DE3017528A1 - Regelsystem fuer das luft/treibstoffverhaeltnis bei einem verbrennungsmotor mit zuluftsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelsteuerung für das Luft/ Treibstoffverhältnis bei einem Verbrennungsmotor.·

Verschiedene Luft/Treibstoffverhältnis-Regelgeräte mit geschlossener Schleife sind zur Verwendung mit Verbrennungsmotoren bekannt, um das Gemisch aus Luft und Treibstoff so einzustellen, daß ein vorbestimmtes Verhältnis erreicht wird, beispielsweise das stöchiometrische Verhältnis, in Abhängigkeit von erfaßten oxidierenden oder reduzierenden Zuständen der Abgase des Motors. Typischerweise sind diese Regelgeräte einzeln oder in Verbindung mit der Anordnung, in der das Luft/Treibstoffgemisch gebildet wird, sowohl in fetter wie auch in magerer Gemischrichtung in ihrer Einstellfähigkeit begrenzt. Beispielsweise kann ein Regelgerät eine maximale Nachstellung der Größe des Luft/Treibstoffverhältnisses von vier Einheiten bewirken. Diese Einstellbandbreite wird typischerweise als der "Regelbereich" des Regelsystems bezeichnet.

Allgemein reicht der Regelbereich eines Regelgeräts mit geschlossener Schleife aus, um das Luft/Treibstoffverhältnis unter den meisten Betriebsbedingungen .des Motors auf den erforderlichen Wert einzuregeln. Manche Anordnung zur Bildung des Luft/Treibstoffgemisches besitzen jedoch Eigenschaften, die bei bestimmten Betriebsbedingungen im wesentlichen fette Luft/TreibstoffVerhältnisse ergeben. In Abhängigkeit von einem erfaßten fetten Verhältnis stellt die Regeleinrichtung die Anordnung zur. Bildung des Gemisches in magerer Richtung nach und kann bei extremen Zuständen die Grenze des Regelbereichs in Abmagerungsrichtung erreichen. Wenn diese Grenze erreicht ist, kann das Regelgerät nicht weitere Regelvorgänge ausführen, um das Gemisch auf das erwünschte oder erforderliche Luft/Treibstoffverhältnis nachzustellen. Beispielsweise kann bei einem Vergaser mit einer Leerlaufund einer Hauptdüse im Leerlauf ein typischerweise fettes

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Luft/Treibstoffgemisch dem Motor bei Kaltlaufzuständen zugeführt werden. Während des Kaltlaufes stellt der'Regler mit geschlossener Schleife den Vergaser in magerer Richtung nach und kann unter gewissen Umständen die Mager-Bereichsgrenze für Regler und Vergaser erreichen.

Um zu verhindern, daß die Regeleinrichtung die magere Regelbereichsgrenze erreicht und dabei die Regelungsfähigkeit einbüßt, ist erfindungsgemäß eine Luftzumischung zu dem Luft/ Treibstoffgemisch in Strömungsrichtung vor dem Abgassensor vorgesehen, unabhängig von der Anordnung zur Bildung des Luft/Treibstoffgemisches, wie dem Vergaser, um so das durch den Abgassensor erfaßte Luft/Treibstoffverhältnis zu erhöhen. Die Regeleinrichtung antwortet dann auf den erfaßten Zuwachs des Luft/Treibstoffverhältnisses dadurch, daß die Nachstellung "des Luft/Treibstoffverhältnisses in magerer Richtung verringert wird, und dadurch wird ein Betrieb an der mageren Regelbereichsgrenze vermieden und im Endeffekt der Regelbereich in Abmagerungsrichtung vergrößert.

Zusätzlich kann die Leerlaufdüse oder die Leerlaufeinrichtung bei einem Vergaser typischerweise bei Kaltlauf ein Gemisch ergeben, das wesentlich fetter als das durch die Haupt-Treibstoffmeßeinrichtung gelieferte Gemisch ist. Infolge dessen ist die Größe der Regelnachstellung in Abmagerungsrichtung beim Betrieb der Leerlaufmeßeinrichtung zur Erzielung eines vorbestimmten Luft/Treibstoffverhältnisses wesentlich größer, als es während des Betriebs der Hauptmeßeinrichtung erforderlich ist. Damit ergibt sich dann, wenn der Betrieb des Vergasers von Leerlauf auf Teillast wechselt, ein im wesentlichen mageres Gemisch durch die Hauptzumeßeinrichtung infolge des Wertes der zu dieser Zeit vorhandenen Regelnachstellung, die anhält, bis die Regeleinrichtung das Luft/ Treibstoffverhältnis wieder auf den vorbestimmten Wert nachstellt. Diese Abweichung des Luft/Treibstoffverhältnisses in Abmagerungsrichtung kann ein unerwünschtes Motorverhalten erzeugen.

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Die erfindungsgemäße Luftzumischung bewirkt weiter eine Verringerung des Unterschiedes zwischen den Nachstellungen, die durch die Leerlauf- und die Haupt-Zumeßeinrichtungen erforderlich werden, um damit diese'erwähnte Abweichung in Abmagerungsrichtung möglichst klein zu halten, und das geschieht dadurch, daß das Hinzufügen oder Zumischen von Luft zu dem Luft/Treibstoffgemisch in Strömungsrichtung vor dem Abgassensor nur dann erfolgt, wenn die Leerlauf-Zumeßeinrichtung in Betrieb ist. Wenn die Nachstellung des Luft/Treibstoffverhältnisses in Abmagerungsrichtung in Abhängigkeit von einem wesentlich fettem Gemisch, das durch die Leerlauf-Treibstoffzumeßeinrichtung erhalten wird, einen vorbestimmten Wert annimmt, wird dem Luft/Treibstoff-

Luft/ gemisch weitere Luft zur Erhöhung des TreibstoffVerhältnisses zugeführt, um dadurch die Größe der Nachstellung in Abmagerungsrichtung des Regelgeräts auf einen Wert zu begrenzen, der näher an der zum Nachstellen der Haupt-Treibstoffzumeß-

erforderliehen Große einrichtung auf das vorbestimmte Luft/Treibstoffverhältnis/ liegt. Wenn danach von der Leerlauf- zur Haupt-Treibstoffzumeßeinrichtung gewechselt wird, wird die Luftzumischung beendet und die Nachstellung der Haupt-Treibstoffzumeßeinrichtung liegt im wesentlichen bereits im. erforderlichen Bereich.

Es ist damit allgemeines Ziel der Erfindung, eine Luft/ Treibstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung mit geschlossener Regelschleife zu schaffen, deren Regelbereich in Abmagerungsrichtung wirksam vergrößert wird, wenn die Regelnachstellung in die Nähe der Mager-Nachstellbereichsgrenze kommt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine Luft/ Treibstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung mit geschlossener Schleife zu schaffen, bei der die Nachstellung der das Luft/Treibstoffgemisch bildenden Anordnung in Abmageruhgsrichtung verkleinert wird, wenn die Nachstellung einen vorbestimmten Maximalwert erreicht, und zwar durch Zumischen

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von Luft zu dem Luft/Treibstoffgemisch in Strömungsrichtung nach der Gemischbildungsanordnung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein System entsprechend den erwähnten Zielen zu schaffen, bei dem die Größe der Nachstellung in Abmagerungsrichtung verringert wird, wenn die Abmagerungs-Nachstellung eine vorbestimmte Größe erreicht, in^dem an einer in Strömungsrichtung vor einem Abgassensor gelegenen Stelle Luft zu dem Luft/ Treibstoffgemisch zugefügt wird, unabhängig von dem Gerät zur Bildung des Luft/Treibstoffgemisches.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit einem erfindungsgemäßen Regelsystem,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführung des

Regelsystems nach Fig. 1 zur Regelung des Luft/Treibstoffverhältnisses und der Zuluft nach den erfindungsgemäßen Prinzipien,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Digitalrechners

zur Regelung des Luft/TreibstoffVerhältnisses und der Zuluft nach den erfindungsgemäßen Prinzipien und

Fig. 4, 5 und 6 Flußdiagramme zur Erläuterung des Betriebs

des Digitalrechners nach Fig. 3.

Der Verbrennungsmotor 10 in Fig. 1 wird durch einen Vergaser 12 mit einem gesteuerten Gemisch aus Luft und Treibstoff versorgt. Der Treibstoff wird dem Vergaser 10 in herkömmlicher Weise von einem Treibstofftank über eine Treibstoff-

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pumpe zugeleitet, welche nicht dargestellt sind, während die Luft über einen Ansaugfilter 14 zum Vergaser 12 gelangt.

Das durch den Vergaser 12 dem Motor 1O zugeführte Luft/ Treibstoffgemisch bildet ein verbrennbares Gemisch, das in den Ansaugverteiler 13 und von dort in die jeweiligen Zylinder gesaugt und in den Zylindern verbrannt wird. Die Verbrennungsprodukte des Motors 10 werden an die Atmosphäre durch eine Abgasleitung 16 geleitet, die eiren katalytischen Dreiwegekonverter 18 enthält, der gleichzeitig Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Sticke oxide wandelt, falls die ihm zugeführten Abgase aus einem Luft/Treibstoffgemisch entstehen, das in der Nähe des stöchiometrischen Wertes gehalten ist.

Der. Vergaser 12 ist von herkömmlicher Bauart und enthält ein Leerlauf-Treibstoffmeßsystem und ein Haupt-Treibstoffmeßsystem, die jeweils unabhängig voneinander so betreibbar sind, daß sie während des Leerlaufbetriebs bzw. während ; des Lastbetriebs des Motors 10 ein Luft/Treibstoffgemisch ergeben. Es ist jedoch schwierig, einen Vergaser so auszulegen, daß er im vollen Bereich der Betriebsbedingungen des Motors auf die die Treibstoffversorgung bestimmenden Eingangsparameter richtig anspricht. Zusätzlich können diese Systeme allgemein nicht die verschiedenen Umgebungsbedingungen und die unterschiedlichen Treibstoffzusammensetzungen ausgleichen, insbesondere nicht in Hinsicht darauf, daß das Luft/Treibstoffgemisch innerhalb des erforderlichen engen Bereichs um den stöchiometrischen Punkt gehalten wird, damit die katalytische Dreiwegewandlung gewährleistet bleibt. Demnach kann das durch den Vergaser 12 abgegebene Luft/Treibstoffgemisch in seinem Luft/Treibstoffverhältniswert je nach den den Treibstoffbedarf bestimmenden Parametern während des Motorsbetriebs vom stöchiometrischen Punkt abweichen. Es ist ferner schwierig, jedes der beiden unabhängigen Treibstoffzumeßsysteme

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(das Leerlauf- und das Hauptsystem) so einzustellen, daß sich im gesamten Betriebsbereich des Motors, der den Leerlauf-, den Teillast- und den Vollastbetrieb umfaßt, ein Luft/Treibstoffgemisch-Verhältnis mit gleichem Wert ergibt. Insbesondere trifft das während des Kaltlaufbetriebs zu, bei dem das Leerlaufsystem typischerweise ein im wesentlichen fettes Gemisch dem Ansaugverteiler 13 zuführt.

Um eine Regelung des Luft/Treibstoffverhältnisses des durch den Vergaser 12 dem Motor 10 zugeführten Gemisches so ^; zu erreichen, daß die erforderlichen Konverter-Umwandlungseigenschaften erhalten werden, wird ein Sauerstoffsensor 20 vorgesehen, der die Abgase in Strömungsrichtung vor dem katalytischen Konverter 18 erfaßt, d.h. erkennt, ob diese Abgase oxidierend oder reduzierend wirken. Nach Fig. 1 wird der Sauerstoffsensor 20 an der Auslaßstelle eines der Auspuffverteiler des Motors Ί0 eingesetzt und erfaßt die Abgase dieses Verteilers. Als Sensor 20 wird vorzugsweise ein Zirkonoxidsensor eingesetzt, der eine maximale Ausgangsspannung abgibt, wenn er den Abgasen eines fetten Luft/Treibstoffgemisches ausgesetzt wird, während die Ausgangsspannung Minimalwert annimmt, wenn die Abgase eines mageren Luft/Treibstoffgemisches auf den Sensor einwirken. I Der Übergang von dem hohen zum niedrigen Ausgangswert der I Spannung des Sensors 20 findet beim Durchgang des Luft/ TreibstoffVerhältnisses des Gemisches durch den stöchio- ; metrischen Wert abrupt statt.

Das Ausgangssignal des Sensors 20 liegt am Eingang eines Regelsystems 22 an, welches wiederum ein Regelsignal erzeugt, das sich in Betrag und Vorzeichen so ändert, daß das Luft/ ; Treibstoffverhältnis des dem Motor 10 durch den Vergaser zugeführten Gemisches zu dem erwünschten oder erforderlichen

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Luft/Treibstoffverhältniswert hin nachgestellt wird, der in der beschriebenen Ausführung der stöchiometrische Wert ist. Der Vergaser 12 enthält in der beschriebenen Ausführung ein Nachstellgerät für das Luft/Treibstoffverhältnis, das auf das an ihm anliegende Steuersignal der Regelschaltung 22 so antwortet, daß das Luft/Treibstoffverhältnis des Gemisches, das sowohl das Leerlauf-,wie das Haupttreibstoffmeßsystem erzeugt, nachgestellt wird. Zusätzlich hat das Steuersystem 22, wie später im einzelnen beschrieben wird, die Funktion, ein magnetbetätigtes Ventil 24 zu steuern, welches Luft vom Ansaugluftfilter 14 direkt dem Verteiler 13 über eine Leitung 26 zuführt, bzw. diese Leitung sperrt. Die in den Verteiler 13 durch die Leitung 26 eintretende Luft umgeht den Vergaser 12 und erhöht so in ihrer Auswirkung den Luft/ Treibstoff-Verhältniswert des in die Zylinder des Motors 10 eingesaugten Gemisches.

Fig. 2 zeigt nun eine Ausführung des Regelsystems 22 nach Fig. 1. Das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 20 liegt am positiven Eingang eines !Comparators 28 an, der dieses Sensorsignal mit einer an seinem negativen Eingang anliegenden Referenzspannung vergleicht. Diese Referenzspannung besitzt einen Wert, der zwischen den Spannungswerten liegt, die die oberen bzw. unteren Sättigungswerte des Sauerstoffsensors 20 darstellen und ist damit im wesentlichen gleich der Sensorspannung, die entsteht, wenn das erfaßte Abgas einem Luft/ Treibstoffverhältnis des dem Motor 10 zugeführten Gemisches entspricht, welches beim stöchiometrischen Wert liegt. Der Komparator 28 ergibt ein Ausgangssignal, das abrupt zwischen einem konstanten niedrigen Spannungswert, der anzeigt, daß der Ausgang des Sensors 20 ein Luft/Treibstoffverhältnis erfaßt, das größer als der stöchiometrische Wert ist, und einem konstanten hohen Spannungswert wechselt, der anzeigt, daß das Ausgangssignal des Sensors 20 einen Luft/Treibstoff-Verhältniswert unter dem stöchiometrischen Wert darstellt.

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Während bei einer anderen Ausführung das Regelsystem 22 nur einen Integral-Regler enthält, besteht die Ausführung nach Fig. 2 sowohl aus einem Integrator als auch einem Proportionalregelteil, d.h. der Regler besitzt eine Sprung- und eine Anstiegsfunktion als Antwort auf das Zweiverteausgangssignal des Komparators 28, um eine Regelung des durchschnittlichen Luft/Treibstoff-Verhältniswertes des durch die Treibstoffzumeßsysteme des Vergasers 12 gelieferten Gemisches auf das stöchiometrische Verhältnis zu bewirken.

Die Proportional- oder Anstiegsfunktion wird durch einen Verstärker 30 erzeugt. Das Ausgangssignal des Komparators 28 wird dem negativen Eingang des Verstärkers 30 zugeführt, während am positiven Eingang eine zwischen dem oberen und dem unteren Ausgangswert des Komparators 28 liegende Referenzspannung anliegt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 30 umfaßt also ein Zweiwerte-Proportional-Korrektursignal, das in die positive Richtung wechselt, wenn der Ausgang des Komparatorschalters 28 infolge eines erfaßten mageren Luft/Treibstoff-Verhältniswertes auf den niedrigen Wert geht, und in die negative Richtung wechselt, wenn der Ausgang des Komparators 2 8 infolge eines erfaßten fetten Luft/Treibstoff-Verhältniswertes einen hohen Wert einnnimmt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 30 liegt ah einem positiven Eingang eines Addierers 32 an.

Der integrale Korrekturwert wird durch einen Integrator 34 mit parallel liegendem Begrenzer 35 erhalten, wobei der Begrenzer 35 das Ausgangssignal des Integrators 34 im Hinblick auf dessen obere und untere Werte begrenzt. Das Ausgangssignal "des Komparators 28 liegt am negativen Eingang des Integrators 34 an, während dessen positiver Eingang eine Referenzspannung erhält, die zwischen den Ausgangswerten des Komparators 28 liegt. Wenn das'Ausgangssignal des Komparators 28 seinen oberen Wert erreicht (entsprechend einem erfaßten fetten Luf t/Treibstoff verhältnis )_f verringert sich

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das Ausgangssignal des Integrators 34 in negativer Richtung mit konstantem Anstieg, wobei der Anstiegswert durch die Integrationszeitkonstante bestimmt wird. Wenn das Ausgangssignal des Komparators 28 seinen niedrigen Wert annimmt (entsprechend einem erfaßten mageren Luft/Treibstoff-Verhältniswert. ), steigt das Ausgangssignal des Integrators 34 in positiver Richtung mit konstantem Anstiegsverhältnis an, das wiederum durch die Integrationszeitkonstante bestimmt wird. Der Begrenzer 35 begrenzt dabei die Größe des Ausgangssignals des Integrators 34 auf einen Bereich zwischen vorbestimmten Maximal- und Minimalwerten. Das einen Integral-Korrekturwert darstellende Ausgangssignal des Integrators 34, das also eine positive oder negative Anstiegsfunktion darstellt, wird an einen zweiten positiven Eingang des Addierers 32 angelegt.

Der Addierer 32 addiert den Proportional- und den Integralkorrekturanteil und ergibt ein Gesamt-Regelkorrektursignal, das wieder an einen Einschaltdauer-Oszillator angelegt wird, der durch einen Komparator 36 und einen Dreieckwellen-Generator 38 gebildet wird. Das Ausgangssignal des Dreieckwellen-Generators 38 wird an den positiven Eingang des Komparators 36 angelegt, während das Ausgangssignal des Addierers 32 an dem negativen Eingang angelegt ist.

Das Ausgangssignal des Komparators 36 ist ein impulsbreitenmoduliertes Signal mit der Frequenz des Ausgangssignals des Dreieckwellengenerators 38. Das impulsbreiten-modulierte Signal besitzt ein Einschaltverhältnis, das umgekehrt proportional zur Amplitude des Steuersignals ist. Wenn beispielsweise der Wert des Regelsignalausgangs des Addierers 32 ansteigt, nähert sich das Einschaltverhältnis dem Wert Null % und bei abnehmenden Werten des Ausgangssignals des Addierers 32 nähert sich das Einschaltverhältnis dem Wert 100%. Bei einer Ausführung ist beispielsweise die Frequenz

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des Dreieckweilengenerators 38 1OHz, so daß das Ausgangssignal des Komparators 36 ein impulsbreiten-mdduliertes Signal mit einer Frequenz von 1OHz ist.

Das impulsbreiten-modulierte Ausgangssignal· des Komparators 36 wird an eine Treiberschaltung oder Ansteuerschaltung 40 für ein Gemischmagnetventil angelegt, die ein impulsbreiten-moduliertes Ansteuersignal übereinstimmend mit dem Ausgangssignal des Komparators}6 an den Vergaser 12 abgibt, um eine Nachstellung des Luft/Treibstoff-Verhältniswertes zu erreichen, der sowohl vom Leerlauf- wie vom Haupt-Treibstoff zumeßsystem erzeugt wird. In dieser Hinsicht ergibt ein Ausgangssignal mit geringer Einschaltdauer des Einschaltdaueroszillators eine Anreicherung des durch den Vergaser 12 aufbereiteten Gemisches _r während eine große Einschaltdauer ein mageres Luft/Treibstoffgemisch ergibt.

Ein Ausführungsbeispiel· für einen Vergaser 12 mit einem Regeigerät, das durch ein Einschaitdauersignai zum EinsteUen des Gemisches beaufschiagt wird, weiches sowohl· vom Leerlauf- wie vom Haupt-Treibstoffmeßsystem aufbereitet wird, ist in der deutschen Patentanmeldung P. 28 55 672.1-13 beschrieben. Dieser Vergaser erhält ein im Einschaltverhältnis moduliertes Regelsignal·, das ein Magnetventil· betätigt, das gl·eichzeitig Eiemente in dem Leeriauf- wie in dem Haupt-Treibstoffmeßsystem einstellt, so daß sich Änderungen der jeweiligen Luft/Treibstoffverhältnisse ergeben. Wenn deshalb der Motor im Leerlaufbetrieb arbeitet und damit das Leeriaufzumeßsystem das Luft/Treibstoffgemisch aufbereitet, so bewirkt das Ausgangssignal· des EinschaitdauerosZi^ators eine Nachste^ung des durch dieses Leeriaufzumeßsystem aufbereiteten Luft/Treibstoffverhäitniswertes. Wenn umgekehrt der Motor im Tei^ast- oder Vo^astbetrieb arbeitet, bewirkt das EinschaitVerhartnissignai eine NachsteUjung des Hauptzumeßsystems und ergibt so ein Nachstehen des Luft/Treibstoff verhä^nisses.

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Im allgemeinen verändert sich das Einschaltverhältnis des Ausgangssignals des !Comparators 36 und damit des Signals, das dem Vergaser 12 zugeführt wird, beispielsweise zwischen den Grenzen 5% und 95% infolge der Wirkung des Begrenzers 35 und, wie bereits erwähnt, ein ansteigendes Einschaltverhältnis bewirkt einen abnehmenden Treibstoffluß und damit ein Ansteigen des Luft/Treibstoffverhältniswertes, während ein abnehmendes Einschaltverhältnis einen Anstieg des Treibstofflusses und damit ein Abnehmen des Luft/Treibstoffverhältnisses bewirkt. Der Einschaltverhältnisbereich von 5 bis 95% kann beispielsweise bei dem Vergaser 12 nach Fig. 1 eine Änderung des Luft/Treibstoffverhältniswertes um vier Einheiten darstellen. Die Einschaltverhältnisgrenzen von 5% und 95% in Verbindung mit dem Nachstellgerät oder der Nachstelleinheit im Vergaser 12 bestimmen damit die Regelbereichsgrenzen des gesamten Regelsystems.

Infolge der Zeitverzögerung, die durch die Einführung, die Verbrennung und die Abgasvorgänge sowie durch die Schalteigenschaften des Sensors 20 erzeugt wird ·, ergibt sich ein Schwingen des Regelsystems, wobei die Amplitude und die Frequenz dieses Schwingungsvorgangs durch die Zeitkonstanten des Regelsystems und die Verzögerungszeiten bestimmten werden.

Charakteristischerweise kann bei Vergasern wie dem Vergaser 12 das Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem ein im wesentlichen fettes Luft/Treibstoffverhältnis bei kaltem Motor 10 ergeben. Dieses fette Gemisch kann wesentlich fetter sein, als das Gemisch, das bei den gleichen Motorbetriebsbedingungen durch das Haupttreibstoffzumeßsystem aufbereitet wird. Wenn nun das Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem unter diesen Bedingungen arbeitet, antwortet das Regelsystem 22 auf das erfaßte fette Luft/Treibstoffverhältnis so, daß das abgegebene Regelsignal am Ausgang des Summierers 32 abnimmt und infolge dessen das Einschaltverhältnis im Ausgang des !Comparators 36 zunimmt,

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um das Luf.t/Treibstoffverhältnis zum stöchiometrisehen Wert nachzustellen. Wenn nun das durch das Leerlaufsystem aufbereitete Gemisch im wesentlichen fett ist, kann das Ausgangssignal des Komparators 36 in die Nähe des Grenzwertes des Einschaltverhältnisses von beispielsweise 95% gelangen. Wenn dieser Grenzwert erreicht ist, kann das System keine Regelung zur Aufrechterhaltung eines stöchiometrischen Luft/ Treibstoffverhältnisses mehr ausführen. Wenn nun in dem Zustand, bei dem ein Betrieb des Leerlaufsystems ein Ausgangssignäl mit hohem Einschaltverhältnis des Komparators 36 ergibt, eine Änderung in dem Betrieb des Vergasers vom Leerlauf system zum Haupt-Treibstoffzumeßsystem erfolgt,- tritt eine Abweichung des Luft/Treibstoffverhältnisses in Abmagerungsrichtung infolge des Eingangssignals mit hoher Einschaltdauer auf, das ja nun am Nachstellelement oder Anpaßelement des Haupttreibstoffzumeßsystems anliegt. Diese Abweichung in Abmagerungsrichtung bleibt solange bestehen, bis das Regelsystem nach Erfassung dieses mageren Luft/TreibstoffVerhältnisses wieder das Ausgangssignal des Integrators 3 4 solange anwachsen läßt, bis ein stöchiometrisches Gemisch durch das Haupttreibstoffzumeßsystem aufbereitet wird. Diese Abweichung in Abmagerungsrichtung des Luft/Treibstoffverhältnisses kann einen unerwünschten Betriebszustand des Motors ergeben.

Um das Regelsystem daran zu hindern, die maximale Regelbereichsgrenze in Abmagerungsrichtung anzunehmen und um eine Verringerung der Abweichungen in Abmagerungsrichtung des Luft/TreibstoffVerhältnisses zu erreichen, die durch diesen Übergang zwischen Leerlauf- und Haupt-Treibstoffzumeßsystemen erzeugt werden, sieht die vorliegende Erfindung vor, daß Luft zu dem Luft/Treibstoffgemisch im Leerlauf zugesetzt wird, wenn die Nachstellgröße des Luft/Treibstoffverhältnisses in Abmagerungsrichtung einen vorbestimmten Wert erreicht, und zwar wird diese Luft an einer Stelle zugeführt, die in Strömungsrichtung vor dem Abgassensor 2O liegt, und diese

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Zumischung· findet unabhängig vom Vergaser 12 statt, um so das durch den Sensor 20 erfaßte Luft/Treibstoffgemisch abzumagern. Der sich nun ergebende erfaßte Anstieg des Luft/Treibstoffverhältnisses führt wieder zu einer Abnahme des Einschaltverhältnisses des dem Vergaser 12 zugeführten Signals. Dadurch wird effektiv der Regelbereich des Regelsys.tems in Abmagerungsrichtung vergrößert und ferner wird das Einschaltverhältnis des Ausgangssignals des Komparators 36 auf einen Wert vermindert, der wesentlich näher an dem zur Aufrechterhaltung eines stöchiometrisches Gemisches beim Betrieb des Haupt-Treibstoffzumeßsystems erforderlichen Einschaltverhältnis, liegt.

Wie Fig. 2 weiter zeigt, wird das Ausgangssignal des Addierers 32 an ein Filter 42 angelegt, das einen Durchschnittswert des Ausgangsregelsignals des Addierers 32 bildet. Die Zeitkonstante des Filters 42 ist so groß, daß im wesentlichen die Grenz-Schwingungsabweichungen des Steuersignals ausgefiltert werden. Dieses Durchschnittssignal wird an den negativen Eingang eines Komparators 44 angelegt, der einen Vergleich mit einer Referenzspannung durchführt. Der Komparator 44 weist eine Schaltpunkt-Hysterese auf, die durch einen Rückkopplungswiderstand 45 erreicht wird.

Die Spannungsgröße der Referenzspannung ist gleich der Ausgangsspannung des Addierers 32, die ein Ausgangssignal des Komparators 36 mit einem Einschaltverhältnis ergibt, das eine vorbestimmte Nachstellung in Abmagerungsrichtung darstellt, beispielsweise 80% Einschaltverhältnis. Dieser Wert stellt ein Einschaltverhältnis dar, das anzeigt, daß das Ausgangssignal des Komparators 36 sich der Regelbereichsgrenze des Steuersystems in Abmagerungsrichtung (in dieser Ausführung 95%) nähert. Wenn das Ausgangssignal des Filters 42 unter diesen Referenzwert abfällt, ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 44 auf einen positiven Spannungswert.

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Das Ausgangssignal des Komparators 44 liegt an einem Eingang eines UND-Gliedes 46 an. Der zweite Eingang dieses UND-Gliedes erhält ein Signal, das den Betriebszustand des Leerlauf-Treibstoffzumeßsystems des Vergasers 12 repräsentiert. Dieses Signal wird durch einen Drosselklappenschalter 48 erzeugt, welcher über eine Drosselklappenbetätigung 50 betrieben wird, die den Drosselklappenschalter 48 bei geschlossener Vergaser-Drossel schließt und durch einen Inverter '52, der ein positives Signal an den zweiten Eingang des logisch-UND-Gliedes 46 abgibt, solange das Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem in Betrieb ist".

Wenn nun an dem UND-Glied zwei Signale anliegen, d.h. wenn sowohl das Leerlauf-Zumeßsystem in Betrieb ist und sich das Regelsignal der Regelbereichsgrenze in Abmagerungsrichtung nähert, geht das Ausgangssignal des UND-Gliedes 46 auf den Wert logisch 1 und erregt über eine Zuluft-Magnetventilansteuerung 53 das Zuluftmagnetventil 24 in Fig. 1, so daß der Ansaugluftfilter 14 mit dem Ansaugverteiler 13 verbunden wird. Die dabei in den Ansaugverteiler gelangende Zuluft erhöht das Luft/Treibstoffverhältnis des in die Verbrennungskammern eintretenden Gemisches und diese Änderung wird daraufhin durch den Sauerstoffsensor 20 erfaßt. Das Regelsystem 22 antwortet auf das sich nun ändernde Ausgangssignal des Sensors 20 so, daß das Einschaltverhältnis des Eingangssignals für den Vergaser 12 abnimnt, bis wieder der stöchiometrische Wert erreicht ist. Die Menge der Zuluft zum Ansaugverteiler wird auf einen Wert begrenzt, der so bestimmt ist, daß das Einschaltverhältnis des Ausgangssignals des Regelsystems um eine vorbestimmte Größe vermindert wird. Beispielsweise kann die Zuluftmenge zum Ansaugverteiler so bestimmt werden, daß das Einschaltverhältnis des Ausgangssignals des Regelsystems 22 um 30% vermindert wird, so daß sich ein Einschaltverhältnis des Ausgangssignals in der Nähe von 50% ergibt, um ein stöchiometrisches Verhältnis zu halten.

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Auf diese beschriebene Weise wird der Regelbereich des Kegelsystems 22 wirksam in Abmagerungsrichtung so vergrößert, daß die Regelwirkung aufrecht erhalten bleibt/ und das Regelsystem wird daran gehindert, an der mageren Regelbereichsgrenze zu arbeiten, während das Leerlauf-Treibstoff zumeßsystem bei kaltem Motor in Betrieb ist. Ferner ist dann, wenn vom Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem auf das Haupt-Treibstoffzumeßsystem gewechselt wird/ das Einschalt- verhältnis des Ausgangssignals des Regelsystems 22 im wesentlichen auf dem Einschaltverhältniswert, der erforderlich ist, um das Haupt-Treibstoffzumeßsystem beim stöchiometrischen Wert zu halten. Nach dem Übergang auf das Haupt-Treibstoffzumeßsystem wird der bis dahin geschlossene Drosselklappenschalter 48 geöffnet, das Ausgangssignal des Inverters 52 verschwindet und das Luftmagnetventil 24 wird entregt.

Der Komparator 44 besitzt eine Hysteresewirkung, so daß sein Ausgangssignal bei höherer Spannung bleibt, wenn auch das Ausgangssignal des Filters 42 auf einen Wert anwächst, der über dem am positiven Eingang anliegenden Referenzwert liegt. Die Länge der Hysterese ist so ausgewählt, daß der Kömparator 44 wieder auf sein niedriges Ausgangsniveau zurückgeht, wenn das Ausgangssignal des Addierers 32 auf einen Wert ansteigt, der ein Einschaltverhältnis des Ausgangssignals des Komparators 36 von annähernd 30% ergibt. Demzufolge wird dann, wenn der Motor, warm läuft und das Luft/Treibstoffverhältnis des durch das Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem aufbereiteten Gemisches anwächst, das Zuluftventil 24 abgeschaltet, wenn das Einschaltverhäitnis des Ausgangssignals vom Regelsystem. 22 auf 30% abfällt. Nach diesem Zeitpunkt bleibt das Zuluft-Magnetventil 24 abgeschaltet.

Bisher wurde ." ein Drosselklappenschalter

zur Steuerung des Zuluftmagnetventils 24 eingesetzt; dieser Drosselklappenschalter kann jedoch auch weggelassen werden und die Steuerung des Zuluftmagnetventils 24 nur als eine

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Funktion der Größe des Ausgangs-Steuersignals des.Regelsystems 22 erfolgen. Das System kann also so arbeiten, das Zuluft dann in den Ansaugverteiler zugemischt wird, wenn das Einschaltverhältnis des Ausgangssignals des Regelsystems einen vorbestimmten Wert annimmt. Auf diese Weise wird das Regelsystem daran gehindert, an der mageren Grenze des Regelbereichs zu arbeiten.

Die Schaltung nach Fig. 2 ist im wesentlichen eine Analogschaltung. Die Erfindung kann jedoch auch mit Verwendung eines Digitalrechners ausgeführt werden, wie Fig. 3 zeigt.

Das digitale System in Fig. 3 enthält einen Mikroprozessor 54, der den Betrieb des Regelvergasers 12 durch Ausführung eines Betriebsprogramms steuert, das in einem externen
Festwert- oder Lesespeicher ROM gespeichert ist. Der Mikroprozessor 54 kann in Form eines Kombinationsmoduls ausgeführt sein, das einen Speicher mit freiem Zugriff RAM und einen Taktoszillator zusätzlich zu den übl"ichen Zählern, Registern, Akkumulatoren usw. enthält. Ein solches Mikroprozessor-Kombinationsmodul kann in Form eines Motorola-Mikroprozessors Typ MC 6802 eingesetzt werden. Alternativ kann der Mikroprozessor 54 in Form eines Mikroprozessors vorhanden sein, der einen externen RAM und Taktoszillator benutzt.

Der Mikroprozessor 54 steuert den Vergaser 12 durch Ausführung eines Operationsprogramms, das in einem ROM-Abschnitt eines Kombinationsmoduls 56 gespeichert ist. Das Kombinationsmodul 56 enthält außerdem eine Eingangs/Ausgangs-Schnittschaltung und einen programmierbaren Zeitgeber. Dieses
Kombinationsmodul kann in Form eines Kombinationsmodul
Motorola Typ MC 6846 eingesetzt sein. Alternativ kann das Digitalsystem getrennte Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenmodule zusätzlich zu einem externen getrennten ROM und
einem getrennten Zeitgeber enthalten.

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Die Eingabebedingungen, auf denen die Regelung des Luft/ Treibstoffverhältnisses basiert, werden der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellungschaltung des Kombinationsmoduls 56 zugeführt. Die diskreten Eingänge, beispielsweise das Ausgangssignal des geschlossenen Drosselklappenschalters -48 und das Ausgangssignal eines Schalters 58, der den weit geöffneten Zustand der Drosselklappe anzeigt, werden mit diskreten Eingängen der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung des Kombinationsmoduls 56 gekoppelt. Die Analogsignale, wie das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 20 und eines Motortemperaturanzeigers, werden einer Signalaufbereitung 60 zugeführt, deren Ausgänge mit einem Analog/Digital-Wandler-Multiplexer 62 verbunden sind.. Die jeweiligen Analogzustände, die erfaßt und gewandelt werden müssen, werden durch den Mikroprozessor 54 über Adreßleitungen von der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung des Kombinationsmoduls 56 gesteuert. Auf Befehl wird der adressierte Zustand in Digitalform gewandelt und der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung des Kombinationsmoduls 56 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Digitalsystems zur Steuerung der Ansteuer- oder Treiberschaltung 40 für das Gemisch-Magnetventil und der Ansteuerschaltung 53 für das Zuluftmagnetventil werden von einer üblichen Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 64 erhalten, zu der ein Ausgangszähler gehört, um das einschaltverhältnis- modulierte Signal für die Gemisch-Magnetventilansteuerung 40 zu schaffen, und die auch noch einen diskreten Ausgang enthält, der die Ansteuerschaltung 53 für das Zuluft-Magnetventil steuert. Der Ausgangszähler der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 64 erhält ein Taktsignal, das von einem Taktuntersetzer 66 stammt und ein 10 Hz-Signal vom Zeitgeber des Kombinationsmoduls 56.

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Der Mikroprozessor 54, das Kombinationsmodul 56 und die Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 64 sind miteinander durch eine Adreß-Sammelleitung, eine Datensammelleitung und eine Steuersammelleitung verbunden. Der Mikroprozessor 54 erhält Zugang zu den verschiedenen Schaltkreisen und zu den Speicherplätzen im ROM über die Adreßsammelleitung. Die Information wird zwischen den Schaltungen über die DatensammeHeitung übertragen und die Steuersammelleitung ent- hält beispielsweise Lese/Schreibeleitungen, Ruckste11-leitungen, Taktleitungen usw.

Wie bereits erwähnt, liest der Mikroprozessor 54 Daten und regelt den. Betrieb des Regelvergasers 12 und des Zuluft-Magnetventils 24 durch Ausführung seines Betriebsprogrammes, das in dem rom im Kombinationsmodul 56 gegeben ist. Unter Beeinflussung des Programmes werden die verschiedenen Eingangssignale gelesen und an dazu bestimmten Speicherplätzen im RAM des Mikroprozessors 54 gespeichert und die Rechnuru- ^r zur Regelung des Luft/Treibstoffverhältnisses durchgeführt. Die auf diese Weise bestimmten Regelwerte, beispielsweise der Einschaltverhältniswert, werden an die jeweiligen Ansteuerstufen über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstellenschaltung 64 abgegeben. - .

Fig. 4 zeigt ein Gesamtflußdiagramm des Programms für den Digitalrechner nach Fig. 3. Das Programm wird an der Stelle 70 begonnen und mit einer Frequenz von 10 Hz immer wieder wiederholt, wobei diese Frequenz durch den Zeitgeberabschnitt des Kombinationsmoduls 56 bestimmt wird. Bei Schritt 72 des Programms führt der Computer ein Lese-Routineprogramm aus, bei dem die diskreten Eingangssignale von den Schaltern 48 und 58 für geschlossene Drosselklappe und weit offene Drosselklappe in jeweiligen Plätzen im RAM gespeichert werden und die verschiedenen am Analog/Digitalwandler an-liegenden Eingangssignale einschließlich Sauerstoffsensorsignal und Motortemperatursignal nacheinander durch den

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Analog/Digitalwandler-Multiplexer 62 in eine Impulsbreite gewandelt werden, die wiederum mittels eines Zählers in dem Kombinationsmodul 56 in eine den Wert des Analogsignals repräsentierende Binärzahl gewandelt wird. Das Binärsignal wird dann über die Datensammelleitung in den RAM im Mikroprozessor 54 eingelesen. Der Mikroprozessor 54 hält in dem RAM auch den vorherigen Zustand des Schalters 48 "Drosselklappe geschlossen" und den vorherigen Zustand des Sauerstoffsensors 20. Das Programm schreitet dann zu Schritt 74 fort, bei dem die Zuluft-Logik erfindungsgemäß durchgeführt wird. Wenn die Bedingungen zum Beaufschlagen oder Erregen des Zuluftmagnetventils 24 erfüllt sind, wird die Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 64 veranlaßt, ein diskretes Ausgangssignal an die Zuluftmagnetventil-Ansteuerung 53 abzugeben, um einen Luftzustrom vom Luftfilter 14 in den Einlaßverteiler 13 herzustellen. Falls, die Bedingungen zum Beenden des Zuluftstromes in den Einlaßverteile:r 13 erfüllt sind, wird das diskrete Ausgangssignal der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 64 beendet und das Zuluft-Magnetventil wieder zum Abfallen gebracht.

Dann schreitet der Programmablauf zu einem Entscheidungspunkt 76 weiter, an dem der Digitalrechner bestimmt, ob der Motor mit weit geöffneter Drosselklappe arbeitet, und deshalb eine Treibstoffanreicherung benötigt. Das wird durch Abfragen des Speicherplatzes im RAM im Mikroprozessor 54 erreicht, an dem der Zustand des Schalters 58 "Drosselklappe weit geöffnet" während des Schrittes 72 gespeichert wurde. Wenn der Motor mit weit geöffneter Drossel arbeitet, schreitet das Programm zum Schritt 78 vor, bei dem ein Anreicherungs-Routineablauf ausgeführt wird, in dem die Impulsbreite des impulsbreiten-modulierten Signals bestimmt wird, die erforderlich ist, um den Vergaser 12 in Richtung Gemischanreicherung zu steuern.

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Wenn der .Motor nicht mit weit geöffneter Drosselklappe arbeitet, schreitet das Programm zum Entscheidungspunkt 80 vor, bei dem der Rechner bestimmt, ob der Sauerstoffsensor 20 im Betriebszustand ist. Das Digitalsystem kann den Betrieb des Sensors 20 durch Parameter bestimmen, die beispielsweise die seit dem Motorstart verstrichene Zeit, die Sensortemperatur oder die Sensor-Impedanz enthalten. Wenn der Sauerstoffsensor 20 (der ja das Luft/Treibstoffverhältnis bestimmt, dazu aber bestimmte Mindest-Betriebstemperatur und-Abgastemperatür benötigt) nicht betriebsfähig ist oder noch nicht zuverlässig arbeitet, schreitet das Programm an Schritt 82 weiter, in dem ein nicht auf eine Rücksignal-Verarbeitung beruhendes Steuersignal abgegeben wird; dieses Steuersignal wird aus den vorhandenen Eingangsparametern, beispielsweise der ira RAM bei .Programmschritt 72 erfaßten und gespeicherten Motortemperatur errechnet.

Wenn der Sauerstoffsensor 20 im Betrieb ist, schreitet der Programmdurchlauf zum Entscheidungspunkt 84 fort, bei dem der Rechner bestimmt, ob die beim Schritt 72 gespeicherte . Motortemperatur einen vorbestimmten Wert überschritten hat. Wenn die Temperatur noch unter dem vorbestimmten Wert liegt, geht der Rechnerdurchlauf ebenfalls zum Schritt 82 und es wird ein Steuervorgang in der beschriebenen Weise ohne Rücksignalmeldung durchgeführt.

Wenn die Motortemperatur über dem vorbestimmten Wert liegt, schreitet das Programm weiter fort zu Schritt 86, bei dem der Rechner einen Regeldurchgang ausführt, um nach dem erfaßten Luft/Treibstoffverhältnis, d.h. nach dem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors 20, die Impulsbreite des Vergasersteuersignals zu bestimmen.

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Von jedem der Programmschritte 78, 82 oder 86 geht das Programm weiter an Schritt 87, bei dem die errechnete Ausgangsimpulsbreite in Form einer Binärzahl in den Ausgangszähler der Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 64 eingegeben wird. Diese gibt dann einen Impuls ab, dessen Länge durch die im Ausgangszähler enthaltene Zahl bestimmt ist. Die Impulsbreite bestimmt in Verbindung mit der Zyklusrate (10 Hz in dieser Ausführung) des Rechnerprogramms ein Regelsignal mit variablem Einschaltverhältnis entsprechend dem Signal in dem System nach Fig. 2.

Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm der beim Schritt 86 durchgeführten Einzelprogrammschritte im Programmdurchlauf bei Durchführung des Regelablaufs. Bei Schritt 88 tritt der Programmdurchlauf in den normalen Regelablauf ein und schreitet dann zum Entscheidungspunkt 90 vor, bei dem eine Bestimmung getroffen wird, ob dieses der erste Regeldurchlauf ist, nachdem zunächst ein Anreicherungs- oder Steuerungsdurchlauf nach Schritt 78 oder 82 in dem vorhergehenden Programmdurchlauf zurückgelegt wurde. Wenn es sich um den ersten Regeldurchlauf handelt, schreitet das Programm zu Schritt 92, bei dem eine "errechnete" Regelimpulsbreite auf einen konstanten Wert festgesetzt wird, der an einem zutreffenden Speicherplatz im RAM gespeichert ist.

Nach diesem Schritt, oder, wenn am Entscheidungspunkt des Programmdurchlaufs festgestellt wurde, daß es sich nicht um den ersten Programmdurchlauf nach einem ohne Rückmeldesignal durchgeführten Regeldurchlauf handelt, kommt als nächstes der Entscheidungspunkt 96, bei dem bestimmt wird, ob ein Durchgang des Sauerstoffsensors, d.h. ein Übergang von hohem zu niedrigem Sensor-Ausgangsspannungswert oder umgekehrt stattgefunden hat, so daß ein Proportionalschritt der Rege!-Impulsbreite erforderlich ist.

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Zusätzlich wird beim Entscheidungspunkt 96 der Zustand des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 20 bestimmt. D.h. der Rechner bestimmt, ob der Übergang des Sauerstoffsensorsignals von Anzeige fett auf Anzeige mager oder umgekehrt erfolgte, auf der Grundlage des beim vorhergehenden Programmdurchlaufs im RAM im Mikroprozessor ' 54 gespeicherten vorherigen Sauerstoffsensor-Ausgangssignals. Wenn kein Übergang des Sauerstoffsensors 20 erfaßt wurde, ist auch kein Proportionalschritt notwendig und das Programm läuft zum Entscheidungspunkt 98 weiter. Falls ein Übergang bestimmt wird, ist ein Proportionalschritt in der errechneten Impulsbreite notwendig und, falls der Übergang von mager zu fett erfolgte, läuft das Programm zum Schritt 100 weiter, bei dem ein vorbestimmter, indem ROM gespeicherter Proportionalschrittwert zu der vorher errechneten Regelimpulsbreite addiert wird. Wenn der Übergang von fett zu mager erfolgte, läuft das Programm zu Schritt 102 weiter, bei dem ein vorbestimmter, im ROM gespeicherter Proportionalschrittwert von der vorher bestimmten Regelimpulsbreite abgezogen wird. Darauf erfolgt der bereits erwähnte Entscheidungspunkt 98, bei dem der Zustand des Sauerstoffsensors 20, wie er im RAM während des Schrittes 72 (Fig. 4) bestimmt wurde, festgestellt wird. Wenn der Sensorzustand ein fettes Luft/Treibstoffverhältnis repräsentiert, wird die Regelimpulsbreite um einen vorbestimmten Betrag erhöht. Falls das Luft/Treibstoffverhältnis mager ist, wird der Regelimpulsbreitenwert um einen vorbestimmten Betrag erniedrigt. Diese Schritte und 106 ergeben den Integralanteil des Regelimpulsbreitensignals, und diese Antwort, d.h. Erhöhung oder Erniedrigung um den Integralschrittwert, wird mit der Frequenz des Programmdurchlaufs (im vorliegenden Fall 10 Hz) wiederholt.

Der Maximalwert der Regelimpulsbreite, die sich nach dem Schritt 104 im Programmdurchlauf ergibt, wird beim Schritt 108 auf einen Maximalwert begrenzt, der ein Einschaltverhältnis

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von beispielsweise 95% ergibt. In gleicher Weise wird der geringste Wert der Impulsbreite, die durch den Schritt 106 in dem Programmdurchlauf bestimmt wird, im Schritt 110 auf einen Minimalwert begrenzt, der einen Einschaltverhältniswert von beispielsweise 5% ergibt.

Die sich nach den Schritten 108 oder 110 ergebende errechnete Impulsbreite enthält nun die Regelimpulsbreite oder das Einschaltverhältnissignal, die bzw. das die Proportional- und die Integralkorrekturwerte in Form von Anstiegsfunktions- und/oder Sprungfunktionswerten umfaßt, zum Nachstellen des' Vergasers 12 in der Richtung, die zum Erreichen eines stöchiometrischen Gemisches notwendig ist.

Nach den Schritten 108 oder 110 läuft das Programm zum Entscheidungspunkt 112 weiter, bei dem der Zustand des Schalters 48 "Drossel zu" bestimmt wird, der im RAM des Mikroprozessors 54 beim Schritt 72 gespeichert wurde. Wenn der Schalter 48 geschlossen ist, wird ein errechneter Durchschnittswert der Regelimpulsbreite bei geschlossener Drossel, der in einem zugehörigen Speicherplatz im RAM gespeichert ist, nachgestellt in Übereinstimmung mit der Regelimpulsbreite, die bei dem gerade durchlaufenen Programmzyklus bestimmt wurde.

Der nachgestellte oder durchschnittliche Impulsbreitenwert für geschlossene Drossel im RAM, der während des Schrittes 114 bestimmt wurde, wird in Verbindung mit der Steuerung des Zuluftmagnetventils 24 (Fig. 1) erfindungsgemäß benutzt.

Zwar kann dieses Durchschnittsverfahren zur Erzielung des nachgestellten Impulsbreitenwertes bei geschlossener Drossel im Programmschritt 114 in irgendeiner Form durchgeführt werden, jedoch wird bevorzugt nach folgendem Ausdruck verfahren:

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SPEICHERWERT NEU = SPEICHERWERT ALT + / (IMPULSBREITE NEU SPEICHERWERT ALT)-(GEWICHTUNGSFAKTOR)_/.

Dieser Ausdruck wird in Übereinstimmung mit der im ROM des Kombinationsmoduls 56 gespeicherten Prograrnmfolge ausgeführt.

Nach dem Programmschritt 114 bzw., wenn die Drossel nicht zu ist, direkt nach dem Programmschritt 112, geht das System zum Hauptprogramm, d.h. zum folgenden Programmschritt 87weiter,bei dem die errechnete Impulsbreite über die Datensammelleitung in den Ausgangszähler der Eingangs/Ausgangs-Schnitts tellenschaltung 64 eingegeben wird. Das Steuermagnetventil für das Luft/Treibstoffverhältnis im Vergaser 12 wird nun während einer mit diesem Wert übereinstimmenden Zeitlänge erregt. Dieser Regeldurchlauf wird mit einer Frequenz von 10 Hz wiederholt, um die Einschaltverhältnis-Regelung des Vergasers durchzuführen und ein stöchiometrisches Gemisch aufrechtzuerhalten. ■

Das Flußdiagramm nach Fig. 6 stellt die Steuerung des Zuluftmagnetventils 24 nach der erfindungsgemäßen Art dar. Wenn das Rechnerprogramm den Schritt 74 (Fig. 4) erreicht hat, wird der Routinedurchlauf für die Zuluft beim Punkt 116 begonnen; das Programm kommt zum Entscheidungspunkt 118, bei dem zunächst bestimmt wird, ob das System im Regelbetrieb arbeitet. Falls das nicht der Fall ist, folgt Schritt 122, bei dem das diskrete Ausgangssignal der Eingangs/ Ausgangsschaltung 64 auf niedrig gesetzt wird und damit das Zuluftmagnetventil 24 nicht erregt wird, um zu verhindern, daß Zuluft in den Einlaßverteiler 13 gelangt, während das System im Steuerbetrieb ohne Rückmeldesignal arbeitet. Nach dem Schritt 122 wird das Hauptprogramm fortgesetzt, d.h. es folgt Schritt 76 (Fig. 4).

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Wenn das .System im Regelbetrieb arbeitet, schreitet das Programm zum Entscheidungspunkt 124 voran, bei dem der im RAM bei Schritt 72 gespeicherte Zustand des Schalters 48 "Drossel zu" bestimmt wird. Falls der Drosselschalter offen ist, folgt wiederum Schritt 122 zum Abschalten des Zuluftmagnetventils 24, wie bereits beschrieben, um zu verhindern, daß während des Betriebs des Haupt-Treibstoff- ·

Zuluft
zumeßsystems des Vergasers 12 in den Einlaßverteiler 13

gelangt.

Ist jedoch der Drosselschalter 48 geschlossen, so folgt Schritt 126, bei dem der Durchschnittswert der Impulsbreite "Drossel zu", der beim Programmschritt 114 (Fig. 5) im RAM gespeichert wurde, in den Akkumulator (Zwischenspeicher) des Mikroprozessors eingelesen wird. Dieser Wert wird von jetzt an mit "CTPWM" dargestellt. Dann folgt der Entscheidungspunkt 128, bei dem der CTPWM-Wert mit einem im ROM gespeicherten Wert DCEIN verglichen wird, der eine Nachstellung in Abmagerungsrichtung darstellt, die sich dem maximalen Regelwert des Regelsystems in Abmagerungsrichtung nähert. Der Wert DCEINkann bei einer Ausführung beispielsweise 80% Einschaltverhältnis repräsentieren. Wenn der CTPWM-Wert größer als DCEIN ist, folgt Schritt 130, bei dem der Mikroprozessor 54 die Eingangs/Ausgangsschaltung 64 zur Abgabe eines diskreten Ausgangssignals an die Zuluftmagnet-Steuerung 53 veranlaßt, durch die das Zuluftmagnetventil 24 eingeschaltet wird. Es folgt dann der Schritt 76 des Hauptprogramms (Fig. 4).

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, antwortet die Steuerung auf das sich ergebende erhöhte Luft/ Treibstoffverhältnis und verringert das Regelungs-Einschaltverhältnis,um damit eine Vergrößerung des Regelbereich-Grenzwertes des Regelsystems zu bewirken und auch weiterhin ein Regel-Einschaltverhältnissignal beim Leerlaufbetrieb

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(Drosselklappe geschlossen) abzugeben, wie es erforderlich ist zur Aufrechterhaltung eines stöchiometrischen Gemisches, wobei dieses Einschaltverhältnis-Regelsignal näher an dem liegt, das zur Erreichung eines stöchiometrischen Gemisches im Teillast-(oder Vollast)-Betrieb nötig ist.

Falls der CTPWM-Wert kleiner als DCEIN ist, kommt als nächster Programmschritt der Entscheidungspunkt 132, bei dem der CTPWM-Wert vom Programmschritt 126 mit einem im ROM gespeicherten DCAUS-Wert verglichen wird, der eine vorbestimmte Regelimpulsbreite repräsentiert, bei der das Zuluftmagnetventil 26 abgeschaltet werden muß. Der Wert ergibt die in Verbindung mit Fig.· 2 und dem Komparator 44 beschriebene Hystere. Falls der CTPWM-Wert (der, wie zu erinnern ist, dem durchschnittlichen Impulsbreitenwert bei geschlossener Drossel entspricht) auf einen Wert abgenommen hat, der kleiner ist, als DCAUS, folgt als nächster Schritt der Schritt 12 2, bei dem, wie bereits beschrieben, das Zuluftmagnetventil abgeschaltet wird. Wenn jedoch der CTPWM-Wert größer als DCAUS ist, d.h. wenn eine durchschnittliche Regelimpulsbreite zwischen den Werten DCEIN und.DCAUS vorliegt, kehrt der Programmdurchlauf direkt zu Schritt 76 im Hauptprogramm nach Fig. 4 zurück und das diskrete Ausgangssignal der Eingangs/Ausgangsschaltung 64 bleibt ungeändert bestehen, wobei beispielsweise das Zuluftmagnetventil 24 beaufschlagt bleibt.

Durch das in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Computersystern wird das Zuluftmagnetventil 2 4 in der gleichen Weise wie bei der in Fig. 2 gezeigten Schaltung gesteuert, um ein Arbeiten des Regelsystems an der Abmagerungsgrenze des Regelbereichs zu verhindern und um einen Regel-Einschaltverhältniswert während des Betriebs des Leerlauf-Treibstoff zumeßsystems zu erreichen, der in der Nähe des "entsprechenden Einschaltverhältniswertes bei Betrieb des Haupt-Treibstoffzumeßsystems liegt.

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Das Zuluftmagnetventil 2 4 kann auch zu anderen Zeitpunkten oder Betriebszuständen eingeschaltet werden, um dem Einlaßverteiler 13 bei anderen Motorbetriebszuständen Luft zuzuführen. Beispielsweise kann das Zuluftmagnetventil 24 dann eingeschaltet werden, wenn die Motorgeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert bei geschlossener Drossel überschreitet, um so den Wert des Luft/Treibstoffverhältnisses zu erhöhen.

Damit ergibt sich ein Regelsystem 22 für das Luft/Treibstoffverhältnis, mit dem das Verhältnis eines durch einen Vergaser 12 einem Verbrennungsmotor 10 zugeführten Gemisches in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Abgas-Sauerstoffsensors 20 auf einen vorbestimmten Verhältniswert geregelt wird. Ein Zuluftmagnetventil 24 wird beaufschlagt, um in das Luft/Treibstoffgemisch in Strömungsrichtung vor dem Abgassenspr 20 Zuluft einzumischen, unabhängig von dem durch den Vergaser 12 aufbereiteten Gemisch, wehn das Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem des Vergasers in Betrieb ist und die Nachstellgröße in Abmagerungsrichtung des Gemisches einen vorbestimmten Wert in Abhängigkeit von einem erfaßten fetten Luft/Treibstoff-Verhältnis erreicht, um eine Abnahme dieser Nachstellgröße in Abmagerungsrichtung zu erreichen. Die. Zuluftmenge erhöht effektiv den Regelbereich des Luft/Treibstoff-Verhältnisregelsystemes in Abmagerungsrichtung und vermeidet eine Abweichung des Luft/ Treibstoffverhältnisses in dieser Richtung, wenn der Vergaserbetrieb vom Leerlauf- auf das Haupt-Treibstoffzumeßsystem bei kaltem Motor überwechselt.

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.38.-

Leerseite

Claims (3)

1. Patentansprüche

   Regelsystem für das Luft/Treibstoffgemisch bei einem Verbrennungsmotor mit einem Verbrennungsraum, in den ein Lufttreibstoffgemisch vor Verbrennung eingeführt wird und mit einer Einrichtung, die einen Abgasdurchlaß vom Verbrennungsraum darstellt, in den die Verbrennungsgase entlassen werden, wobei das Regelsystem folgende Teile umfaßt:

   eine Luft/Treibstoff-Gemischaufbereitungsanordnung, die eine Aufbereitung des Luft/Treibstoffgemisches für den Verbrennungsraum bewirkt, wobei das Luft/Treibstoffverhältnis des Gemisches bei bestimmten Motorbetriebsbedingungen wesentlich kleiner als ein vorbestimmtes Verhältnis ist,

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   einen S.ensor, der eine überwachung der Abgase in dem Abgasdurchlaß bewirkt und ein zumindest die Abweichungsrichtung des Luft/Treibstoffverhältnisses von dem vorbestimmten Verhältnis repräsentierendes Signal ergibt, und

   einen Regler, der in Abhängigkeit von dem Sensorsignal eine Nachstellung des Luft/Treibstoffverhältnisses in dem durch die Gemischaufbereitungsanordnung aufbereiteten Gemisch nach Größe und Richtung so bewirkt, daß das vorbestimmte Luft/Treibstoffverhältnis erreicht wird, wobei der Regler eine Regelbereichsgrenze in Gemisch-Abmagerungsrichtung aufweist, die durch den Regler, selbst und die Eigenschaften der Gemischaufbereitungsanordnung bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das System eine Zulufteinrichtung (24, 26) aufweist, die die Versorgung von Zuluft zu dem Luft/Treibstoffgemisch in Strömungsrichtung vor dem Sensor (20) unabhängig von der Luft/Treibstoff-Gemisch-Aufbereitungsanordnung (12; bewirkt, und daß eine Einrichtung (42, 44, 45, 46, 48, 50, 52, 53) vorgesehen ist, die eine Freigabe der Zuluftversorgungseinrichtung (2 4, 26) zur Versorgung von Zuluft zu dem Luft/Treibstoffgemisch bewirkt, wenn die Regelnachstellung eine vorbestimmte Größe in Gemisch-Abmagerungsrichtung in Abhängigkeit von dem erfaßten fetten Luft/ Treibstoffgemisch-Verhältnis bei bestimmten Motorbetriebszuständen annimmt, um das Luft/Treibstoffgemisch-Verhältnis so zu erhöhen, daß die Nachstellung des Luft/Treibstoffgemisch-Verhältnisses in Gemischabmagerungsrichtung durch den Regler in Abhängigkeit von dem Sensorsignal vermindert wird, um dadurch effektiv den Regelbereich des Reglers in Gemischabmagerungsrichtung zu erweitern, wodurch der Regler daran gehindert wird, an der Regelbereichsgrenze in Gemischabmagerungsrichtung in Abhängigkeit von dem während der gewissen Motorbetriebszustände aufbereiteten im wesentlichen fetten Luft/Treibstoffgemisch zu arbeiten.

   030048/0 666 BAD ORIGINAL;
2. 2. Regelsystem für das Luft/Treibstoffgemisch bei einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, bei dem die· Luft/ Treibstoffgemischaufbereitungsanordnung ein Vergaser ist, der die Aufbereitung des Luft/Treibstoffgemisches für den Verbrennungsraum bewirkt, wobei der Vergaser ein Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem und ein Haupt-Treibstoffzumeßsystem enthält und das Luft/Treibstoffverhältnis des durch das Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem aufbereiteten Gemisches fetter als das vorbestimmte Verhältnis ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung, die die Freigabe der Zuluftversorgungseinrichtung (24, 26) bewirkt, eine Drosseleinrichtung (48, 50, 52, 46) enthalt ,d ie ein Erfassen des Betriebs zustandes des Leerlauf-Treibstof fzumeßsystems bewirkt, und eine Einrichtung (42, 44, 45, 46, 53)/ die eine Freigabe der Zuluftversorgung (24, 26) bewirkt, um Zuluft zu dem Luft/Treibstoff-Gemisch hinzuzufügen, wenn sowohl

   a) die Regel nachstellung eine vorbestimmte Größe in Gemischabmagerungsrichtung in Abhängigkeit von dem erfaßten fetten Luft/Treibstoffverhältnis während der bestimmten Motorbetriebsbedingungen annimmt und

   b) die Drosseleinrichtung einen Betrieb des Leerlauf-. Treibstoffzumeßsystems erfaßt, wobei die zugelassene Zuluft das Luft/Treibstoffverhältnis des in den Verbrennungsraum eingezogenen Gemisches so erhöht, daß die Nachstellung des Luft/TreibstoffVerhältnisses in Gemischabmagerungsrichtung durch den Regler (28/ 30, 32, 34, 35, 36, 38, 40) in Abhängigkeit von dem .Sensorsignal reduziert wird, wodurch die Regelnachstellung bei in Betrieb befindlichem Leerlauf-Treibstoffzumeßsystem näher an der Nachstellung bei in Betrieb befindlichem Haupt-Treibstof fzumeßsystem während der bestimmten Motorbetriebsbedingungen liegt, um dadurch im wesentlichen eine Abweichung des Luft/Treibstoffverhältnisses in Abmagerungsrichtung bei einem Betriebswechsel von dem Leerlauf--

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   Treibstoffzumeßsystem zu dem Haupt-Treibstoffzumeßsystem zu vermeiden. * -
3. 3. Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Zuluft-Zuführeinrichtung ein Zuluft-Ventil (24) umfaßt, das im eingeschalteten Zustand die Zuführung der Zuluft zu dem Verbrennungsraum bewirkt.

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