgangssignal des Drehzahlfühlers 602 zum Erfassen der Drehzahl der Brennkraftmaschine an die Eingabeeinheit 604 abgegeben. Diese Informationswerte werden zu einer Zentraleinheit (CPU) 608, einem Schreib/Lese-Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) 610 und zu einem Festspeicher mit wahlfreiem Zugriff (ROM) 612 gespeist, und die verarbeiteten Daten werden an eine Ausgabeeinheit 606 abgegeben. Die Ausgabeeinheit 606 betätigt das Magnetventil 134, um Kraftstoff einzuspeisen.

Der Betrieb der in Fig. 8 gezeigten Schaltung wird anhand des Flußdiagrammes der Fig. 9 näher erläutert. Ein Unterbrechungssignal wird vom Drehzahlfühler 602 zur Zentraleinheit 608 über die Eingabeeinheit 604 und einen Steuerbus 618 gespeist. Entsprechend schreitet das Programm in Fig. 9 vom Schritt 150 zum Schritt 152 fort. Beim Schritt 152 wird entschieden, ob die Unterbrechung von der Kraftstoffzufuhr-Regelvorrichtung vorliegt oder nicht. Wenn dies nicht der Fall ist, d. h., wenn das Ergebnis der Entscheidung "nein" ist, schreitet das Programm zum Schritt 172 fort, so daß keine Verarbeitung der Kraftstoffzufuhr erfolgt. Wenn dagegen das Ergebnis der Entscheidung "ja" ist, wird der Durchsatz QA des Saugluft- Stromes oder das Vakuumdrucksignal VA von der Eingabeeinheit 604 abgegeben und dann über einen Datenbus 614 beim Schritt 154 im Schreib/Lese-Speicher 610 gespeichert. Der Durchsatz QA des Luftstromes oder der Vakuumdruck VA zeigt den Zustand der Last an der Brennkraftmaschine an. Im folgenden wird beim Schritt 156 die Drehzahl N der Brennkraftmaschine von der Eingabeeinheit 604 abgegeben und dann im Schreib/Lese-Speicher 610 über den Datenbus 614 gespeichert. Entsprechend dem Datenwert QA oder VA und N wird beim Schritt 158 der Bezugsdurchsatz T _p der Kraftstoffeinspritzung aus einer Tabelle im Festspeicher 612 erhalten und mit zahlreichen Werten des Bezugs- Kraftstoff-Einspritzdurchsatzes entsprechend den jeweiligen Werten des Luftstrom-Durchsatzes QA und der Maschinendrehzahl gespeichert. Der erhaltene Wert des Kraftstoff-Einspritz-Bezugs- Durchsatzes wird dann in den Schreib/Lese-Speicher 610 eingegeben. Beim Schritt 160 wird der Korrekturfaktor T _i aus dem Schreib/Lese-Speicher 610 gelesen und in der Zentraleinheit 608 über den Datenbus gehalten, während der Bezugsdurchsatz T _p in die Zentraleinheit 608 geschrieben wird. Beim Schritt 162 wird das Produkt T aus T _i und T _p berechnet. Der Wert T wird dann beim Schritt 168 in die Ausgabeeinheit 606 eingespeist. Das Magnetventil 134 wird während einer Zeitdauer entsprechend dem Wert T offen gehalten.

Das in Fig. 9 gezeigte und oben näher erläuterte Flußdiagramm ist üblich und lediglich ein Beispiel, das durch jedes andere geeignete Flußdiagramm ersetzt werden kann.

Im folgenden wird näher erläutert, wie der Korrekturfaktor T _i erhalten wird. In Fig. 10 erfolgen Unterbrechungen in regelmäßigen Intervallen. Jede Unterbrechung dauert 10 ms. Wenn diese Unterbrechung als der Steuerung des Korrekturfaktors (im folgenden als λ-Steuerung bezeichnet) entsprechend dem Zustand des Abgases (Schritt 182) zugeordnet erkannt wird, wird der Zählerwert CI im Schreib/Lese-Speicher 610 gelesen (Schritt 184). Der Zählerwert CI wird dann überprüft (Schritt 186), und wenn CI = 0 vorliegt, wird der Schritt 192 erreicht, während bei CI ≠ 0 der Schritt 188 erreicht wird. Beim Schritt 188 wird ein neuer Wert von C₁, der durch Subtrahieren der Einheit 1 von CI erhalten ist, im Schreib/Lese-Speicher 610, gespeichert, und das Programm wartet auf die nächste Unterbrechung (Schritt 190). Beim Schritt 192 wird das Ausgangssignal des Fühlers über die Eingabeeinheit 604 aufgenommen. Der Wert des theoretischen oder Soll-Kraftstoff/Luft-Gemisches wird aus dem Schreib/Lese-Speicher 610 gelesen (Schritt 194), und die Differenz zwischen dem Ausgangssignal des Fühlers und dem Wert wird berechnet (Schritt 196). Wenn die Differenz positiv ist, wird das Kraftstoff/Luft-Mischungsgas als kraftstoffreich angesehen, während es im kraftstoffmageren Zustand sei, wenn die Differenz negativ ist. Im kraftstoffreichen Fall wird ein Wert "-1" in die Stelle "Flagge 2" ("Flagge" = Zustands-Anzeiger-Flipflop) im Schreib/Lese-Speicher 610 beim Schritt 198 eingegeben. Im kraftstoffmageren Zustand wird andererseits ein Wert "+1" in die Stelle "Flagge 2" im Schreib/Lese- Speicher 610 beim Schritt 200 eingegeben. Beim Schritt 202 wird die Änderung k des Korrekturfaktors T _i aus dem Schreib/ Lese-Speicher 610 gelesen, und beim Schritt 204 wird der Korrekturfaktor T _i selbst gelesen.

Beim Schritt 206 wird geprüft, ob das Ist-Kraftstoff/Luft- Gemisch mit dem Soll-Kraftstoff/Luft-Gemisch übereinstimmt oder nicht. Wenn der vorhergehende "Flagge"-Zustand (Wert an der Stelle "Flagge 1") gleich ist dem neuen "Flagge"-Zustand (Wert an der Stelle "Flagge 2"), stimmt das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch mit dem Soll-Wert überein, wobei jedoch das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch mit dem Soll-Wert übereinstimmt, wenn die Werte verschieden voneinander sind. Dies wird anhand der Diagramme in Fig. 11 näher erläutert.

Fig. 11(A) zeigt die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal V λ des Abgasfühlers und dem Bezugswert Vλ₀. Der Bereich, in dem Vλ größer als Vλ₀ ist, entspricht dem kraftstoffreichen Zustand, und der Bereich, in dem Vλ kleiner als Vλ₀ ist, gibt den kraftstoffmageren Zustand an. Das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch des Kraftstoff/Luft-Mischungsgases stimmt mit dem Soll- Wert im Zeitpunkt t₁ überein, wenn Vλ den Wert Vλ₀ von der kraftstoffreichen Seite zur kraftstoffmageren Seite kreuzt, oder im Zeitpunkt t₄, wenn Vλ den Wert Vλ₀ von der kraftstoffmageren Seite zur kraftstoffreichen Seite kreuzt. Daher kann das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch mit dem Soll-Kraftstoff/ Luft-Gemisch als übereinstimmend in dem Fall angesehen werden, wenn beim Schritt 206 "Flagge 1" ≠ "Flagge 2" vorliegt. Fig. 11(B) zeigt die Änderung der korrigierten Größe. Wenn die Übereinstimmung des Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisches mit dem Soll-Wert im Zeitpunkt t₁ beim Schritt 206 erfaßt wird, sollte im Zeitpunkt t₀, der um die Totzeit L vorhergeht, das Ist- Kraftstoff/Luft-Gemisch des eingespritzten Kraftstoffes mit dem Soll-Kraftstoff/Luft-Gemisch übereinstimmen. Um den geschlossenen Wirkungskreis (Regelkreis) stabil zu machen, sollte das Kraftstoff/Luft-Gemisch den Wert im Zeitpunkt t₀ annehmen. Die korrigierte Größe des Regelkreises sollte so gesteuert sein, daß das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch im Zeitpunkt t₁ den Wert des Zeitpunktes t₀ annimmt.

Da jedoch das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch während der Zeitdauer zwischen den Zeitpunkten t₀ und t₁ vom Soll-Wert abweicht, ist vorzuziehen, daß der korrigierte Wert im Zeitpunkt t₁ konstantgehalten und der Regelkreis nach einer bestimmten Zeitdauer (wenigstens der Zeitdauer L) wieder betrieben wird, die ausreichend lang ist, um durch den Fühler 5 den Zustand des Abgases als der verbrannten Form des im Zeitpunkt t₁ eingespritzten Kraftstoffes zu erfassen. Als Ergebnis beginnt sich die korrigierte Größe im Zeitpunkt t₂ entsprechend dem Ausgangssignal des Fühlers zu ändern.

In den Schritten 208, 210 und 212 wird der Wert der korrigierten Größe während der Zeit L zuvor erhalten. Im Schritt 208 wird die Totzeit L aus der Tabelle im Festspeicher 612 gelesen. Die Totzeit L hat eine bestimmte Beziehung zur Drehzahl der Brennkraftmaschine. Z. B. beträgt die Totzeit L ca. 0,8 s bzw. 0,5 s bzw. 0,3 s für Drehzahlen 800 U/min bzw. 3000 U/min bzw. 4000 U/min. Diese Werte können durch eine Ist-Messung bestimmt werden. Diese Werte werden außerdem im Festspeicher 612 gespeichert, so daß sie entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine gelesen werden können.

Es ist auch möglich, die Rückkopplung bzw. den geschlossenen Wirkungskreis durch Prüfen des Abgases bei niederem und hohem Drehzahlbetrieb der Brennkraftmaschine abzuschalten. In einem derartigen Fall kann die Totzeit L auf einen Wert festgelegt werden. Beim Schritt 210 wird der korrigierte Kraftstoffdurchsatz im Zeitpunkt t₀ vor der Zeit L aufgrund der Zeit L erhalten, und der korrigierte Durchsatz wird in den Schreib-Lese-Speicher 610 als neue korrigierte Veränderliche T _i eingegeben. Die neue Korrekturgröße T _i wird durch eine Gleichung

NEU T _i = T _i (1 + "Flagge 2" · L · k)

berechnet, mit

T _i = Wert der Korrekturgröße in dem Zeitpunkt, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers seinen Pegel ändert,L= Totzeit,k= Änderung der Korrekturgröße, und "Flagge 2"= Größe zur Bestimmung, ob der Wert von Lk zu addieren oder zu subtrahieren ist.

Beim Schritt 212 wird der Wert entsprechend der Totzeit L als Wert CI eingestellt. Der Wert von CI ist z. B. gleich der tatsächlich gemessenen Totzeit, dividiert durch die Unterbrechungsperiode. Nach dem Einstellen von CI beim Schritt 212 werden die Schritte nach dem Schritt 192 einschließlich nicht durchgeführt, bis die Unterbrechungen, deren Anzahl dem Wert von CI entspricht, vom Schritt 184 bis zum Schritt 188 erfolgt sind. Entsprechend bleibt die korrigierte Größe inzwischen unverändert und wird auf einem konstanten Wert gehalten. Insbesondere ist der geschlossene Wirkungskreis (Regelkreis) in Ruhe, bis CI dem Wert Null gleich ist und die Größe T _i konstant bleibt. Dieser Zustand liegt zwischen t₁ und t₂ in Fig. 11 vor.

Beim Schritt 206, wenn "Flagge 1" = "Flagge 2" vorliegt, wird der Zustand des Abgases als gleichbleibend angesehen, so daß der Grad der Korrektur erhöht werden muß. Damit wird der Betrag k der Änderung weiterhin beim Schritt 214 addiert. Insbesondere wird der Wert der neu korrigierten Größe T _i gleichgemacht zu T _i (1 + "Flagge 2" · k). In diesem Fall muß der Regelkreis notwendig mit der nächsten Unterbrechung arbeiten. Der Wert Null wird als der Zählerwert CI eingestellt, und der Schritt 218 wird erreicht. Der Wert von "Flagge 2" wird in "Flagge 1" eingegeben, um auf die Unterbrechung zu warten.

Bei der Erfindung wird, wie oben erläutert wurde, die Regelgröße so korrigiert, daß sie gleich ist dem Wert der vorhergehenden Größe, die bei der Totzeit angelegt war, bevor das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers den Bezugspegel schneidet, so daß sich das Ist-Kraftstoff/Luft-Gemisch dem Soll-Wert nähert. Darüber hinaus kann die Abweichung des Kraftstoff/Luft-Gemisches zur kraftstoffreichen und zur kraftstoffmageren Seite immer korrigiert werden, indem lediglich zur Regelgröße die Stellgröße im entgegengesetzten Sinn addiert wird. Daher kann vermieden werden, daß die Regelgröße irrtümlich zur kraftstoffreichen Seite selbst bei kraftstoffreichem Zustand verschoben wird, was oft bei herkömmlichen Methoden der Fall ist. Damit kann das Ansprechverhalten für eine bestimmte Änderung der Regelgröße wesentlich verbessert werden. Für eine feste Schwingungsgrenze hat die erfindungsgemäße Regelanordnung eine größere Rückkopplungsschleifen- Verstärkung, so daß die Regelverstärkung verbessert ist, die Menge der Schadstoff-Abgase herabgesetzt ist und der Betrieb der Brennkraftmaschine stabilisiert wird. Selbst wenn sich die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ändern, d. h., wenn sich der Absolutwert der Regelgröße zeitlich ändert, kann die Stellgröße nach höchstens einer Zeitdauer gleich der Totzeit korrigiert werden. Dies bedeutet, daß die erfindungsgemäße Regelanordnung ein sehr hohes Nachlaufvermögen hat und daher für die Regelung einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge besonders vorteilhaft ist, deren Betriebszustand sich manchmal plötzlich ändert.

In der Praxis kann z. B. ein Mikroprozessor mit im wesentlichen einer Zentraleinheit, einem Zwischenspeicher und einem Festspeicher verwendet werden: Der Einsatz des Mikroprozessors gewährleistet einen vielseitigen Aufbau. In diesem Fall kann z. B. eine diskrete Abtast- und Haltefunktion, wie z. B. das Verzögerungsglied 8 in Fig. 2, weggelassen werden, und es genügt statt dessen, die Stellgröße entsprechend der Verzögerungszeit im Zwischenspeicher zu speichern. Da darüber hinaus der Mikroprozessor alle Bauteile einschließlich des Kraftstoff/Luft- Gemisch-Stellers steuert, kann das Parameter-Eingangssignal, das die Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine darstellt, als die Verzögerungszeit verwendet werden, die stark von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine und insbesondere dem Saugluftstrom-Durchsatz abhängt. Weiterhin ist immer eine optimale Regelung möglich, wenn die Totzeiten entsprechend den verschiedenen Zuständen des Brennkraftmaschinenbetriebs im Festspeicher zur zeitweisen Verwendung gespeichert sind.

Claims (6)

1. Verfahren zum Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine durch Einstellen der Kraftstoffzufuhr mit folgenden Schritten:

• a) Erfassen wenigstens einer Komponente der aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgase in Form elektrischer Signale,
• b) Vergleichen des Werts dieser elektrischen Signale mit einem Bezugswert,
• c) Erzeugen eines elektrischen Steuersignals zum Einstellen des für den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine wirksamen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses ausgehend von den Vergleichsergebnissen,
• d) Verzögern eines für die Einstellung des Kraftstoff/ Luft-Verhältnisses herangezogenen elektrischen Signals,

dadurch gekennzeichnet, daß im Schritt d) das im Schritt c) erzeugte Steuersignal selbst um eine Zeitspanne verzögert wird, die der Totzeit zwischen der Neueinstellung eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses und der Erfassung der Auswirkung dieses Kraftstoff/ Luft-Verhältnisses auf die Abgaszusammensetzung im Schritt a) entspricht, und daß im Schritt c) dieses verzögerte Steuersignal für die Einstellung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses verwendet wird.

2. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit einem ersten Fühler zum Erfassen wenigstens einer Komponente der aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgase in Form elektrischer Signale, einer Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Ausgangssignale dieses ersten Fühlers mit einem Bezugswert, einem Generator zum Erzeugen elektrischer Steuersignale zum Einstellen des für den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine wirksamen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in Abhängigkeit von den Vergleichsergebnissen, einer Einstelleinrichtung zum Einstellen des wirksamen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses in Abhängigkeit von den Steuersignalen aus dem Generator und einer Verzögerungseinrichtung zum Verzögern eines für die Einstellung des wirksamen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses herangezogenen elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß vom Ausgang des Generators (7) ein zu einem Eingang des Generators (7) zurückführender Rückkopplungsweg abzweigt, der die Verzögerungseinrichtung (8) enthält, und daß die Signalverzögerung in der Verzögerungseinrichtung (8) der Totzeit zwischen der Neueinstellung eines Kraftstoff/ Luft-Verhältnisses für die Brennkraftmaschine und der Erfassung der Auswirkung dieses Kraftstoff/Luft-Verhältnisses auf die Abgaszusammensetzung durch den ersten Fühler (5) entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (7) ein mit dem Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung (8) gespeistes Abtast- und Halteglied (707) enthält, das einen Bezugswert für die Bildung des Steuersignals für die Einstelleinrichtung (1) liefert.

4. Anordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 zum Regeln des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine mit einem ersten Fühler zum Erfassen wenigstens einer Komponente der aus der Brennkraftmaschine austretenden Abgase in Form elektrischer Signale, und einer Einstelleinrichtung zum Einstellen des für den Verbrennungsvorgang in der Brennkraftmaschine wirksamen Kraftstoff/Luft-Verhältnisses, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen von Steuersignalen für die Einstelleinrichtung (134) ein mit den Ausgangssignalen des ersten Fühlers (5) gespeister Rechner (604-612) vorgesehen ist, der unter Vergleich der Ausgangssignale des ersten Fühlers (5) mit einem Bezugswert Steuersignale gewinnt und diese Steuersignale mit einer Verzögerung, die der Totzeit zwischen der Neueinstellung eines Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für die Brennkraftmaschine (2-4) und der Erfassung der Auswirkung dieses Kraftstoff/Luft-Verhältnisses auf die Abgaszusammensetzung durch den ersten Fühler (5) entspricht, an die Einstelleinrichtung (134) abgibt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (604-612) mit den Ausgangssignalen weiterer Fühler (8′, 12, 602) für die Erfassung von Betriebsparametern (QA, VA, N) der Brennkraftmaschine (2-4) gespeist wird und bei der Bildung der Steuersignale für die Einstelleinrichtung (134) einen den erfaßten Betriebsparametern entsprechenden Grundwert (T _p ) und einen durch die Abgasfühlerausgangssignale bestimmten Korrekturwert (T _i ) berücksichtigt, wobei das aus Grundwert und Korrekturwert gebildete Steuersignal bei einem Wechsel des Vergleichsergebnisses über die Dauer der von den Betriebsparametern abhängigen Totzeit konstant gehalten wird.