DE2924649A1

DE2924649A1 - Regelungssystem zur regelung des luft/brennstoff-verhaeltnisses einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE2924649A1
Application number: DE19792924649
Authority: DE
Inventors: Roman Orest Marchak; Jun William Albin Peterson
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1978-06-22
Filing date: 1979-06-19
Publication date: 1980-01-10
Also published as: JPS5537589A; US4241710A; IT7923801A0; IT1121889B; ES481821A1; GB2023885A; FR2434271A1; CA1121881A

Description

D-8023 Munchen-Pullach. Wiener Str 2. Te! (089) 7 03 3C "T. TJe.. 5 Z\Z 147 brjs d. Cablti Patentibus» München

The Bendix Corporation, Executive Offices, Bendix Center Southfiel, Michigan 48 075, USA

«,,z.«h.« Paris file 5721-A _Tag: 13. Juni 1979

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vB/m

Regelungssystem zur Regelung des Luf t/B renn stoff-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft allgemein Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler für Verbrennungskraftmaschinen und insbesondere Systeme mit geschlossener Regelschleife, die Integralregler verwenden.

Es wurden Luft/Brennstoff-Verhältnis-Steuerungen (open loop schedulers) entwickelt, mit denen eine Präzisions-Einspritz-Zeitsteuerung und die benötigte Einstellung durchgeführt wurde, um elektromagnetische Brennstoffeinspritzeinrichtungen bei elektronischen Brennstoffeinspritzsystemen zu steuern. Diese Präzisions-Einstellung der elektronischen Brennstoffeinspritzsysteme ist zur Verringerung schädlicher Emissionen und für eine wirtschaftliche Ausnutzung des Brennstoffes notwendig.

Die Steuerung empfängt von verschiedenen Sensoren eine Vielzahl

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von Maschinenbetriebsparametern, wie z.B. den Ansaugabsolutdruck. (MAP), die Drehzahl (UPM), die Lufttemperatur, die Kühlmitteltemperatur, usw. Diese Maschinenparameter stehen in funktionellem Zusammenhang mit der benötigten Brennstoffmenge, die bei den jeweiligen Betriebsbedingungen der Maschine gemäß einer Vorschrift (Schedule) eingespritzt werden soll. Diese Vorschrift basiert allgemein auf der Brennstoffmenge, die erforderlich ist, um ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis für den zur Maschine geführten Luftmassenstrom zu schaffen. Die Steuervorschrift ist eine feste Rechenvorschrift oder Funktion, die durch sorgfältige Messung und durch von einem repräsentativen Fahrzeug ermittelte Daten entwickelt wurde. Es ist klar, daß eine Steuervorschrift nicht in der Lage ist, eine genaue stöchiometrische Betriebsweise für alle Fahrzeuge vorzusehen aufgrund abweichender Toleranzen bei der Montage und aufgrund unterschiedlicher Konfigurationen der Maschine. Darüber hinaus werden Verschleiß und Alterung gewisse Systeme mehr beeinflussen als andere.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten von Steuersystemen wird eine adaptive Korrektur bzw. ein geschlossener Regelkreis zur Korrektur verwendet. Ein mit Vorteil verwendetes Regelungssystem war ein O -Regelungssystem. Dieses System enthält im wesentlichen einen O„-Sensor, der den Sauerstoffgehalt des Auspuffgases einer Verbrennungskraftmaschine erfaßt sowie einen Integralregler. Der Integralregler spricht auf den O -Sensor an, der das Vorhandensein von Sauerstoff erfaßt (magerer Zustand), indem er den Brennstoffluß gemäß einem Faktor vergrößert und er wird auf die Erfassung der Abwesenheit von Sauerstoff (fetter Zustand) ansprechen, indem er den Brennstoffluß gemäß einem Faktor verringert.

Folglich wird eine charakteristische Grenz kurven-Schwingung erzeugt, bei der das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis der Mittelwert oder der Grundbezugswert ist. Die durch den Integrator vorgesehene

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Spitzenkorrektur für die Grenzkurve ist hauptsächlich durch die Verstärkung oder Anstiegsgeschwindigkeit des Integralreglers bestimmt und durch die Transportverzögerung, die eine Lieferung von Brennstoff und Luft von ihrer Zufuhr in die Zylinder bis zu ihrer Erfassung an dem O -Sensor als Auspuffgas erfährt. Generell hat die Grenzkurven-Schwingung eine Periode von ungefähr AX, wobei Z die Transportverzögerungszeit (Totzeit) ist. Die Spitze-Spitze Korrektur des Integralreglers liegt in der Größenordnung des zweifachen der Anstiegsgeschwindigkeit multipliziert mit der Transportnacheilung. Die Transportnacheilung ist umgekehrt proportional zur

im

Geschwindigkeit oder Drehzahl der Maschine, und zwar in eine:/ wesentlichen linearen Weise.

Obwohl durch den O -Regler eine vorteilhafte Methode zur Korrektur der Brennstoff-Steuervorschrift bei Änderungen der Fahrzeuge, Einschränkungen der Präzision von Einstellungen mit offenem Steuerkreis, bei Alterungen und Verschleißbedingungen schafft, bestehen jedoch noch weitere Probleme bezüglich der Systemdynamik eines solchen Reglers.

Der Betrag der Systemverstärkung und folglich der Betrag der Korrektur eines solchen Systemes erfährt Einschränkungen, einerseits durch das Einschwingverhalten und andererseits durch die Ruheantwort. Im eingeschwungenen Zustand, bei konstanter Last- oder Drehzahl, sollte die Verstärkung eines solchen Systems klein sein, da eine große Integrator-Anstiegsgeschwindigkeit Drehmomentschwingungen verursacht und eine Uhgleichförmigkeit der Maschinenleistung. Bei diesen eingeschwungenen Zuständen sollte die Anstiegsgeschwindigkeit und der (Verstärkungs-) Einfluß groß genug sein, um Alterungsfaktoren zu korrigieren, um das System im geeichten Zustand zu halten.

Während diese niedrige Verstärkung eine ausgezeichnete Ruhe-Korrektur liefert, ist sie für Einschwingvorgänge bzw. Sprungantworten viel zu klein,

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bei denen eine relativ große Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses unverzüglich benötigt wird oder bei denen die Betriebsbedingungen die Brennstoffanforderungen sehr weit vom ursprünglichen Arbeitspunkt entfernt haben.

Folglich verwenden viele gegenwärtige O_-Regelungssysteme einen Ver-Stärkungsfaktor, der geringer (langsamer) ist, als er für flüchtige Vorgänge benötigt wird und größer (schneller), als er für einen eingeschwungenen Zustand wünschenswert ist. Dies ist keine Lösung des Problems, sondern nur ein Kompromiß zwischen dem was wünschenswert ist und dem was als betriebsfähiges System angesehen wird.

In der US-PS 3.782.347 ist ein System beschrieben, das versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, daß die Integrationsgeschwindigkeit des Reglers von einer festen Geschwindigkeit zu einer schnelleren festen Geschwindigkeit umgeschaltet wird, in Abhängigkeit von dem O -Sensor, wobei der Regler für eine vorgegebene Zeitdauer in einem Zustand bleibt. Dieses System wird bei kleinen flüchtigen Vorgängen bzw. Übergängen, die außerhalb des Zeitsteuerbereiches liegen, überschwingen, aufgrund der hohen Verstärkungsrate, zu der es umschaltet, wenn die Zeitdauer verstrichen ist. Es kann mehrere Zyklen dauern, bis das System im ungünstigsten Zustand zum stabilen Gleichgewicht zurückfindet, aufgrund der Verstärkungskorrektur in einer Richtung.

Ein weiteres System, das in der US-PS 3.831.564 beschrieben ist, ändert die Verstärkungsrate des Integralreglers in Abhängigkeit von einem Betriebsparameter der Maschine. Allerdings erlaubt dieses System nicht, daß das O -Regelungssystem zu einem Gleichgewichtszustand zurückkehrt, wenn einmal ein ein vermuteter flüchtiger Übergang korrigiert wurde und es kann verursachen, daß die Verstärkungsfaktoren und die Einflußpegel

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mit einer glatten bzw. runden Betriebsweise des Systems inkompatibel werden. Weiterhin liefert dieses System keinen hohen Verstärkungsfaktor bei einem niedrigen Pegel der Regelungsvariablen, was erforderlich sein kann. Dieses System ist bei Verzögerungen, bei denen der Ansaugabsolutdruck signifikant abfällt, nicht von Vorteil.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Regelungssystem zu schaffen, das eine schnellere Antwort auf flüchtige Vorgänge liefert, ohne daß Uberschwinger bei dem gewünschten Übergangspunkt auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung schafft also ein Regelungssystem zur Regelung des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine. Das erfindungsgemäße Regelungssystem schafft einen Integralregler, dessen Systemverstärkung proportional dem Fehler des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ist. Das Regelungssystem enthält eine Beeinflussungseinrichtung für den Integralregler, die diesen entsprechend dem Systemfehler beeinflußt. Ist der Systemfehler groß und der Regler stellt fest, daß große Korrekturen benötigt werden, so wird der Einfluß des Integralreglers entsprechend einem funktioneilen Steuergesetz so lange vergrößert, bis er auf einem maximalen Wert ist. Bei Fehlern, die kleiner sind oder innerhalb des Bereiches eines eingeschwungenen Zustandes (steady state) sind, wird der Einfluß des Reglers verringert, bis er auf einem minimalen Wert ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Sys tem fehler in dem Maße erfaßt, wie die Größe der Integralreglerspannung von einem Bezugspegel entfernt ist. Je größer der Absolutwert der Integral-

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re gier Spannung ist, desto größer wird der Einflußpegel und desto größer der Verstärkungsfaktor. Folglich werden flüchtige Übergänge oder Fehler bei negativen oder positiven Schwingungen des Integralreglers schnell korrigiert, ohne übermäßige Überschwinger.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Größe der Änderungsgeschwindigkeit eines Maschinenbetriebsparameters, der auf das Luft/Brennstoff-Verhältnis bezogen ist, als Systemfehler erfaßt. Die Grösse der Ände rungs geschwindigkeit des Betriebsparameters, der auf das Luft/Brennstoff-Verhältnis bezogen ist, ist ein Maß bzw. eine Vorhersage des Änderungsbetrages, den der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler auszuführen hat. Weiterhin ist diese Größe ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der die Änderung ausgeführt werden soll. Die Erfassung des Systemfehlers in dieser Art schafft eine einfache und wirksame Einrichtung, um das O Regelungssystem an flüchtige Vorgänge bzw. Übergänge anzupassen. Diese zweite Ausführungsform der Erfindung kann in Kombination mit dem ersten Ausführungsbeispiel oder unabhängig davon angewandt werden. Wird sie in Kombination angewandt, so wird der Regler in der Lage sein, Übergänge, die nicht vom Fahrer verursacht sind, adäquat unter der Regelung des ersten Ausführungsbeispieles auszuführen und das System wird weiterhin mittels des zweiten Ausführungsbeispieles schnell auf flüchtige Übergänge antworten, die Beschleunigungen und Verzögerungen (des Fahrzeuges) enthalten.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel erfaßt einen Leerlaufzustand als speziellen Gleichgewichtszustand und modifiziert den Einfluß des Reglers, so daß eine Regelung geschaffen wird, ohne daß übermäßige Drehmomentschwankungen in dem System auftreten.

Zusammengefaßt schafft die vorliegende Erfindung ein Regelungssystem

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zur Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine, das einen Luft/Brennstoff-Verhältnis -Steuerkreis enthält, an dessen grundlegendes Impulsbreitensteuersignal eine Korrektur mit geschlossener Regelschleife angelegt wird, wobei die Korrektur mit geschlossener Regelschleife auf einem 2-Pe gel-Ums ehalten eines Sauerstoffsensors basiert, der einen im wesentlichen stöchiometrischen Zustand des Auspuffgases der Verbrennungskraftmaschine feststellt, wobei das System durch einen Integralregler ausgeführt ist, der auf das Umschalten des Auspuffgassensors anspricht, um das Luft/Brennstoff-Verhältnis bei einem Pegel des Sensors zu vergrößern und das Luft/Brennstoff-Verhältnis bei einem anderen Pegel zu verkleinern, wobei die von dem Integralregler entwickelten Grenzkurvenschwingungen modifiziert werden, indem der Einfluß und der Verstärkungsfaktor des Reglers vergrößert wird, als Funktion des Abstandes des Systems von einem Bezugspunkt, so daß das System schnell und weich auf flüchtige bzw. schnelle Zustandsänderungen anspricht.

Das vorliegende System liefert somit eine Verstärkung bei Gleichgewichtszuständen, die mit ruhigen Zuständen bei relativ konstanter Geschwindigkeit und Last kompatibel ist. "Weiterhin schafft die Erfindung eine Gleichgewichts-Leerlauf-Beeinflussung, die einen geschlossenen Regelkreis bildet.

Weiterhin wird bei der Erfindung der Fehler des Luft/Brennstoff-Verhältnisses dadurch gemessen, daß die Differenz zwischen dem Absolutwert der Integralreglerspannung und einem Bezugspegel oder einem fehlerfreien Zustand gemessen wird.

Weiterhin wird bei der Erfindung der Fehler des Luft/Brennstoff-Verhältnisses dadurch gemessen, daß der Absolutwert der Änderungsgeschwindigkeit eines Maschinenparameters, der auf das Luft/Brennstoff-Verhältnis

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bezogen ist, gemessen wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Regler für das Luft/Brennstoff-Verhältnis, der entsprechend d'er vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;

Fig. Z ein detailliertes schematisches Schaltbild eines Schaltkreises, bei dem die Blöcke des gestrichelten Bereiches der Fig. 1 und ihre Wechselwirkungen dargestellt sind;

Fig. 3 bis 5 Diagramme der Systemregelungsgesetze bzw. -Vorschriften für den in Fig. 1 dargestellten Einfluß-Modifikations-Schaltkreis;

Fig. 6 ein Diagramm der Integralreglerspannung zur Korrektur der Steuervorschrift des in Fig. 1 dargestellten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Reglers;

Fig. 7 ein Diagramm der Integralreglerspannung zur Korrektur der Steuervorschrift des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Reglers, der in Fig. 1 dargestellt ist, während Leerlaufzuständen; und

Fig. 8 ein Diagramm der Aus gangs spannung des in Fig. 1 dargestellten O -Sensors auf der gleichen Zeitbasis wie in Fig. 6.

Fig. 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler 14. Dieser Regler 14 enthält einen elektronischen Rechner, der eine Steuervorschrift für die Betriebsparameter der Ver-

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brennungskraftmaschine verwendet und hieraus ein Impulsbreitensignal berechnet. Ein solcher elektronischer Rechner ist in der US-PS 3.734. beschrieben.

Das Aus gangs signal des Luft/Brennstoff-Verhältnis -Regle rs 14 wird dazu verwendet, eine Vielzahl von magnets pulenbetätigten Brennstoff-Ein spritz-Ventilen einer Brennstoff-Einspritz-Einrichtung 12 zu treiben, und zwar über die elektronischen Impulsbreitensignale, die über Leitungen 21 zugeführt werden. Die Öffnungszeiten der Einspritz-Einrichtungen und folglich die Menge des zugeführten Brennstoffes wird durch die Dauer der Treiber-Impulse von dem Regler überwacht.

Es kann irgendeine Zahl von Betriebsparametern der Maschine erfaßt werden, um die benötigte Brennstoffmenge zu berechnen, jedoch wird allgemein die Geschwindigkeit bzw. Drehzahl eines Drehzahlsensors 16, die über eine Leitung 18 übertragen wird und der Ansaugabsolutdruck (MAP) von einem Drucksensor 20, der in das Ansaugrohr der Maschine 10 eingesetzt ist, wobei dieser Druck über einen Leiter 22 übertragen wird, verwendet. Diese Parameter werden kombiniert, um eine Annäherung der zur Maschine gelieferten Luftstrommenge zu erhalten. Weitere Parameter, wie z. B. die Temperatur eines Temperatursensors 24 (Luft und Wasser), die über eine Leitung 26 übertragen wird, kann in vorteilhafter Weise ebenfalls verwendet werden.

Die Grundeichung des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Reglers 14 ist so, daß eine Brennstoffmenge geliefert wird, die ein stöchiometrisches Verhältnis vorsieht und folglich eine gute Wirtschaftlichkeit und geringe Emissionen der Maschine 10 schafft, wenn ein katalytischer Konverter angewandt wird. Die Grundeichung ist eine Kombination aus Drehzahl und Ansaugabsolutdruck, die mit der Temperatur korrigiert ist und ergibt eine im we-

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sentlichen geschlossene Berechnung des Luftmassenstromes, aus dem die benötigte Brennstoffmenge für das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis berechnet wird, die in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses auftritt.

Es können weitere Parameter kombiniert werden, um spezielle Zustände zu erfassen, wie z.B. das Anlassen der Maschine, bei dem ein fettes Luft/ Brennstoff-Verhältnis benötigt wird, damit die Maschine rund läuft, ein Kaltlaufbetrieb, wenn die Maschine noch nicht auf der Nenn.-Betriebs-Temperatur ist oder eine Höhenkompensation. All diese gemessenen Betriebs parameter können in dem Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler 14 kombiniert werden, um eine angemessen genaue Berechnung der benötigten Brennstoffmenge zu erhalten, um das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis unter dem Einfluß des Steuerkreises aufrecht zu erhalten.

Ein.Analogrechner dieser Art ist ausführlicher in der US-PS 3.734.068 beschrieben.

Wenn allerdings das System zu altern beginnt oder mechanischer Verschleiß bewirkt, daß der Füllungsgrad bzw. volumetrische Wirkungsgrad sich verändert, so wird die Eichung mit offenem Steuerkreis keine ausreichend genaue Berechnung für die Anforderungen der Emissions regelung liefern. Folglich wurde generell zu der Korrektur mit offenem Steuerkreis ein geschlossenes Regelsystem 28 vorgesehen.

Ein Beispiel eines geschlossenen Brennstoff-Regelungs-Systems, das einen O -Sensor verwendet, ist in der US-PS 3.815.561 beschrieben.

Das vorliegende Korrektursystem 28 mit geschlossener Regelschleife enthält einen Sauerstoffsensor 30, der in dem Aus puff sys tem der Maschine 10

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angeordnet ist, um den Sauerstoffgehalt zu erfassen. Der Sauerstoff sens or 30 ist allgemein eine Messeinrichtung, die ein Signal abgibt, das eine Aussage dafür ist, ob das Auspuffgas der Maschine 10 Sauerstoff enthält oder nicht enthält, in dem die Unterschiede der Partial-Drücke zwischen dem Sauerstoffgas in dem Aus puff sy stern und einer Bezugs öffnung, die allgemein zur Atmosphäre entlüftet ist, gemessen wird. Der Sensor kann ein Zirkon-Rohr mit beschichteten Platin-Elektroden sein, wie im Stand der Technik bekannt.

Ein erster Pegel oder eine relativ hohe Spannung wird dann entwickelt, wenn der Sensor 30 bestimmt, daß wenig Sauerstoff bzw. dessen relative Abwesenheit in dem Auspuffgas vorhanden ist. Dies zeigt eine unvollständige Verbrennung oder das Vorhandensein eines fetten Gemisches an. Ein zweiter Pegel tritt dann auf, wenn der Sauerstoffsensor 30 die Anwesenheit von Sauerstoff in dem Auspuffgas der Maschine 10 feststellt. Dieser Zustand tritt dann auf, wenn die Maschinenmischung zu stark verbrannt ist oder zu mager ist. Wenn sich das Auspuffgas von einem relativen Überschuß an Sauerstoff zu einem relativen Mangel an Sauerstoff ändert, wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis von mager zu fett ändert, so tritt ein scharfer Übergang zwischen den Pegeln auf, der von einem Schwellwertkomparator 32 als stöchiometrischer Punkt erfaßt wird.

In dem bevorzugten Aus füh rungs be is pie 1 (vgl. Fig. 2), enthält der Komparator 32 einen Differentialverstärker ICl, dessen invertierender Eingang mit dem Sauerstoff sensor 30 über einen Widerstand R2 verbunden ist und dessen nicht invertierender Eingang mit dem Verbindungspunkt eines festen Widerstandes R4 und eines variablen Widerstandes R3 verbunden ist. Die Widerstände R4 und R3 liegen zwischen einer S pannungs quelle +V und Masse, wobei eine Schwellwertspannung an ihrem Verbindungspunkt erscheint. Der Komparator 32 erzeugt an seinem Ausgang ein relativ niedri-

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ges Signal, wenn der Sensorspannungspegel oberhalb der Schwell werts pan nung ist und ein relativ hohes Signal, wenn die Sensorspannung unter der Schwellwertspannung ist. Fig. 8 zeigt ein Diagramm des Kurvenverlaufes des Ausganges des Sauerstoffsensors 30 wobei die gestrichelte Linie dieser Figur die Schwellwertspannung darstellt. Die Änderungen dieses Komparatorpegels werden dann direkt einem Integralregler oder primären Integrierer 34 eingegeben, der eine charakteristische Anstiegsgeschwindigkeit (ramp rate) hat. Der primäre Integrierer 34 (vgl. Fig. 2) enthält einen integrierenden Verstärker IC2, dessen nicht invertierender Eingang mit Masse und dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des Komparators 32 über einen Widerstand R6 verbunden ist. Ein integrierender Kondensator C2 ist zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Verstärkers IC2 verschaltet.

Wenn der Komparator 32 auf einem Pegel, beispielsweise auf hohem Pegel ist, so wird die Aus gangs spannung des Integrierers 34 in einer Richtung linear verlaufen, was die zur Maschine gelieferte Brennstoffmenge vergrößert. Ist der Komparator 32 auf dem anderen Pegel, beispielsweise dem niedrigen Pegel, so wird der Integrator umschalten und linear in einer solchen Richtung verlaufen, daß die zur Maschine gelieferte Brennstoffmenge verringert wird. Die Vergrößerung oder Verringerung der zur Maschine gelieferten Brennstoffmenge wird durch Verlängerung oder Verkürzung des Impulsbreitens ignales des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Reglers 14 in Übereinstimmung mit der Integral regler spannung veranlaßt.

Der Integralregler 34 wird folglich eine Grenzkurvenschwingung um den stöchiometrischen Wert ausführen, wie er für diesen Systemtyp charakteristisch ist. Die Schwingungsfrequenz ist eine Funktion der Transportnacheilung des gesamten Systemes und liegt allgemein bei Αχ . ·ρ ist hierbei die Zeit, die eine durch den Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler geänderte

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B renns toff ladung benötigt, zu dem O -Sensor zu gelangen und die benötigt wird, bis dies der Elektronik mitgeteilt wird.

Ein Integralregler dieser Art weist weiterhin eine Wirksamkeitsgrenze bzw. einen Einfluß auf, der diejenige Spitzenamplitude ist, die die Integ riererspannung während tier Schwingung erreicht. Allgemein basiert dies für eine Soll-Zeitnacheilung bzw. für T nur auf dem Verstärkungsfaktor des Integrierers. Allerdings ändert sich die Einfluss grenze mit der Änderung von ■£, wie z.B. wenn sich die Drehzahl ändert, da die Trans portnacheilung von der Geschwindigkeit abhängt. Schließlich ist die Grenzkurve

sen

eine Funktion des maximalen Spannungsbereiches innerhalb des/der Integrierer um beide Seiten des stöchiometrischen Bezugspunktes schwingen kann. Folglich sollte der Integrierer innerhalb seines maximalen Spannungsbereiches gehalten werden und für die Geschwindigkeit kompensiert werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist dem Integralregler ein Einfluß Modifikations-Schaltkreis 36 hinzugefügt, der eine Einfluß regelung für eine optimalere Betriebsweise für die Korrektur mit geschlossener Regelschleife für den Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler 14 schafft. Der Einfluß-Modifikations-Schaltkreis 36 empfängt über eine Leitung 35 ein Eingangssignal von dem Integrierer 34, das eine herkömmliche Integralreglerspannung ist, die in Abhängigkeit von Pegeländerungen des O -Sensors erzeugt wurde.

Der Einfluß-Modifikations-Schaltkreis 36 arbeitet so, daß er ein Regelungsgesetz erzeugt, das den Beeinflussungspegel der Integralregle rs pannung im Hinblick auf die funktioneile Beschreibung des Regelungsgesetzes regelt und darauf folgend ein modifiziertes Regelungs signal zu dem Luft/ Brennstoff-Verhältnis-Regler 14 ausgibt, um die Menge des zur Maschine 10 gelieferten Brennstoffes in Übereinstimmung damit zu korrigieren.

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In einer zweiten Ausführungsform empfängt der Einfluß-Modifikations-Schaltkreis 36 ein Eingangssignal von einem Detektor für flüchtige Übergänge 40 über eine Leitung 44. In diesem speziellen Ausführungsbeispiel empfängt der Detektor für flüchtige Übergänge 40 ein Eingangssignal von dem Ansaugdrucksensor 20 und dem Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitssensor 16. Ein Drosselklappenstellungssensor 29 liefert ein Aus gangs signal, das ebenfalls zu dem Detektor 40 für flüchtige Übergänge und zu einem Leerlauf-Detektor-Schaltkreis 38 geliefert wird, der ein Eingangssignal zu dem Einfluß-Modifikations-Schaltkreis liefert. Der Detektor 40 für flüchtige Übergänge (vgl. Fig. 2) enthält einen Differenzierverstärker IC4, dessen nicht invertierender Eingang mit Masse und dessen invertierender Eingang über einen Kondensator C6 und einen Widerstand R22 mit einem E in gang s an Schluß verbunden ist, an den die verwendeten Eingangsvariablen angelegt werden. Ein Kondensator C8 und ein Widerstand R26 sind zwischen den Ausgang und den Eingang des Verstärkers IC4 parallel geschaltet. Der Detektor 40 für flüchtige Übergänge bildet einen Differenzierer erster Ordnung, der eine Ableitungsfunktion für jegliche der verwendeten Eingangsvariablen liefert. Folglich ist der Ausgang des Detektors 40 für flüchtige Übergänge die zeitliche Ableitungsfunktion erster Ordnung, die in Fig. 1 als 0, P und UPM dargestellt sind.

Das Regelungsgesetz für den Einfluß-Modifikations-Schaltkreis ist in Fig. dargestellt, wo die primäre Integriererverstärkung grafisch als Funktion der Integriererspannung dargestellt ist. Es ist zu sehen, daß in der Nähe der Bezugsspannung bzw. des stöchiometrischen Punktes ein Band bzw. Bereich AB vorhanden ist, in dem die Verstärkung des primären Integrierers konstant und relativ niedrig ist (Wert CB). Diese Verstärkung wird dazu verwendet, ein schmales Einflußband während stabiler, eingeschwun-

bei

gener Zustände, wie z. B/ konstantenLasten und Geschwindigkeiten zu liefern.

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Für einen Betrieb außerhalb des Spannung s be reiches bzw. Spannungsbandes AB, sowohl nach positiven wie negativen Werten, ist die Verstärkung des primären Integrierers eine Funktion des Absolutwertes der sich vergrößernden Integralreglerspannung. Hierdurch wird ein System geschaffen, bei dem die Verstärkung umso höher wird, je weiter der Integrierer von dem Bezugs- oder stöchiometrischen Punkt entfernt ist, bis die Verstärkung ein Maximum oder die volle Verstärkung erreicht hat, wie sie durch den Integrierer vorgesehen ist. Das System wird die Verstärkung adaptiv von einem Minimum zu einem Maximum ändern, in Abhängigkeit von dem Abstand von dem Bezugswert.

Folglich wird das System flüchtige Übergänge bzw. Sprünge, die einen beträchtlichen Abstand von dem Bezugspunkt haben, schnell korrigieren, jedoch wird dieses System keine Uberschwinger verursachen und während des Prozesses instabil werden, da die Verstärkung verringert wird, je näher sich die Integrier er spannung zu dem Bezugswert bewegt. Die Verstärkung wird hierbei so lange verringert, bis sie zu der relativ niedrigen konstanten Verstärkung des Gleichgewichtsbandes kommt. Negative Abweichungen werden in identischer Weise behandelt, entsprechend dem Spiegelbild des Diagramm.es für die positiven Abweichungen, das in Fig. 3 gezeigt ist.

In Fig. 4 ist gezeigt, daß ein schneller Übergang, der durch eine vom Fahrer bewirkte Änderung veranlaßt ist, ebenfalls durch eine Regelung korrigiert werden kann. Einer der häufigsten allgemeinen schnellen Übergänge ist beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine auf dem Automobilbereich eine Beschleunigung oder eine Verzögerung. Es ist bekannt, daß ein Maß für die Übergänge, die von den Fahrern verursacht werden, allgemein dadurch erkannt werden kann, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Drosselklappe bezogen auf die Zeit erfaßt wird, oder, wie in Fig. 5, die Ände-

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rungs geschwindigkeit des Ansaugdruckes in der Zeit. Wenn eine hohe Änderungsgeschwindigkeit eines dieser Übergänge erfaßt wird, so sollte der Verstärkungsfaktor des Integrierers vergrößert werden, so daß das System dem Übergang schnell folgen kann. Wenn jedoch der Übergang kompensiert worden ist, beispielsweise, wenn die Änderungsgeschwindigkeit relativ langsam wird, so sollte die Integriererverstärkung zurückverringert werden zu dem Regelungspegel des Gleichgewichtszustandes.

In ähnlicher Weise kann bei einer Änderung des Ansaugkrümmerdruckes

nicht nur die Anforderung einer vom Fahrer verursach

sondern auch

ten Beschleunigung oder Verzögerung/eine geringe Änderung auf diese Weise erfaßt werden, wobei eine relativ hohe Änderungsgeschwindigkeit des Ansaugdruckes einen hohen Integrierereinflußpegel bzw. Verstärkungsfaktor verursachen wird und eine niedrige Ände rungs geschwindigkeit die Integriererverstärkung auf einen wesentlich niedrigeren Pegel verringern wird.

Diese drei Variablen, die aus der Integriererspannung, der Geschwindigkeit der Änderung des Ansaugdruckes und der Geschwindigkeit der Änderung des Drosselklappenwinkels bestehen, können in Kombination oder getrennt verwendet werden, um die Integriererverstärkung zu regeln, wie in Fig. 6 dargestellt.

In Fig. 6 ist die Aus gangs spannung des Modifikations-Schaltkreises dargestellt, die die Eingangs spannung für den Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler zur Verlängerung oder Verkürzung der Brennstoffimpulsbreite und folglich zur Veränderung des Luft/Brennstoff-Gemisches der Maschine 10 ist. Der erste Abschnitt BB zeigt, daß ein Gleichgewichtszustand vorhanden ist und daß die Integriererregelspannung innerhalb der Gleichgewichtszustand-Schwellwert-Grenzen ist und daß die Integriere rs pannung auf einem

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niedrigen Einflußpegel mit einer relativ niedrigen Integrations geschwindigkeit ist. Beim Punkt P ist nun ein flüchtiger Übergang oder irgendein anderer Zustand aufgetreten, der das System von dem Bezugspegel entfernt hat und der Verstärkungsfaktor wird vergrößert, wie es der gekrümmte Teil der Kurve anzeigt, zu dem das System erneut schaltet, wenn der O-Sensor bei P ist und wonach der Verstärkungsfaktor abfällt, wenn die In-

Ct

te gral regler spannung den Bezugswert erneut erreicht.

Die minimale Steilheit des Integrierers ist mit S dargestellt und die maximale mit S . Die Integriererverstärkung wird zwischen diesen beiden Steilheiten modifiziert, um schnell und ohne Überschwinger auf schnelle Übergänge zu antworten. Die Pegel BC und BE stellen die maximal möglichen Integriererabweichungen dar und die Verstärkung wird einen maximalen Wert S_ erreichen, bevor diese Pegel erreicht sind. Der Punkt P zeigt, wie der Integrierer den Bezugswert von einem maximalen Wert S erreicht und danach zu dem minimalen Wert S abfällt, wenn das System sich der

Schwellwertgrenze BB annähert.

Aus der nächsten Figur, der Fig. 7 ist zu sehen, daß Gleichgewichtszustände oder Abweichungen unterhalb des Schwellwertpegels einen etwas stabileren Einflußpegel BB erzeugen, innerhalb dessen die Grenzkurvenschwingungen ungefähr konstant bleiben. Allerdings wird für einen bestimmten Zustand, wie z. B. den Leerlauf zustand, der Einflußpegel verringert, um zu ermöglichen, daß die Maschine bei niedrigen Drehzahlen ruhiger und ohne Drehmomentschwankungen oder Rauhigkeiten läuft, wie es durch das schmalere Einflußband BD dargestellt ist.

Im folgenden wird die Leerlauf-Einfluß-Regelung im Zusammenhang mit Fig. 2 ausführlicher erläutert. Das detaillierte Schaltbild der Fig. 2 zeigt einen Le erlauf detektor, der aus einem Differentialverstärker IC3 besteht,

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an dessen nicht invertierenden Eingang über die Verbindung eines Paares von Vorspannwiderständen R16 und Rl7 ein Schwellwertpegel errichtet ist. Diese Widerstände sind zwischen einer Quelle einer positiven Spannung +V und Masse verbunden. Der invertierende Eingang des Verstärkers IC3 ist über einen Eingangswiderstand R12 und eine Leitung 11 mit dem Drosselklappensensor 29 verbunden. Der Verstärker IC3 ist weiterhin mit einem Verriegelungswiderstand R14 versehen, der zwischen den Ausgang und den nicht invertierenden Eingang geschaltet ist. Der Drosselklappenstellungssensor liefert eine variable Spannung in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe, wobei diese Spannung einen niedrigeren Pegel hat, wenn die Drosselklappe gerade geschlossen ist und eine höhere Spannung, wenn die Drosselklappe voll offen ist. Bei einem bestimmten Punkt wird die Spannung des Drosselklappenstellungssensor unterhalb der Schwellwertspannung fallen, die an dem nicht invertierenden Eingang des Verstärkers IC3 anliegt und der Verstärker wird eine geschlossene Drosselklappe feststellen, was eine Anzeige für einen Leerlaufzustand ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Ausgang des Verstärkers IC3 auf relativ hohen Pegel gehen und eine leitende Einrichtung T4 über deren Steuerleitung einschalten.

Der Einsatz der Einrichtung T4 wird eine leitende Einrichtung T2 abschalten, die normalerweise über eine Vorspannung an ihrer Steuerelektrode eingeschaltet ist. Diese Vorspannung stammt von einem Widerstand RIO, der mit einer positiven Spannungsquelle +V verbunden ist. Das Abschalten der leitenden Einrichtung T2 wird einen Widerstand R8 in den Ausgangsschaltkreis des Integrierverstärkers IC2 hinzufügen und folglich den Einflußpegels des Integrierers in Abhängigkeit von dem Wert des Widerstandes R8 verringern. Bei Spannungen des Drosselklappenstellungssensors oberhalb des Schwellwertes des Verstärkers IC3 ist der Ausgang des Verstärkers auf niedrigem Pegel und die leitende Einrichtung T2 überbrückt den Widerstand R8 und sorgt dafür, daß der Einflußpegel des Ausganges

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des Integrierverstärkers ICE nicht abgeschwächt wird.

Im folgenden wird die detaillierte Schaltung des Einfluß-Modifikations-Schaltkreises im Zusammenhang mit Fig. 2 ausführlich erläutert. In dieser Figur ist der Modifikations-Schaltkreis dargestellt, der einen Absolutwerterfassungsschaltkreis 70 enthält mit einem Bezugswert und einem Spannungsmultipliziersdi altkreis 72, der mit einem Oszillatorschaltkreis 74 verbunden ist.

Der Absolutwerterfassungsschaltkreis 70 empfängt am Punkt A eine Regelspannung, die den Systemfehler darstellt und gibt ein Einfluß-M odifikations-Signal zu dem Multiplizierer am Punkt B, das der Absolutwert des Reglersignales abzüglich des Bezugs- oder Schwellwertes ist. Das Einfluß-Modifikationssignal regelt dann den Multiplizierer, daß er den Einflußbereich des Integrierers zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert linear in Abhängigkeit von dem Modifikationssignal verändert. Zum Verständnis der Arbeitsweise sei angenommen, daß der Absolutwertschaltkreis 70 eine Spannung V am Punkt A empfängt und diese über einen

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Widerstand R30 zu einem Knotenpunkt 80 übermittelt. Die Spannung V wird weiterhin über einen invertierenden Verstärker IC5 und einen Widerstand R38 zu dem Knotenpunkt 80 übermittelt. Der Verstärker IC5 besitzt einen Eingangswiderstand R28, der mit seinem invertierenden Eingang verbunden ist. Ein Verstärkungswiderstand R32 ist ebenfalls mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers IC5 verbunden und mit der Anode einer Diode D6, die mit ihrer Kathode mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist. Weiterhin ist eine Rückopplungsdiode D8 mit dem Ausgang des Verstärkers IC5 an ihrer Anode und mit ihrer Kathode mit dem invertierenden Eingang verbunden.

Die Widerstände R28, R30 und R32 haben den gleichen Wert und der Wider-

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*"* Cd ^D —

stand R38 hat den halben Wert der drei genannten Widerstände. Dies sorgt dafür, daß der Verstärker IC5 eine Vorwärts Spannungsverstärkung von -1 hat und am Knotenpunkt 80 über die Diode D6 und den Widerstand R38 für positive Eingangs spannungen eine Spannung von -2V liefert. Da an dem Knotenpunkt 80 noch eine Spannung von +V. liegt, ist die resultierende Spannung für eine positive Eingangs spannung am Punkt A die Differenz zwischen diesen beiden Werten, d.h. -V.. Für negative Eingangsspannungen-wird eine Spannungs -V über den Widerstand R30 an dem Knotenpunkt 80 empfangen und der invertierende Verstärker IC5 sperrt die Diode D6, so daß sie keine weitere Spannung zu dem Knotenpunkt liefern kann. Die Diode D8 wird leitend und über die negative Rückkopplung zu dem invertierenden Eingang wird die Spannungs verstärkung des Verstärkers zu Null. Folglich werden positive oder negative Spannungen zu einem Absolutwert umgewandelt.

Über einen einstellbaren Widerstand R34, der mit einem Anschluß mit dem Knotenpunkt 80 und dem anderen Anschluß an eine positive Spannungs quelle + V angeschlossen ist, wird für den Knotenpunkt 80 ein Schwellwert oder ein Bezugswert vorgesehen. Da der Wert dieser Schwelle bzw. dieses Bezugspunktes positiv ist und die Spannung an dem Knotenpunkt 80 für alle Werte der Spannung V. negativ ist, ist für beide Seiten des Regelungsgesetzes der gleiche Bezugspunkt vorhanden.

Die Spannung an dem Knotenpunkt 80 ist anschließend eine Eingangs spannung für einen invertierenden Eingang eines Verstärkers IC6, dessen Ausgang über einen Widerstand R36 mit dem Knotenpunkt 80 verbunden ist. Der Verstärker IC6 ist ein invertierender Verstärker und kann eine Verstärkung haben, die von den Verhältnissen der Widerstände R30 und R36 abhängig ist, vorzugsweise hat er jedoch eine Verstärkung von -1. Da die Eingangs spannung für den Knotenpunkt 80 für positive und negative Werte

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der Spannung an dem Punkt A gleich -V ist, führt der Ausgang des Ver-

stärkers IC6 die Spannung +V .

Dieser Absolutwert der Regelspannung wird einem nicht invertierenden Eingang eines Stromverstärkers IC7 zugeführt, der als Spannungsfolger arbeitet. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers IC7 ist über eine Diode DlO mit einem Knotenpunkt, der mit B bezeichnet ist, verbunden. Weiterhin besitzt der Verstärker einen Rückkopplungsleiter, der zwischen der Kathode der Diode DlO und dem invertierenden Eingang geschaltet ist. Folglich wird der Verstärker IC7 versuchen, einen Strom über einen Widerstand R54 zu Masse zu liefern, um die invertierenden und die nicht invertierenden Eingänge auszugleichen und den Wert der Spannung am Punkt B in Ausgleich mit dem Ausgang des Verstärkers IC6 zu bringen. Ein Widerstand R50 ist zwischen den Punkt B und eine Spannungsquelle +V geschaltet.

Die Spannung an dem Punkt B wird dem nicht invertierenden Eingang eines Verstärkers IC9 zugeführt, der an seinem invertierenden Eingang den Ausgang des Oszillators 74 empfängt und dessen Ausgang über einen Widerstand R52 mit der Spannungsquelle +V verbunden ist. Der Oszillator 74 liefert die dreieckförmige Schwingung, der ein Mittelwert oder eine Bezugsspannung eingeprägt ist. Der Oszillator arbeitet als instabiler Multivibrator mittels eines Rückkopplungswiderstandes R56, der zwischen den Ausgang eines Verstärkers ICIl und den nicht invertierenden Eingang eines Verstärkers IClO geschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers IClO ist mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers ICH über einen Widerstand R62 verbunden. Zusätzlich ist am invertierenden Eingang des Verstärkers ICH ein Zeitsteuerkondensator ClO angeschlossen, dessen anderer Anschluß mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist. Ein Rückkopplungswiderstand R58 ist mit dem Ausgang des Verstärkers IClO und

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danach mit dem nicht invertierenden Eingang dieses Verstärkers verbunden. Die Schwingung entsteht dadurch, daß der Verstärker ICH über einen Vorspannungswiderstand R60 in negativer Richtung integriert. Der Vorspannungswiderstand R60 ist mit einer positiven S pannungs quelle +V und über einen Knotenpunkt 62 und einen Widerstand R62 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers ICH verbunden. Die Spannung des Verstärkers ICH wird fortfahren, sich zu verringern, bis sie über den Verstärker ICH rückgekoppelt ist, um die Anfangs spannung an dem Knotenpunkt zu überwinden, entsprechend der Zeitkonstante des Kondensators ClO und des Widerstandes des Schaltkreises. Zu diesem Zeitpunkt wird der Verstärker ICH schalten und seine Spannung wird in positiver Richtung ansteigen, was bewirkt, daß der Knotenpunkt 82 wiederum positiver wird und nachdem die Zeitkonstante des Schaltkreises verstrichen ist, schaltet.

Die an den Verstärker IClO angelegte Schwingung wird bewirken, daß der Verstärker an manchen Punkten in die Sättigung gerät, an denen die dreieckförmige Spannung größer ist, als das variable Modifikationssignal am Punkt B. Dies bewirkt, daß ein rechteckförmiger Ausgang von dem Verstärker IC9 erscheint, der ein variables Tastverhältnis hat, das von der Spannung an dem Punkt B abhängt. Je höher die Spannung an dem Punkt B, desto länger ist die Einschaltzeit des Verstärkers IC9 und umgekehrt, je niedriger die Spannung an dem Punkt B desto länger ist die Ausschaltzeit des Verstärkers IC9.

Der Ausgang des Verstärkers IC9 ist mit den Steuerelektroden von leitenden Einrichtungen T6 bzw. TlO verbunden. Die Leistungsanschlüsse der Einrichtung T6 sind mit dem Ausgang des Integrierers über eine Einrichtung T2 verbunden bzw. über einen Widerstand R42 mit einem Anschluß eines Kondensators C4. Der andere Anschluß des Kondensators C4 ist geerdet. Die Leistungsanschlüsse der Einrichtung TlO liegen über einen

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Widerstand R40 an einer positiven Spannungs quelle V bzw. an Masse. Die leitende Einrichtung T8 ist mit ihrer Steuerelektrode mit dem 'Verbindungspunkt des Leistungsanschlusses der leitenden Einrichtung TlO und des Widerstandes R40 verbunden und mit ihren Leistungsanschlüssen mit dem Verbündungspunkt des Ausgangsleistungsanschlusses der leitenden Einrichtung T6 und des Widerstandes R42 bzw. mit Masse.

Während der Einschaltzeiten des Verstärkers IC9 ist die leitende Einrichtung T6 im eingeschalteten Zustand, wodurch der Kondensator C4 über den Widerstand R42 geladen wird. Die Einschaltzeiten des Verstärkers IC9 bewirken ebenfalls, daß die leitende Einrichtung TlO so arbeitet, daß sie die Steuerelektrode der Einrichtung T8 erdet und diese damit außer Bereitschaft setzt. Während der Ausschaltzeiten des Verstärkers IC9 arbeitet die leitende Einrichtung T8 über den Widerstand R40, der mit der positiven Spannungs quelle +V verbunden ist und entlädt den Kondensator C4 über den Widerstand R42.

Folglich ist die Spannung an dem Kondensator C4 direkt abhängig von der Proportionalität des Verhältnisses der Einschalt- und Ausschaltzeiten des Verstärkers IC9 und folglich von der Spannung an dem Punkt B.

Der Verstärker IC8 ist mit seinem nicht invertierenden Eingang mit dem Kondensator C4 an dem Knotenpunkt C verbunden und besitzt eine Rückkopplungsleitung von seinem Ausgang zu seinem invertierenden Eingang. Der Verstärker IC8 ist ein Spannungsfolger, der, wenn er mit einem Luft/ Brennstoff-Regler 14 über den Widerstand R70 verbunden ist, eine Spannung erzeugt, die ein äquivalenter Wert der Spannung an dem Kondensator C4 ist.

Es kann ein sekundärer Integrierer verwendet werden, der aus einem Ope-

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rationsverstärker IC 14 besteht, der einen erheblich geringeren Verstärkungsfaktor bzw. eine geringere Verstärkungsgeschwindigkeit und einen höheren Einflußpegel aufweist. Der Ausgang des Verstärkers IC14 ist mit einem Integrierkondensator verbunden, der mit seinem anderen Ende an dem invertierenden Eingang liegt. Der nicht invertierende Eingang ist mit Masse verbunden. Das Aus gangs signal des Verstärkers IC14 ist über einen Widerstand R68 skaliert, der mit dem Signal durch den Widerstand R70 hindurch kombiniert werden muß. Der Eingang zu dem sekundären Integrierer wird von dem Ausgang des Verstärkers IC2 über einen invertierenden Komparator IC 12 und einen Widerstand R66 geliefert. Wenn das Ausgangssignal des Integrierers 34 sich in positiver Richtung vergrößert, so wird der Verstärker IC 14 sich in positiver Richtung vergrößern bzw. integrieren und umgekehrt. Wenn der Integrierer 34 den maximalen Abweichungspegel ohne zu schalten erreicht hat, so wird der Integrierer IC14 dabei helfen, das System erneut in bekannter Weise zu zentrieren.

Alle in der Beschreibung erwähnten und in den Figuren dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

Claims

B4TENMNHÄ BROSE BROSE--

D-8023 Munchen-Pullach. Wiener Str 2: Tel iO89) 7 ^3 30 ⁷1 T"\e^v5W.'_t I4?br-.su Cables «Patentibus» München

The Bendix Corporation, Executive Offices, Bendix Center Southfield, Michigan 48 075, USA

Ihr Zeichen: p_aris f_ile 5721-A ^Ta9 13. Juni 1979

Yourref: Dater

vB/m PATENTANSPRÜCHE

Ql .^Regelungssystem zur Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regler zur Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses der Verbrennungskraftmaschine entsprechend einer Berechnung, die auf einer vorbestimmten Brennstoff-Schedule und dem Erfassen mindestens eines Betriebsparameters der Maschine beruht, und mit einem Integralregler zur Modifizierung der Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Reglers mit einem Rückkopplungskorrektursignal, wobei der Regler auf einen 2-Pegel-Aus gang eines Auspuffgas sensors anspricht, wobei der Regler das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Maschine inkrementell vergrößert, wenn der Sensor eine fette Mischung feststellt und einen ersten Pegel ausgibt, und das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Maschine inkrementell verringert, wenn der Sensor eine magere Mischung feststellt und einen zweiten Pegel ausgibt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einfluß-Modifikations-Einrichtung (36) vorgesehen ist, die den Einfluß des Integralreglers (34) zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert regelt, in Abhängigkeit von dem Absolutwert der Größe des Systemfehlers.

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2. Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leerlauf-Regelungs-Einrichtung (38) vorgesehen ist, die den Einflußpegel des Integralreglers (34) in Abhängigkeit von der Erfassung eines Leerlaufzustandes regelt.

3. Regelungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlauf-Regelungs-Einrichtung (38) folgendes enthält: einen Leerlaufdetektor (IC3), der mit dem Ausgang eines Drosselklappenstellungssensors (29) verbunden ist, wobei der Leerlaufdetektor (IC3) ein Le erlauf signal erzeugt, wenn der Drosselklappenstellungssensor (29) den Zustand einer geschlossenen Drosselklappe feststellt, und Abschwächeinrichtungen (T2, T4, R8), die mit dem Leerlaufdetektor (IC3) verbunden sind und auf das Leerlauf signal ansprechen, um den Einflußpegel zu verringern.

4. Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (40) zur Erfassung von Übergangszuständen vorgesehen ist, die den Absolutwert der Änderungsgeschwindigkeit eines Maschinenbetriebs parameters erfaßt, bezogen auf das Luft/Brennstoff-Verhältnis und die das Änderungsgeschwindigkeitssignal als Fehlersignal verwendet.

5. Regelungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einfluß-Modifikations-Einrichtung (36) folgendes enthält: einen Absolutwertdetektor (70), der positive oder negative Änderungen des Systemfehlersignales erfaßt und diese Änderungen in Absolutwerte umwandelt, einen Multiplizierschaltkreis (72), der den Absolutwert des Systemfehlersigna les empfängt und ein alternierendes Frequenz signal von einem Oszillator

und das Frequenzsignal (74), wobei der Multiplizierschaltkreis (72) das Fehlersignal/miteinander kombiniert, um einen Impuls zug mit variablem Tastverhältnis zu erzeugen, dessen Tastverhältnis von einer Funktion des Fehlersignales abhängt.

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6. Regelungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierschaltkreis (72) Regelungs-Schaltkreise (T6, T8, C4) enthält, die den Impuls zug mit variablem Tastverhältnis empfangen und das Rückkopplungskorrektursignal, um das Korrektur signal in Abhängigkeit von dem Tastverhältnis des variablen Impulszuges abzuschwächen.

7. Regelungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungsschaltkreise (T6, T8, C4) folgendes enthalten: eine Serien-Leit-Einrichtung (T6), die zwischen dem Eingang des Rückkopplungskorrektursignales und einem Kondensator (C4) verbunden ist, um den Kondensator (C4) aufzuladen, und eine Ableiteinrichtung (T8), die zwischen den Kondensator (C4) und Masse geschaltet ist, um den Kondensator (C4) zu entladen, wobei die Serien-Leit-Einrichtung (T6) und die Ableiteinrichtung (T8) abwechselnd durch den Impulszug mit variablem Tastverhältnis derart mit Energie versorgt werden, daß sich die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit der Einrichtungen (T6, T8) mit dem Tastverhältnis ändert.

8. Regelungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplizierschaltkreis (72) folgendes enthält: den Oszillator (74), der das sich ändernde Frequenzsignal als Dreieckwelle erzeugt, und Vergleichseinrichtungen (IC9), die die Größe des Systemfehlersignales mit dem sich ändernden Frequenz signal vergleichen, wobei die Vergleichseinrichtungen (IC9) einen Pegel erzeugen, wenn das Fehlersignal größer als die Dreieckwelle ist und einen zweiten Pegel erzeugen, wenn die Dreieckwelle größer als das Fehlersignal ist.

9. Regelungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (70) zur Erfassung des Absolutwertes Einrichtungen (R34) enthalten, die einen Schwellwert liefern, wobei das Fehlersignal den Schwellwert überschreiten muß, bevor der Absolutwert des Signales erzeugt wird.

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ΙΟ. Regelungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (40) zur Erfassung von Übergangs zuständen einen Differenzierer enthält, der eine Spannung empfängt, die einem Betriebsparameter entspricht und sich mit ihm ändert, wobei der Betriebsparameter entweder die Drosselklappenstellung, der Ansaugabsolutdruck, die Drehzahl der Maschine oder eine Kombination dieser Größen ist.

11. Regelungssystem nach Ans pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Fehlersignales gemessen wird, in dem Maße, wie der Absolutwert der Größe des Rückkopplungskorrektursignales von einem Bezugswert entfernt liegt.

12. Regelungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leerlaufdetektor flC3) einen Komparator (IC3) enthält, der einen Eingang von dem Drosselklappenstellungssensor (29) empfängt, der ein Stellungssignal enthält, das eine variable Spannung darstellt, die bei geschlossener Drosselklappe ihre minimale Amplitude und bei offener Drosselklappe ihre maximale Amplitude aufweist, wobei der Komparator (IC3) als zweiten Eingang eine Schwellwerts pannung empfängt und das Leerlauf signal erzeugt, wenn das Stellungssignal kleiner als die Schwellwertspannung ist.

13. Regelungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächeinrichtungen (T2, T4, R8) folgendes enthalten: eine Serienimpedanz (R8), die zwischen den Eingang des Rückkopplungskorrektursignales und den Luft/Brennstoff-Verhältnis-Regier (14) geschaltet ist, und eine leitende Einrichtung (T2), die parallel zu der Serienimpedanz (R8) geschaltet ist, wobei die leitende Einrichtung (T2) durch das Leerlaufsignal so überwacht wird, daß die leitende Einrichtung (T2) eingeschaltet ist und die Serienimpedanz (R8) überbrückt, wenn das Leerlauf signal nicht vorhanden ist und wobei die leitende Einrichtung (T2) abgeschaltet ist und

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bewirkt, daß die Serienimpedanz (R8) das Korrektursignal abschwächt, wenn das Leerlaufsignal vorhanden ist.

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