DE2845043C2

DE2845043C2 - Regelsystem für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2845043C2
Application number: DE2845043A
Authority: DE
Inventors: Takao Hitachi Sasayama; Seiji Mito Suda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-10-17
Filing date: 1978-10-16
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS6060019B2; US4201161A; JPS5457029A; DE2845043A1

Description

Speicher gespeichert und einem Multiplizierer als Korrekturfaktor für eine geschlossene Regelschleife zugeführt. Ein weiterer lorgesieuerter Speicher gibt Ausgangssignale ab, die dem Quotienten aus dem Luftdurchsatz und der Drehzahl entsprechen, und diese Ausgangssignale werden dann in einem Teiler geteilt und anhand der Korrekturfaktoren korrigiert. Bei der Berechnung der Korrcklurfaktorcn werden die Betriebsparameter zugrundegelegl, wie sie vor einer Verzögerungszeit vorhanden waren, die der Transportzeii im System Rechnung trägt, und die Tabelle im Speicher wird für jeden Rcgcl/.yklus neu geschrieben, um raschen Änderungen in den Betriebsbedingungen für die Brennkraftmaschine Rechnung zu tragen.

Aus der DE-OS 26 27 908 ist weiter ein Brennsloffeinspritzsystcm mit geschlossener Regelschleife für Brennkraftmaschinen bekannt, das mit einem Sauerstoffühler arbeitet. Dieser Sauerstoffühler ist jedoch nicht in der Lage, den Sauerstoff im Abgas hinreichend genau zu erfassen, wenn die Temperatur niedrig liegt. Unter diesen Betriebsbedingungen ist also eine Regelung der Brennkraftmaschine mit geschlossener Regclschleife nicht möglich, und es tritt in diesem Falle an ihre Stelle eine Regelung mit offener Rcgelschleife auf der Basis eines Festwertes. Die Berechnung von Korrekturfaktoren auf der Basis von Bciriebsparamciem ist dagegen nicht vorgesehen. Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Regelsystem der eingangs erwähnten Art den Einfluß von im Laufe der Betriebsdauer auftretenden Änderungen an solchen Systemtcilcn wie Fühlern und Ventilen auf die Regelgenauigkcit auszuschalten.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Ausbildung des Regclsystems, wie sie im Patentanspruch 1 gekennzeichnet ist; vorteilhafte Weilerbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung führt zu einem Regelsystem für Brennkraftmaschinen, bei denen die Kraflstoffzufuhr mit offener Regelschlcife auf der Basis des den Betricbsparamctern in der laufenden Brennkraftmaschine entsprechenden Luft/Krafisloff-Verhältnisses geregelt wird, das einer in einem Festwertspeicher gespeicherten Tabelle entnommen wird, wobei Abweichungen des laisächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von den in der Tabelle enthaltenen Werten infolge von Änderungen in der Erfassungsfunktion des Luftdurchsatzfühlers und in der Einspiit/.funkiion des Kraftsloffeinspritzcrs im Verlaufe der Betriebszeit vorgegeben werden, so daß das Regelsystem stets mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis arbeitet, das den Belricbsparametern in der laufenden Brennkraftmaschine entspricht, wie dies beabsichtigt ist.

Bei dem erfindungsgcmäß ausgebildeten Regelsystem erfaßt ein Fühler ein gewünschtes Luft/Krafistoff-Vcrhälinis, und der Korrekturfaktor wird berechnet auf der Basis der Betriebsparameter eines Kraftsloffsignals, das aus dem Festwertspeicher ausgelesen und in dem energieunabhängigen Speicher gespeichert wird, wenn das vom Fühler erfaßte Signal während eines längeren Zeitraums als der dem Transport des Luft/Kraftstoff-Verhältnisscs /wischen dem Fühler und dem Ki aflstoffeinspritzcr entsprechenden Verzögerungszeit innerhalb eines vorgegebenen Pegelbercichcs verbleibt, wobei die Kral'isioff/.ufuhr durch ein Kraftstoffzufuhrregelsignal geregelt wirtl, das auf der Basis der Betriebsparameter und ck-s aus dem energieunabhängigen Speicher in Entsprechung /u den Betriebsparametern ausgelesenen Kral'tsioffsignals berechnet wird. Eine Neucinschrcibung bzw. Umschreibung der in der Tabelle im Speicher enthaltenen Korrekturfaktoren erfolgt gemäß der Erfindung also nur dann, wenn das Ausgangssignal des Fühlers für die Erfassung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses über einen längeren Zeitraum hinweg innerhalb des vorgegebenen Pegelbereiches verbleibt, als dies der Verzögerungszeit für die Übertragung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entspricht. Eine derartige zeitliche Begrenzung für die Neuschreibung der Korrekturfaktoren ist für die mit der Erfindung angestrebte Berücksichtigung von zeitlichen Änderungen im Betriebsverhalten des Fühlers für den Luftdurchsatz und des Kraftstoff einspritzers durchaus ausreichend, da es sich dabei um Vorgänge handelt, die sich über Zeiträume von Tagen oder gar Monaten erstrecken.

Machstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert; dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht des allgemeinen Aufbaus eines Regelsystems gemäß der Erfindung;
Fig.2 ein Blockschaltbild zur ausführlichen Erläuterung der Regelschaltung von Fig. 1;
und
Fig.3 ein Flußdiagramm für das Regelsystem gemäß der Erfindung.

Der grundsätzliche Aufbau eines die Kraftstoffzufuhr in einer Brennkraftmaschine beherrschenden Regelsystems ist in Fig. 1 dargestellt. Über ein Luftfilter 12 angesaugte Luft wird einem Luftmesser 14 zugeführt.

jo Dessen Ausgangssignal QA, das den Luftdurchsatz wiedergibt, bildet ein erstes Eingangssignal für eine Regelschallung 10. Der Luftmesser 14 enthält außerdem einen Temperaturfühler 16 zum Erfassen der Temperatur der angesaugten Luft. Dieser Temperaturfühler 16 erzeugt ein Ausgangssignal TA, das ebenfalls der Regelschaltung 10 zugeführt wird.

Die durch den Luftmesser 14 hindurchgetretene Luft wird dann durch eine Drosselkammer 18 geführt. Die durch die Drosselkammer 18 hindurchtretende Luftmenge wird durch eine Drosselklappe 20 bestimmt, die in der Drosselkammer 18 angeordnet und mechanisch mit einem Gaspedal 22 gekoppelt ist. Ein Drosselstellungsdetektor 24 erfaßt die Stellung der Drosselklappe 20 und gibt ein diese wiedergebendes Signal QTHan die

4^r> Regelschaltung 10 ab. Die durch die Drosselkammer 18 hindurchgetretene Luft wird in eine Verbrennungskammer 34 durch einen Ansaugkrümmer 26 und ein Einlaßventil 32 angesaugt. Auf diese Weise wird die Menge der in die Verbrennungskammer 34 eingesaugten Luft

oo durch das Gaspedal 22 gesteuert.

Die Drosselkammer 18 enthält einen Leerlauf-Bypaß 42 und eine Leerlauf-Einstellschraube 44 zum Einstellen der Menge der durch den Bypaß 42 strömenden Luft. Während die Maschine im Leerlauf läuft, ist das Dros-

>') selvcntil 20 geschlossen. Die Ansaugluft vom Luft-Strömungsmesser 14 strömt durch den Bypaß 42 und wird in die Verbrennungskammer 34 eingesaugt. Die Menge der beim Leerlauf der Maschine angesaugten Luft kann daher durch Betätigen der Leerlauf-Einstellschraube 44

w) geändert werden. Die an der Verbrennungskammer 34 erzeugte Energie ist im wesentlichen durch die Menge der vom Bypaß 42 einströmenden Luft bestimmt, und folglich wird die Maschinendrehzahl im Leerlaufzustand auf ':inen geeigneten Wert durch Verändern der Menge

h^r, der Ansaugluft in die Maschine eingestellt durch Einstellen oder Steuern der Leerlauf-Einstellschraube 44. Die Drosselkammcr 18 besitzt außerdem einen weiteren Bypaß 46 mit einem Luftrcgler 48. Der Luftregler 48

verstellt die Menge der durch den Bypaß 46 strömenden Luft, abhängig von einem Ausgangssignal NIDL der Regelschaltung 10, wenn die Maschine warmläuft oder wenn die Drosselklappe 20 plötzlich verstellt und insbesondere plötzlich geschlossen wird. Auch kann gegebenenfalls die Luft-Strömungsgeschwindigkeit im Leerlauf verändert werden.

Im folgenden wird das Kraftstoff-Zuführsystem erläutert. Der in einem Kraftstofftank 50 gespeicherte Kraftstoff wird durch eine Kraftstoffpumpe 52 angesaugt und unter Druck einem Strömungsvergleichmäßiger 54 zugeführt. Dieser absorbiert Druckimpulse von der Kraftstoffpumpe 52 und fördert Kraftstoff vorgegebenen Drucks einem Kraftstoffdruckregler 62 über ein Kraftstoff-Filter 56 zu. Der Kraftstoff vom Kraftstoff- r, druckregler 62 wird unter Druck einem Kraftstoffeinspritzer 66 über eine Kraftstoffleitung 60 zugeführt. Abhängig vom Ausgangssignal INJ der Regelschaltung 10 öffnet sich das Einspritzventil des Kraftstoffeinspritzers 66, und es wird Kraftstoff eingespritzt.

Die Menge des vom Kraftstoffeinspritzer 66 eingespritzten Kraftstoffes wird bestimmt durch die Ventilöffnungszeit des Kraftstoffeinspritzers 66 und durch die Differenz zwischen dem Druck des dem Einspritzer 66 zugeführten Kraftstoffs und dem Druck im Ansaug- 2^r> krümmer 26, in dem der Kraftstoff eingespritzt wird. Die Menge des vom Kraftstoffeinspritzer 66 eingespritzten Kraftstoffes sollte jedoch vorzugsweise einzig von der Ventilöffnungszeit abhängen, die durch das von der Regelschaltung 10 erzeugte Signal bestimmt wird. Daher wird der Druck des durch den Kraftstoffdruckregler 62 dem Kraftstoffeinspritzer 66 zugeführten Kraftstoffes derart geregelt, daß die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck am Kraftstoffeinspritzer 66 und dem Druck im Ansaugkrümmer 26 konstant gehalten wird. Der Kraftstoffdruckreglcr 62 enthält dazu eine Membran 62Λ, die abhängig von der Druckdifferenz an ihren beiden Seiten betätigt wird, sowie ein Nadeleinstellventil, dessen Ventilkörper 62S an der Membran 62Λ befestigt ist und den Durchsatz des Kraftstoffes festlegt, der über die Kraftstoffrückführleitung 58 rückgeführt wird. Eine der Kammern des Kraftstoffdruckreglers 62 wird von der Kraftstoffpumpe 52 mit Kraftstoff eines Drucks versorgt, der etwas höher ist als der richtige Kraftstoffdruck, während die andere Kammer über eine Verbindungsleitung 64 mit dem Druck im Ansaugkrümmer 26 beaufschlagt wird. Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 60 einen vorgegebenen Pegel im Vergleich mit dem Druck im Ansaugkrümmer 26 überschreitet, kommt die Kraftstoffleitung 60 in Verbindung mit der Kraftstoffrückführleitung 58 derart üäG Kraftstoff entsprechend dein Überdruck in den Kraftstofftank 50 über die Kraftstoffrückführleitung 58 rückgeführt wird. Auf diese Weise wird die Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 60 und dem Druck im Ansaugkrümmer 26 konstant gehalten.

Das Kraftstofftanksystem 50 enthält weiter eine Leitung 68 zum Absorbieren vergasten Kraftstoffs und einen Kanister 70. Während die Maschine läuft, wird Luft bo über eine Atmosphärenöffnung 73 angesaugt, und das so absorbierte Kraftstoffgas wird in den Ansaugkrümmer 26 über ein Rohr 72 eingeführt.

Wie erläutert, wird durch den Kraftstoffeinspritzer 66 Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 26 eingespritzt, und b5 von dort gelangt bei geöffnetem Einlaßventil 32 synchron zur Bewegung des Kolbens 74 Luft/Kraftstoff-Gemisch in die Verbrennungskammer 34, wo es verdichtet und unter Auslösung durch die Zündkerze 36 verbrannt wird. Das verbrannte Gemisch wird als Abgas in die Atmosphäre über ein Abgasrohr 76 mit einem Katalysatorwandler 82 und einem Schalldämpfer 86 abgegeben. Vom Abgasrohr 76 zweigt ein Abgasrückführungsrohr 78 ab, durch das ein Teil des Abgases in den Ansaugkrümincr 26 geführt wird. Das heißt, ein Teil des Abgases wird auf die Saugseitc der Maschine rückgeführt. Die Menge des auf diese Weise rückgelühricn Abgases wird durch das Ausmaß der öffnung des Ventils einer Abgasrückführungsvorriehtung 28 bestimmt. Das Ausmaß der Ventilöffnung wird durch ein Ausgangssignal EGR von der Regelschaltung 10 gesteuert. Die Ventilstellung der Abgasrückführungsvorrichtung 28 wird in ein elektrisches Signal umgeformt und in Form eines Signals <?Eder Regelschaltung 10 zugeführt. Die Menge des im Abgas vorhandenen Stickstoffoxids nimmt proportional zur Verbrcnnungstemperatur in den Zylindern zu. Folglich muß die Sauerstoffmenge verringert werden, wenn die Verbrcnnungstcmperatur verringert werden soll. Zu diesem Zweck wird Wasser. Methanol oder Kohlendioxid mit der Ansaugluft vermischt. Die Abgasrückführungsvorrichtung 28 urbeitet so, daß das Abgas, das zum größten Teil Kohlendioxid enthält, mit der Ansaugluft gemischt wird, wodurch die Vcrbrcnnungstcmperalur in der Verbrennungskammer 34 herabgesetzt wird.

Das Abgasrohr 76 enthält einen /i-Fühlcr 80 zum firfassen des Mischungsverhältnisses des in die Verbrennungskammer 34 eingesaugten Gasgemischs.

Der Λ-Fühler 80 besitzt im allgemeinen die Form eines Sauerstoff-Fühlers (Oj-Fühler) und erzeugt beim Erfassen der Sauerstoffkonzentration im Abgas eine Spannung VA entsprechend der Sauerstoffkonzentration. Das Ausgangssignal VA des Λ-Fühlcrs 80 wird der Regelschaltung 10 zugeführt. Der Katalysatorwandlcr 82 enthält einen Temperaturfühler 84, der ein der Abgastemperatur entsprechendes Ausgangssignal TE an die Regelschaltung 10 abgibt.

Die Regelschaltung 10 besitzt einen Minus-Versorgungsanschluß 88 und einen Plus-Versorgungsanschluß 90. Von der Regelschaltung 10 wird ein Signal IGN zum Steuern der Funkenerzeugung der Zündkerze 36, wie erwähnt, der Primärwicklung der Zündspule 40 zugeführt. Eine auf diese Weise an der Sekundärwicklung erzeugte Hochspannung wird über einen Zündverteiler 38 der Zündkerze 36 zugeführt, wodurch in der Verbrennungskammer 34 ein Zündfunke erzeugt wird. Die Zündspule 40 besitzt insbesondere einen Plus-Versorgungsanschluß 92, und die Regelschaltung 10 besitzt einen Leistungstransistor zum Steuern des Primärwick- !ungsstroms der Zündspule 40. Eine Reihenschaltung, die die Primärwicklung der Zündspule 40 und den Leistungstransistor enthält, ist zwischen dem Plus-Versorgungsanschluß 92 der Zündspule 40 und dem Minus-Versorgungsanschluß 88 der Regelschaltung 10 gebildet Durch Einschalten oder Durchschalten des Leistungstransistors wird elektromagnetische Energie in der Zündspule 40 gespeichert während durch Abschalten oder Sperren des Leistungstransislors die elektromagnetische Energie der Zündkerze 36 als Hochspannungsenergie zugeführt wird.

Die Maschine 30 besitzt einen Wassertcmpcraliirfühler 96 zum Erfassen der Temperatur des Maschinen-Kühlwassers 94. Der Wasscrtcmpcraturfühlcr 96 führt ein der erfaßten Temperatur zugeordnetes Signal TW der Regelschaltung 10 zu. Weiter besitzt die Maschine 30 einen Winkelfühler 98 zum Erfassen des Drehwinkels

der Maschine. Der Winkelfühler 98 erzeugt ein Bezugssignal Walle 120° der Maschinendrehung synchron zur Maschinendrehung und ein Winkclsignal PC zu jedem vorgegebenen Winkel von beispielsweise 0,5" der Maschinendrehung. Diese Signale werden der Regelschal- ^r, lung 10 zugeführt. Die Anzahl der Drehungen der Kurbelwelle wird leicht aus dem Bezugssignal PR bestimmt.

In I"ig. 1 kann der Luft-Strömungsmesser 14 durch einen Unterdruckfühler 100 ersetzt sein, was in F i g. I in Sirichlinien dargestellt ist, wobei der Unterdruckfühlcr 100 der Regelschaltung 10 eine Spannung VD zuführt, entsprechend dem Unterdruck in dem Ansaugkrümmer 26.

Insbesondere kann der Unterdruckfühlcr 100 als Halblciier-Unterdruckfühler ausgebildet sein. Der Laliedruck des Ansäügkrürnmrncrs 26 wirkt dabei auf eine Seite des Unterdruckfühlers, während Atmosphärendiuck oder ein fester Druck auf dessen andere Seite einwirkt. Ein derartiger Druck kann auch Vakuum sein. In einem solchen Fall ist die dem Ansaugkrümmerdruck proportionale Spannung VD durch den Piezowiderstandscffekt oder dergleichen erzeugt und wird der Regelschaltung 10 zugeführt.

Ausführlicher ist die Regelschaltung 10 von Fig. 1 in Fig. 2 dargestellt. Der Plus-Versorgungsanschluß 90 der Regelschaltung 10 ist mit dem Plus-Anschluß UO der Batterie vebunden derart, daß eine Spannung VB der Regelschaltung 10 zugeführt wird. Die Quellenspannung VB wird durch eine Konstantspannungsschaltung 112 auf einer konstanten Spannung PVCCvon bcispiels- jo weise 5 V gehalten. Diese konstante Spannung PVCC wird einer Zentraleinheit oder kurz CPU 114, einem Speicher rrit wahlfreiem Zugriff oder kurz RAM 116 und einem Festwertspeicher oder kurz ROM 118 zugeführt. Weiter wird die Ausgangsspannung PVCC der κ Konstantspannungsschallung 112 einer Eingabc/Ausgabe-Schaltung oder kurz I/O-Schaltung 120 zugeführt. Die I/O-Schaltung 120 enthält einen Multiplexer 122, einen Analog/Digital-Umscizcr 124, ein Register 125, eine Impuls-Eingangsschallung 128 und eine diskrete 4') I/O-Schaltung 130.

Dem Multiplexer 122 werden Analogsignale zugeführt. Abhängig von Steuerbefehlen aus der CPU 114 wird ein Eingangssignal gewählt und dem Analog/Digital-Umsetzcr 124 zugeführt. Die dem Multiplexer 122 über Filter 132, 134, 136, 138, 140 und 144 zugcführlcn analogen Eingangssignale sind dabei das Analogsignal TW entsprechend der Temperatur des Masehincnkühlwasscrs, das Analogsignal TA entsprechend der Temperatur der Ansaugluft, das Analogsignal TEentsprechcnd der Temperatur des Abgases, das Analogsignal QTH entsprechend der Drossel- bzw. Drosseikiappenöffnung, das Analogsignal QE entsprechend dem Öffnungszustand des Ventils der Abgasrückführungsvorrichtung 128, das Analogsignal VA entsprechend der Sauerstoffkonzentration im Abgas, d. h. der überschüssigen Luft im angesaugten Gemisch, und das Analogsignal QA entsprechend der Menge der angesaugten Luft, wobei diese Signale durch den Wassertemperaturfühler 96, den Ansauglufttemperaturfühler 16, den Abgastempcraturfühler 84, den Drossclklappen-Stellungsdetektor 24, die Abgasrückführungsvorrichtung 28, den Λ-Fühler 80 bzw. den Luftmesser 14 gemäß F i g. 1 erzeugt werden. Das Ausgangssignal VA des Λ-Fühlers 80 besitzt jedoch niedrigen Spannungspegei und wird daher dem Multiplexer 122 über einen Verstärker 142 zugeführt, der eine Filicrschallung enthält.

Auch das den Atmosphärendruck wiedergebende Analogsignal VPA, das von einem Atmosphärendruckfühlcr 146 erzeugt wird, wird dem Multiplexer 122 zugeführt. Die Spannung VB wird vom Plus-Versorgungsanschluß 90 über einen Widerstand 160 einer Reihenschaltung aus Widerständen 150, 152 und 154 zugeführt. Die Spannung über der Reihenschaltung der Widerstände wird durch eine Z-Diode 148 konstant gehalten. Die Spannungen VH und VL an den Verbindungspunkten 156 und 158 zwischen den Widerständen 150, 152 bzw. den Widerständen 152 und 154 werden dem Multiplexer 122 zugeführt. Die CPU 114, der RAM 116, der ROM 118 und die I/O-Schaltung 120 sind miteinander über einen Datenbus 162, einen Adreßbus 164 und einen Steuerbus 166 verbunden. Weiter werden Taktsignale E aus der CPU 114, dem RAM 116, dem ROM 118 und der I/O-Schaltung 120 so zugeführt, daß Daten über den Datenbus 162 synchron zum Taktsignal E übertragen werden.

Dem Multiplexer 122 der I/O-Schaltung 120 werden das Wassertemperatursignal 7"W, das Ansauglufttemperatursignal TA, das Abgastemperatursignal TE, das Drosselöffnungssignal QTH, das Abgasrückführungssignal QE, das /{-Fühler-Ausgangssignal VA, das Atmosphärendrucksignal PVA, die Bezugsspannungen VH und VL sowie das Ansaugluftmengensignal QA oder das Unterdrucksignal VD zugeführt. Die Adressen dieser Eingangssignalc werden von der CPU 114 über den Adreßbus 164 entsprechend dem im ROM 118 gespeicherten Befehlsprogramm oder Steuerprogramm so bestimmt, daß das analoge Eingangssignal der bezeichneten Adressen eingegeben wird. Dieses analoge Eingangssignal wird vom Multiplexer 122 dem Analog/Digital-Umsetzer 124 zugeführt. Der umgesetzte Digitalwert wird jeweils im Register 125 gehalten und dann der CPU 114 oder dem RAM 116 abhängig von Befehlen zugeführt, die von der CPU 114 über den Steuerbus 166 nach Bedarf zugeführt sind.

Der Bezugsimpuls PR und das Winkelsignal PC in Form einer Impulsfolge werden vom Winkelfühler 98 der Impulseingangsschaltung 128 über ein Filter 168 zugeführt. Weiter werden die Impulse PS der der Kraftlahrzeuggeschwindigkcit entsprechenden Frequenz vom Fahrzeuggcschwindigkehsfühler 170 der Impulscingangsschaltung 128 über ein Filter 172 zugeführt. Das von der CPU 114 verarbeitete Signal wird in der Impulsausgangsschaliung 126 festgehalten, die die Funktion eines Registers besitzt. Eines der Ausgangssignale der Impulsausgangsschallüng 126 wird einem Leistungsverstärker 186 zugeführt, aufgrund dessen der Kraflstoffeinspritzer 66 betätigt wird.

Weiter sind Leistungsvcrstärkerschaltungen 188,194, 198 /um Steuern des Stroms an tier Prirrsärseite der Zündspule 40, der öffnung der Abgasrückführungsvorrichtung 28 und der öffnung des Luftreglers 48 abhängig von den Ausgangsimpulsen der Impulsausgangsschaltung 126 vorgesehen. Die diskrete I/O-Schaltung 130 empfängt und hält über Filter 180,182,184 Signale von einem Schalter 174 zum Erfassen des Schließzustandes des Drosselventils 20, einem Starterschalter 176 bzw. einem Getriebeschalter 178, der anzeigt, daß das Obersetzungsgetriebe in den der größten Fahrgeschwindigkeit zugeordneten Gang geschaltet ist. Weiter wird das verarbeitete Signal von der CPU 114 gehalten. Das der diskreten I/O-Schaltung 130 zugeordnete Signal kann deren Inhalt mit einem Bit wiedergeben. Abhängig von dem Signal aus der CPU 114 werden Signale von der diskreten I/O-Schaltung Leistungsverstärkerschaltungen 196,200,202,204 für solche Betriebsschrit-

te wie zum Einschalten der Abgasvorrichuing 28. zum Unterbrechen der Abgasrückführung, zum Steuern der Kraftstoffpumpe, zum Anzeigen einer abnormalen Temperatur des Katalysators mittels einer Lampe 208 und zum Anzeigen eines Masehinen-Übcrhitzungszustandes mittels einer Lampe 210 zugeführt.

Für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis R für eine Brennkraftmaschine gilt allgemein:

QA nTi

Menge der Ansaugluft wiedergebendes Signal, das durch den Lufiströimingsfühler 14 in l· i g. I erfaßt wird.

Anzahl der Maschinendrehungen, die durch Teilen der vom Winkelfühler 98 erhaltenen Impulse erhallen wird,

Einspritzimpulsbreite entsprechend der Öffnungszeit des Einspritzvcntils des Kraftstoffeinspritzersee.

Aus Gleichung (1) ergibt sich für die Einspritzimpulsbreite Ti:

77-

nR

Unter normalen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine wird die Einspritzimpulsbreite 77 auf der Grundlage der Ansaugluftmenge QA und der Drehzahl η so geregelt, daß das theoretische Luft/Kraftstoff-Verhältnis Ro erhalten wird. Die Ansaugluftinenge QA wird in fünf Bereiche von Null bis zum Maximalwert geteilt. Die Anzahl der Bereiche, in die QA geteilt wird, kann andererseits gegebenenfalls acht oder mehr sein. Der Wert Ro für ein fabrikneues Fahrzeug, das noch nicht im Straßenverkehr gefahren worden ist, nachdem es in der Fabrik hergestellt worden ist, ergibt sich zu:

n7/

Die Werte QA. η und Ti ändern sich mit der Zeil. Der Wert Rti in der Gleichung (1) nach derartigen zeitabhängigen Änderungen ergibt sich zu:

Rti

QA

nT,

Das Verhältnis Ai/ zwischen Rti und Ro für jeden Bereich der Ansaugluftmenge ergibt sich zu:

Ki-

Rti Ro

ίο

Für ein fabrikneues Fahrzeug gilt Rti = Ro, und damit Ki = 1. Der Wert K/ist ein Korrckiurfaktor für die /\~ituhhnitgii!f ΛικΙι·ιιιιΐ(.; Ji-s lletncbsviMhiiliais »lesl.iiltmesscis 14 und des l'.mspnlzeisWv

Ein Flußdiagranim zur Erläuterung des Betriebs eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ist in Fig.3 gezeigt. Der RAM 116 enthält einen nichtflüchligen Speicher, der die Information gespeichert hält, selbst we-in die Versorgung abgetrennt wird. Der Schritt 1 in F i g. 4 betrifft ein fabrikneues Fahrzeug im Ursprungszustand, mit dem noch kein Fahrbetrieb auf den Straßen durchgeführt worden ist. Unter dieser Bedingung wird »I« in die Speichcrabschnitte K\. K>. Α.Ί. Ki und K', des nichtflüchtigen Speichers des RAM 116 eingeschrieben. ^r> Gleichzeitig wird der Wert Ro durch die CPU 114 berechnet, abhängig vom Programm des ROM 118 und im RAM 116 gespeichert. Im Schritt 2 wird eine fortlaufende Zahl /Vim RAM 116, die im ROM 138 gespeichert ist. auf »0« gesetzt.

ίο Das Gemisch eines bestimmten I.uft/Kruftsioff-Verhältnisses, das aus Ansaugluft und dem vom KraftstoH-cinspritzcr 66 eingespritzten Kraftstoff besieht, wird in der Verbrennungskammer 34 verbrannt und in das Abgasrohr 76 abgegeben. Es dauert durchschnittlich annii

I¹; hemd 100 ms, bis die Luft am Einspritzer 66 den /«"-Fühler 80 erreicht. Falls Normalbeirieb während dieser Zeit fortdaucri. kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis an der Stelle lies Einsprilzcrs 66 als identisch mit dem vor der Verbrennung des Abgases an der Stelle des Λ-Ι ühlers 80

.'ο angenommen werden. Dieses I.tift/Kraftsioff-Verhältnis isl das theoretische, das auf dem Ausgiingssignal des /i-Fühlers 80 beruht. Wenn an die Stelle des Normalhe-Iriebs ein Sondcrbetriebszustand tritt, wie Warmlaufen oder Vollastfahrt oder wenn ein solcher Sondeibetriebszustand während 100 ms andauert, zeigt andererseits das Ausgangssignal vom λ- Fühler 80 einen Wert an, der sich von dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis unterscheidet, weshalb das Liifi/Krafistoff-Verhältnis des Gemisches an der Stelle des Einsprit/crs 66

jo nicht den theoretischen Wen hai.

Der Schrill 3 in F i g. 3 ist derart, daß die Drehzahl n. die Einsprilzimpulsbreite T, und die Ansauglufimcngc QA für N = 0 in entsprechenden Spcichcrabschnitien des Registers 125 gespeichert werden. Im Schritt 4 wird

r> bestimmt, ob die Maschine im Normalbelriebszustand ist oder nicht. Beim normalen Betriebszustand ändert sich das Aiisgangssignal des /i-Fühlers plötzlich in der Nachbarschaft des theoretischen I.ufi/Krafisioff-Verhältnisses. Wenn festgestellt wird, daß das Ausgangssi-

4(i gnal des /M-'ühlers innerhalb eines Bereiches von Vi bis Vi(Fig. J) liegi.derdem theoretischen I.ufi/Kraftstoff-Verhällnis entspricht, wird angenommen, daß sich die Maschine im normalen Betriebszustand befindet, und es wird zum folgenden Schritt 5 übergegangen.

•Ti Es dauert 100 ms. bis das Gas von der Einsprilzsielle am Einspritzer 66 zum /i-Fühler 80 kommt. Nach der Bestätigung, daß der normale Betriebszustand während zumindest 100 ms andauert, können die Werte QA. T und n. die im Schrill 3 gespeichert worden sind, als

5t) Werte verarbeitet werden, die das theoretische Luft/ Kraftstoff-Verhältnis angeben. Es sei angenommen, daß die fortlai.ifeode Zahl N einen Maximalwert Nm:i\ von 10 besitzt. Falls 10 ms für eine Einheit der fortlaufenden Zahl N gesetzt worden sind, dauert es 100 ms. bevor η den Wert 10 erreicht. Die Periode von N kann zwcckmäßigerweisc proportional zur Strömungsgeschwindigkeit synchron zur Maschinendrehung und keine feste Größe sein. Im Schritt 5 wird erfaßt, ob die fortlaufende Zahl N den Maximalwert Nmax erreicht hat. Wenn N

wi kleiner als Nm;i\ ist. wird im Schrill b dem Wert von N »I« hiti/ti.cofus;! uiul wird im Schritt 7 eine Yer/öcenmgszcu vorgegeben, um 10 ms für eine Zahl N zu erreichen, wobei dann das Verfahren zum Schritt 4 zurückkehrt. Danach wird ein ähnliches Verfahren vom Schritt 4 zum Schritt 7 wiederholt. Wenn N den Wert Nmax im Schrill 5 erreicht, wird zum Schritt 8 weitergegangen, indem die im Register 125 im Schritt 3 gespeicherten Werte QA, T₁ und η ausgelesen werden und der

to

15

Wert «//gemäß Gleichung (4) berechnet wird, entsprechend dem im ROM 118 gespeicherten Programm. Im Schritt 9 wird der Wert Ro aus dem RAM 116 ausgelesen und wird der Wert Ki gemäß der Gleichung (5) berechnet. Dieser Wert Ki wird im Schritt IO als Korrekuirfakior Ki für den Bereich neu geschrieben, der der Ansaugluftmenge entspricht. In jeder Operation mit den Schritten von 2 bis 10 wird der Korrekturfakior immer nur für einen der fünf Bereiche der Ansauglultmcnge neu geschrieben. Obwohl das Betriebsverhalten des Luftmessers 14 oder des Einspritzers 66 sich mit der Zeit in der Größenordnung von Tagen oder Monaten ändert, wird die Korrckturfaktor-Tafcl für den nichlflüchtigcn RAM in Zeitabständen in der Größenordnung von Sekunden neu geschrieben. Anstelle der Ansuuglufimcngc QA kann der Unterdrück VDdes Untcrdruckfühlcrs 100 mit gleicher Wirkung verwendet werden.

Wenn die Antwort im Schritt 4 »Nein« lautet, befindet sich die Maschine in einem besonderen Betriebszustand, bei dem das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf einen Wert geregelt wird, der sich von dem theoretischen Wert unterscheidet. Beim Warmlaufen, Beschleunigen oder Bergaufwärtsfahren beispielsweise wird das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis unter den theoretischen Wert abgesenkt, während beim Abbremsen oder beim Bergabfahren des Luft/Kraflsioff-Verhällnis auf einen größeren Wert geregelt wird als den theoretischen. Die 256 Werte (16 χ 16) des Lufl/Kraftstoff-Verhältnisscs A entsprechend der Drehzahl η und der Ansaugljiftmenge, so die in sechzehn Bereiche geteilt ist, sind im ROM 118 labellenariig gespeichert. Das für den jeweiligen Betriebszustand geeignete Lufi/Kraftstoff-Verhällnis wird aus der Tafel des P.OM 118 entnommen, und die Einspritz-lmpulsbreitc T₁ wird aufgrund des Luft/Kraft sioff-Verhältnisses λ bestimmt gemäß

liältnis in offener Schleife aufgrund des berechneten Wertes gesteuert. Wenn im Schritt 4 die Antwort »Nein« lautet, springt das Verfahren sofort auf den Schritt 11; für einen besonderen Betriebszustand wild also das Verfahren wiederholt in einer Schleife, die die Schrille, 2. 3. 4. 11, 12, 13 und 2 enthüll, wobei in dieser Reihenfolge verarbcitei wird.

Der Wert K ist ausreichend dem Wert 1 angenähert bei einem gut eingestellten Luftmesser oder einem Untcrdruckfühler. Bei einem Fühler mit geringer Genauigkeit jedoch ist der Wert für K um den Wert 1 verteilt. Auch der Wert K wird gegebenenfalls zeitabhängig korrigiert. Dieser Wert K wird im Schritt 13 für die Korrektur von QA (oder VD)ausgelesen, wobei hohe Genauigkeit stets für irgendeinen Fühler sichergestellt wird. Weiter ermöglicht die nichtflüchtige Tafel bzw. der nichiflüchligc Speicher, daß bei jedem Betriebszustand ein korrigiertes Luft/Kraftstoff-Verhältnis eingestellt werden kann, dessen Genauigkeit nicht durch eine zeitliche Änderung in der Arbeitsweise der Fühler oder sonstiger Systemieile nachteilig beeinflußt wird.

35

T₁

QA

Xn

(6)

wodurch die Einspritzzeit T₁ eingestellt wird. Gemäß der Erfindung wird die Einspritzimpulsbreile T, berechnet

40 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

(7)

45

Unter Berücksichtigung des Korrekturfaktors Ki für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Es ist daher möglich, das Fahrzeug unter allen Betriebsbedingungen mit einem Luft/Kraflstoff-Verhältnis zu betreiben, das am Reißbreit festgelegt worden ist, wobei zeitabhängige Änderungen des Betriebsverhaltens des Luftmessers 14 und des Einspritzers 66 durch entsprechende Korrekturen berücksichtigt werden können.

Das heißt, der Schritt 11 ist derjenige, bei dem das dem jeweiligen Betriebszustand zu einem bestimmten Zeitpunkt zugeordnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis anhand der Tafel des ROM 118 auf der Grundlage der Werte für die Ansaugluftmenge QA und die Drehzahl π ω jeweils wiederhergestellt wird. Dem schließt sich ein Schritt 12 an, in dem der Korrekturfaktor Ki für das der Ansauglufimenge QA zugeordnete Luft/Kraftstoff-Verhältnis von dem nichtflüchtigen Speicher-Abschnitt des RAM 116 erhalten wird. Im Schritt 13 wird die Einspritz-lmpulsbreite T, von der CPU 116 gemäß der Gleichung (7), abhängig vom im ROM 118 gespeicherten Programm, berechnet und wird das Luft/Kraftstoff-Ver-

Claims

Patentansprüche:

1. Regelsystem für Brennkraftmaschinen, bei dem die Kraftstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine durch ein Kraftstoffzufuhrregelsignal bestimmt wird, das auf der Basis von Betriebsparametern der laufenden Brennkraftmaschine und eines die Kraftstoffzufuhr betreffenden Signals berechnet wird, das in Entsprechung zu wenigstens einem der Betriebsparameter der Brennkraftmaschine aus einem ersten Speicher ausgelesen und anhand des Ausgangssignals eines Fühlers zum Erfassen des Mischungsverhältnisses des in die Verbrennungskammer eingesaugten Gasgemischs durch eine Zentraleinheit korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fühler (80) zum Erfassen eines geforderten Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses ein energieunabhängiger zweiter Speicher (116) gekoppelt ist und daß die Zentraleinheit (114) zunächst bestimmt (4 bis 7), ob das Ausgangssignal des Fühlers (80) während einer die Verzögerungszeit für die Übertragung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses zwischen einer Kraftstoffzufuhreinrichtung (66) und dem Fühler (80) übersteigenden vorgegebenen Zeitdauer ab dem Zeitpunkt der Eingabe bestimmter Betriebsparameter (n, QA) in das Regelsystem innerhalb eines vorgegebenen Pegelbereichs liegt, bejahendenfalls auf der Basis der Betriebsparameter (n, QA) und des für die Kraftstoffzufuhn egelung verwendeten Kraftstoffzufuhrregelsignals (Ti) einen Korrekturfaktor (Ki) berechnet (8, 9) und in den zweiten Speicher (116) eingibt (10) und auf der Basis der Betriebsparameter (n, QA) des aus dem zweiten Speicher (116) ausgelesenen Korrekturfaktors (Ki) und des die Kraftstoff/.ufuhr betreffenden Signals (A) das für die Kraftstoffzufuhrregelung verwendete Kraftstoffzufuhrrcgelsignal Cr/7berechnet(ll,12,13).

2. Regelsystem nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß von den Betriebsparametern der Luft- 4η durchsetz (QA)in eine Mehrzahl von Bereichen unterteilt ist, daß im zweiten Speicher (116) der berechnete Korrekturfaktor (Ki) für einen entsprechenden dieser Bereiche gespeichert ist und daß die Zentraleinheit (114) das Kraftstoffzufuhrregelsignal (Ti) durch den dem Luftdurchsatz unter den gegebenen Betriebsbedingungen entsprechenden Korrekturfaktor (Ki) korrigiert.

3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzufuhreinrichtung ein Kraftstoffeinspritzer (66) ist, der die Kraftstoffeinspritzung zu einer in der Zentraleinheit (114) berechneten Einspritzzeit (Ti) bewirkt, daß die Zentraleinheit (114) ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis (Rli) durch eine Funktion (QA/nTi) berechnet, in der QA y, ein den Luftdurchsatz wiedergebender Wert, η ein die Drehzahl wiedergebender Wert und Ti die für die Kraftstoffeinspritzung verwendete Einspritzimpulsbreite ist, und den Korrekturfaktor (Ki) auf der Basis dieses Luft/Kraftstoff-Verhältnisscs (Rti) be- wi stimmt.

4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturfaktor (Ki) als eine Funktion von Rli/Ro gegeben ist. in der Ro ein Bezugs I.ufi/Kraiistoff-Verhältnis ist. b^r>

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für Brennkraftmaschinen, wie es im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Bei einem elektrisch gesteuerten Kraftstcffzufuhrrcgelsystem ist es allgemein üblich, die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine mittels eines Sauerstoffühlers zu erfassen, dessen Ausgangskcnnlinie sich in der Nachbarschaft des theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für den Verbrennungsvorgang in der betreffenden Brennkraftmaschine abrupt ändert. Dabei ist eine Regelung mit geschlossener Regelschleife in der Weise vorgesehen, daß die Brennkraftmaschine auf der Basis des vom Sauerstoffühler erfaßten Signals in einem Betriebszustand mit dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gehalten wird. Wenn die Brennkraftmaschine jedoch in einem Zustand betrieben werden muß, der gegenüber dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis versetzt ist, wie das beispielsweise beim Warmlaufen, beim Beschleunigen, beim Durchfahren einer starken Steigung oder eines starken Gefälles oder im Vollastbetrieb der Fall ist, dann ist es notwendig, die Brennkraftmaschine mit einem Lufl/Kraftstoff-Gemisch zu fahren, indem die Kraftstoffkonzentration größer oder kleiner ist, als es dem theoretischen Luft/Kraftstoff-Vcrhältnis entspricht. Unter derartigen speziellen Betriebsbedingungen läßt sich eine Regelung mit geschlossener Regclschleife unter Verwendung eines Sautrsloffühlcrs nicht durchführen. Für diesen Fall ist daher eine Regelung in der Weise vorzuziehen, daß aus einer Tabelle für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, die zuvor anhand von Betriebsparametern wie dem Luftdurchsalz von der Drehzahl bestimmt und in einen Festwertspeicher eingegeben worden ist, in jedem Betriebszustand das den jeweiligen Betriebsparametern entsprechende Luft/ Kraftstoff-Verhältnis aus dem Festwertspeicher ausgelesen und die Kraftstoffzufuhr in Entsprechung zu diesem ausgelesenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis gesteuert wird.

Bei einer derartigen Regelung der Kraftsloffcinspritzung hängt die Rcgelgenauigkeit davon ab, wie genau der für die Erfassung der angesaugten Luft vorgesehene Fühler deren Durchsatz erfaßt und wie genau das Kraftsloffcinspritzventil anspricht. Sowohl die Krfassungsgenauigkcit des Luflfühlers als auch die Ansprcchgcnauigkeil des Kraftstoffcinsprit/.vcntils ändern sich nun über im Verlaufe der Betriebsdauer der Brennkraftmaschine, und es wird dann unmöglich, eine genaue Regelung mit dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erzielen, wie es durch die Konstruktion vorgesehen ist.

In der DE-OS 8 29 958 ist nun ein Regelsystem für die Kraftstoff/.ufuhr zu einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem die Regelung mit einer geschlossenen Regelschleife erfolgt. Dabei werden im normalen Betriebszustand in jedem Regelzyklus Korrekturfaktorcn bcrechnet, und eine in einem energieunabhängigen Speicher gespeicherte Tabelle wird ständig neu geschrieben, so daß die Brennkraftmaschine einer Regelung mit geschlossener Regclschleife unterworfen wird, um das theoretische Luft/Kraftstoff-VcrhäUnis zu erzielen. Dazu vergleicht ein Komparator das Signal für das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis mit einem llc/.iigssigiial. und ein angeschlossener Vorwärts/Rückwärts/.ähler wird je nach dem Vcrglcichsergebnis so betrieben, daß er bei einem das Bc/tigssignal unterschreitenden Won für das Luft/Ki'iiflstol'l'-Vcrhältnis nach rückwärts und bei ei nein das Hc/ugssignal überschreitenden Wert IVu il.is Lufl/Kraflslol'f-Verhältnis nach vorwärts zählt. Das Zählerausgangssignal wird in einem lorgesieuerien