DE3135148A1

DE3135148A1 - "verfahren und vorrichtung zum regeln des kraftstoff-luftverhaeltnisses fuer eine brennkraftmaschine"

Info

Publication number: DE3135148A1
Application number: DE19813135148
Authority: DE
Inventors: Yutaka Okazaki Aichi Kawashima; Masakazu Ninomiya; Atsushi Kariya Aichi Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1980-09-05
Filing date: 1981-09-04
Publication date: 1982-04-15
Also published as: US4503824A; JPS5746045A; JPH0141822B2; DE3135148C2

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine.

Im allgemeinen wird das Kraftstoff-Luftverhältnis bei einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug so gewählt, daß es gleich dem oder kleiner als das stöchiome- trische Kraftstoff-Luftverhältnis bei normalen Betriebsverhältnissen, d.h. gleich einem Wert von annähernd 13> der der maximalen Ausgangsleistung der Maschine bei einer Beschleunigung mit weit offenem Drosselventil und beim Fahren über, eine Steigung entspricht, und gleich einem'Wert ist, der vom Standpunkt der Stabilität der Maschine im Leerlauf gewählt ist.

Für die Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses bei normalen Betriebsverhältnissen ist es bekannt, eine Regelung mit offener Regelschleife des Vergasers zu verwenden, wobei in gewissem Ausmaß aufgrund von Änderungen im Aufbau der hergestellten Maschinen, aufgrund von Langzeitänderungen in den Arbeitskennwerten der Maschine und aufgrund von Änderungen im Aufbau der hergestellten Vergaser Verluste im spezifischen Kraftstoffverbrauch auftreten. Bei einer elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzanlage, bei der das Volumen der angesaugten Luft durch einen Ansaugluftvolumensensor oder eine ahn-

.ο I ο ο I 4 ö

— 2_—

liehe Einrichtung gemessen wird, wird die erforderliche Kraftstoff menge durch einen Computer berechnet und der Kraftstoff in den Luftansaugkrümmer über ein elektromagnetisches Ventil entsprechend der berechneten erforderlichen Kraftstoffmenge eingespritzt, wobei praktisch eine Regelung mit geschlossener Regelschleife verwandt wird, bei der die Richtung, in der das tatsächliche Kraftstoff-Luftverhältnis vom stöchiometrischen Verhältnis (annähernd 15) abweicht, durch einen Sauerstoffkonzentrationssensor im Abgaskanal bestimmt wird. Für einige Maschinentypen wird in der Praxis auch eine Regelung mit geschlossener Regelschleife des Vergasers verwandt, bei der die Luftmenge im Nebenluftkanal entsprechend der Bestimmung der Richtung des stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnisses durch den Sauerstoffkonzentrationssensor geändert wird. Obwohl diese Regelvorrichtungen mit geschlossener Regelschleife die Änderungsbreite im Kraftstoff-Luftverhältnis herabsetzen können, tritt bei diesen Vorrichtungen die Schwierigkeit einer KraftstoffVerschwendung auf, da das theoretische Kraftstoff-Luftverhältnis nicht das Kraftstoff-Luftverhältnis für den besten spezifischen Kraftstoffverbrauch"ist.

Es sind bereits Regelverfahren vorgeschlagen worden, bei denen der oben beschriebene Verlust im Kraftstoffverbrauch vermieden und ein optimaler spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Bei einem derartigen Verfahren wird die Luft, die den Vergaser umgeht, dazu gebracht, daß sie periodisch schwankt, d.h. wird das Kraftstoff-Luftverhältnis mit einer bestimmten Frequenz abwechselnd zur reicheren und ärmeren Seite geändert und die Richtung des Kraftstoff-Luftverhältnisses zur Erzielung eines besseren spezifischen Kraftstoffverbrauches bestimmt, woraufhin das Kraftstoff-Luftverhältnis durch das Hilfsluftventil korrigiert wird, das den Vergaser

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umgeht. Bei diesem Verfahren läuft die Maschine einmal mit einem Kraftstoff-Luftverhältnis auf der relativ reicheren Seite und einmal mit einem anderen Kraftstoff-Luftverhältnis auf der relativ ärmeren Seite, wobei die Drehzahl N_a_ beim Lauf mit einem Kraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren Seite und die Drehzahl N_el beim Lauf mit einem Kraftstoff-Luftverhältnis auf der ärmeren Seite verglichen werden. Die Regelung erfolgt in der Weise, daß dann, wenn N_er > N_el ist, die nebengeführte Luftmenge herabgesetzt wird, während dann, wenn N_er < N_el ist, die Menge der nebengeführten Luft erhöht wird.

Bei dem oben beschriebenen bekannten Regelverfahren ist es jedoch nicht möglich zu bestimmen, ob die Änderung der Drehzahl durch eine Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses oder durch äußere Faktoren, wie beispielsweise durch eine Beschleunigung,durch die Fahrt über eine Steigung oder ein Gefälle verursacht wird, wenn die Änderung in der Ausgangsleistung der Maschine durch eine Änderung der Drehzahl gemessen wird. Es besteht bei diesem Verfahren daher die Schwierigkeit,daß die Regelung in der Richtung erfolgt, die der richtigen Richtung zur Verbesserung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs entgegengesetzt ist, so daß der spezifische Kraftstoffverbrauch beeinträchtigt werden kann. Es ist weiterhin schwierig, ein Hilfsluftventil als Einrichtung zum Korrigieren des Kraftstoff-Luftverhältnisses vorzusehen, das notwendig ist, um eine Änderung mit hoher Genauigkeit zu bewirken. Diese Schwierigkeiten treten bei dem oben beschriebenen bekannten Regelverfahren auf.

Durch die Erfindung soll ein Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine entwickelt werden, bei dem die Regelung erfolgt, um sicherzustellen, daß der spezifische Kraftstoffverbrauch

der Brennkraftmaschine soweit wie möglich immer auf dem optimalen Wert bleibt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine wird ein Grundkraftstoff-Luftverhältnis gebildet, werden Signale aufgenommen, die die Betriebsverhältnisse der Maschine wiedergeben, werden ein Kraftstoff-Luftver!- hältnis auf der reicheren Seite des Grundkraftstoffluftverhältnisses und ein Kraftstoff-Luftverhältnis auf der ärmeren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses in der Nähe des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses gewählt, wird die Maschine unter Verwendung eines Kraftstoff-Luftgemisches mit den wenigstens zwei gewählten Kraftstoff-Luftverhältnissesn auf der reicheren und der ärme^ren Seite während bestimmter Zeitintervalle betrieben, werden die Signale während der bestimmten Zeitintervalle aufgenommen, die die Betriebsverhältnisse der Maschine wiedergeben, werden wenigstens drei der aufgenommenen Signale verglichen, wird auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses bestimmt, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der reicheren oder ärmeren Seite desjenigen Kraftstoff-Luftverhältnisses ist, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht, und wird auf der Grundlage dieser Bestimmung das Grundkraftstoffluftverhältnis .so korrigiert, daß es näher an dem Kraftstoff-Luftverhältnis liegt, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine umfaßt eine Einrichtung zum Ändern des Kraftstoff-Luftverhältnisses über eine Änderung der durch ein Kraftstoff-Einspritzventil eingespritzten Kraftstoffmenge, Sensoren, die im System der Brennkraftmaschine vorgese-

hen, um die Arbeitsverhältnisse der Brennkraftmaschine aufzunehmen, einen Computer oder Rechner, an dem die Signale von den Sensoren liegen, der den Wert des Kraftstoff-Luftverhältnisses bestimmt und Signale erzeugt, die am Kraftstoff-Einspritzventil und an dem elektromagnet netischen Ventil im Umgehungskanal für den Hauptluftkanal liegen, und eine Einrichtung zum Regulieren des Kraftstoff-Luftverhältnisses des der Maschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches, wobei die Bestimmung, ob das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der 1'5" reicheren oder auf der ärmeren Seite desjenigen Kraftstoff-Luftverhältnisses ist, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht, und die auf der Grundlage dieser Bestimmung erfolgende Korrektur des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses derart, daß es näher 20. an demjenigen "Kraftstoff-Luftverhältnis liegt, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht, im Rechner oder Computer durchgeführt werden.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Regeln des Kraftstoff-

Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine ,

Fig. 1B den Aufbau des Computers bei der in Fig. 1A dargestellten Vorrichtung,

Fig. 2 die Beziehung zwischen der Impulsbreite - und der eingespritzten Kraftstoffmenge,

	Fig.	4
10
	Fig.	5
15
	Fig.	6

Fig. 3 in einem Flußdiagramm ein Beispiel des

Rechenprozesses im Computer der in Fig. 1A dargestellten Vorrichtung,

die im Speicher des Computers bezüglich der Korrekturimpulsbreite gespeicherte Tabelle,

in einem Zeitdiagramm die Änderung der Signale beim Rechenprozeß, der durch den Computer durchgeführt wird,

in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Durchsatz oder der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und der Drehzahl unter Verwendung der Kraft

stoff-Luftverhältnisse und der Kraftstoffdurchsätze als Parameter., und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1A ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Die in Fig. 1A dargestellte Vorrichtung umfaßt eine Brennkraftmaschine 1, einen Drehwinkelsensor 14, der in einen Verteiler eingebaut ist, einen Ansaugkrümmer 3» ein Drosselventil 4, das durch ein Fahrpedal 10 betätigt wird, und einen Luftdurchsatz-oder Luftströmungsgeschwindigkeitssensor Der Sensor 6 ist von einem Typ, der die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch eine Messung der Ausgangs-

ο ι j υ 1 4 Ö

spannung bestimmt, die dem Winkel einer Sperrplatte entspricht, die sich im Weg des Luftstromes befindet.und ihren Winkel entsprechend der Luftströmungsgeschwindigkeit ändert. Die in Fig. IA dargestellte Vorrichtung umfaßt weiterhin einen stromabwärts liegenden Luftkanal 5, der den Sensor 6 mit dem Drosselventil 4 verbindet, ein Luftfilter 8, einen stromaufwärts liegenden Luftkanal 7, der den Luftfilter 8 mit dem Sensor 6 verbindet, einen Drucksensor 9 zum Aufnehmen des Luftdruckes, einen Drosselsensor 10, der die vollständig geschlossene Stellung und eine um mehr als 60% geöffnete Stellung des Drosselventils 4 wahrnimmt, ein elektromagnetisches Ventil 13 zum Regeln des über einen Weg gehenden Luftstromes, der eine Umgehung für den Sensor 6 und das Drosselventil 4 bildet, einen stromabwärts liegenden Luftbypaßkanal 11, der das elektromagnetische Ventil • 13 mit dem Luftansaugkrümmer 3 verbindet, und einen stromaufwärts liegenden Luftbypaßkanal 12, der den stromaufwärts liegenden Luftkanal 7 mit dem elektromagnetischen Ventil 13 verbindet, sowie eine Computereinheit 2.

Das elektromagnetische Ventil 13 ist ein Schaltventil, das nur entweder offen oder geschlossen ist. Die Camputereinheit empfängt die Signale vom Luftsensor 6, vom Drehwinkelsensor 14 und Vom Drosselsensor 10, berechnet die eingespritzte Kraftstoffmenge zum fraglichen Zeitpunkt in Form einer Impulsbreite und erzeugt ein Ausgangssignal, das am Kraftstoffeinspritzventil 15 liegt.

Der Aufbau der Computereinheit 2 ist in Fig. 1B dargestellt. Die Computereinheit 2 umfaßt eine zentrale Datenverarbeitungseinheit CPU 200, eine gemeinsame Sammelschiene 213» einen Zeitgeber 214, einen Unterbrechungs-

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steuerteil 202, einen Drehzähler 201, einen Digitalsignalempfänger 203, einen Analogsignalempfänger 204, einen Eingangsteil 215, an dem die Signale vom Drehwinkelsensor 14, vom Drucksensor 9, vom Drosselsensor 10 und vom Luftsensor 6 liegen, einen Speicher 207 mit direktem Zugriff, einen Festspeicher 208, einen Zähler 209 zum Steuern des Zeitgebers für die Kraftstoffeinspritzung, einaiLeistungsverstärker A 210,der das Signal zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzventiles 15 er;-zeugt, einen Ausgangssteuerteil 211, der das Signal für das elektromagnetische Ventil 13 im Bypaßkanal 11 und 12 erzeugt, und einen Leistungsverstärker B 212, der das Signal zum Betreiben des elektromagnetischen Ventils erzeugt. Energieversorgungsschaltungen 205 und 206 bekommen ihre Energie von der Batterie 16 und versorgen den Speicher mit direktem Zugriff 207 und die anderen Bauteile der Computereinheit 2 mit Energie. Der Zündschalter 17 ist zwischen der Batterie 16 und der Energieversorgungsschaltung 206 vorgesehen.

In Fig. 2 ist die Beziehung T und der Menge an eingespritztem Kraftstoff J für das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil 15 dargestellt,das den Kraftstoff unter einem bestimmten Druck periodisch entsprechend der Breite des anliegenden Impulses einspritzt.

Mit zunehmender Breite T des Impulses vom Computer 2 nimmt die Menge an eingespritztem Kraftstoff linear zu. Die Impulsbreite· T entspricht der Verzögerungszeit des Öffnens und Schließens des Kraftstoffeinspritzventiles. T. ist der effektive Impulsbrei·

des Kraftstoffeinspritzventils.

T_ ist der effektive Impulsbreitenbereich zum Steuern

In Fig. 3 ist das Flußdiagramm eines Beispiels des Rechenprozesses im Computer 2 dargestellt. Wenn die Ma-

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- /13 -

schine 1 angelassen wird, beginnt der Rechenprozeß mit dem Schritt S1, in dem das elektromagnetische Bypaßventil 13 geschlossen wird. Im Schritt S2 erfolgt das Auslösen des Zählers Y zumJZählen der Anzahl der Einspritzungen " (Y.^ O).Die Einspritzung erfolgt einmal für jede Drehung um einen bestimmten Kurbelwellenwinkel bei einer 4-Zylinder-Maschine. Die integrierte oder addierte Anzahl der Umdrehungen wird durch ein Zählen der Anzahl der Einspritzungen erhalten.

Im Schritt S3 werden die Drehzahl N₃, die Menge an angesaugter Luft Q und der Ansaugluftdruck P_m über den Drehwinkelsensor 14, den Luftsensor 6 und den Luftdrucksensor 9 eingeführt. Im Schritt S4 erfolgt die Berechnung der Hauptimpulsbreite, in dem als Basiswert das stöchiometrisehe Kraftstoff-Luftverhältnis (Luft/Kraftstoff = 1.4,7) herangezogen wird unter Verwendung der Drehzahl N und der angesaugten Luftmenge Q_a- Im Schritt S5 wird die Korrekturimpulsbreite AT(p>r)aus der in Fig. 4 dargestellten und im Speicher gespeicherten Tabelle ausgelesen, die der vorliegenden Drehzahl N_e und dem vorliegenden Ansaugluftdruck P_m entspricht. In der in Fig. 4 dargestellten Tabelle 'sind die Werte für die Drehzal N und die Werte für den Ansaugluftdruck P in Bereiche mit bestimmten Intervallen unterteilt und ist jeder Kombination der Werte W_ und Pj_n ein Wert der Korrekturimpulsbreite Δτ(ρ,τ) zugeordnet.

Im Schritt S6 erfolgt die Entscheidung durch den Drossel--." ; sensor 10, ob der Öffnungsgrad des Drosselventiles größer als 60% ist oder nicht, d.h. ob der Schalter zum Aufnehmen des vollständig geöffneten Drosselventils geschlossen ist oder nicht. Wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils größer als 60% ist, geht das Programm auf den Schritt S36-über. Im Schritt S36 wird die Hauptimpulsbreite T_m mit

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einem Korrekturkoeffizienten K₁ multipliziert, um das laufende Kraftstoff-Luftverhältnis (annähernd gleich 13) zu erhalten und wird zu diesem Produkt die ■Verzögerungszeit T_y der Öffnung des Kraftstoffeinspritzventils zuaddiert, die in Fig. 2 dargestellt ist, die die .Beziehung zwischen der Impulsbreite und der eingespritzten Kraftstoffmenge zeigt. Wenn somit der Öffnungsgrad des Drosselventils größer als 60% ist, läßt sich die Impulsbreite durch die folgende Gleichung darstellen:

Im Schritt S37 wird das Signal mit der Impulsbreite T dem Kraftstoffeinspritzventil 15 zugeführt und kehrt das Programm zum Schritt S2 zurück. Wenn somit der Öffnungsgrad des Drosselventils größer als βθ% ist, erfolgen keine Entscheidung und Korrektur bezüglich eines Kraftstoff-Luftverhältnisses mit optimalem spezifischen Kraftstoffverbrauch.

Wenn im Schritt S6 der Öffnungsgrad des Drosselventils kleiner als 60% ist, ist die Entscheidung negativ und geht das Programm auf den Schritt S7 über. Im Schritt S7 erfolgt eine Entscheidung, ob der Winkel des Drosselventils eine vollständige Schließung des Drosselventils liefert oder nicht, d.h. ob der Leerlaufschalter geschlossen ist oder nicht. Wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist, ist die Entscheidung positiv und geht das Programm auf den Schritt S39 über. Im Schritt S39 wird die Hauptimpulsbreite T_m, die im Schritt S4 berechnet wurde, mit einem Korrekturkoeffizienten Kp multipliziert und wird zu diesem Produkt die Verzögerungszeit T addiert. Wenn somit die Maschine im

β · O

- /ar -

Leerlauf arbeitet, läßt sich die Impulsbreite T^ durch die folgende Gleichung darstellen:

^Ti - ^K2 * ^Tm ^{+ T}v

Im Schritt S40 wird ein Signal mit der Impulsbreite T₁ dem Kraftstoffeinspritzventil 15 zugeführt und kehrt das Programm auf den Schritt S2 zurück. Im Leerlauf erfolgen somit keine Entscheidung und keine Korrektur bezüglich eines Kraftstoff-Luftverhältnisses mit optimalem spezifischen Kraftstoffverbrauch, wie es dann der Fall ist, wenn die Öffnung des Drosselventils größer als 60% ist.

.Wenn die Öffnung des Drosselventils nicht der Leerlaufstellung entspricht, ist die Entscheidung im Schritt 57 negativ und geht das Programm auf den Schritt S8 über. Im Schritt S8 wird die Endimpulsbreite T_p dadurch erhalten, daß die Hauptimpulsbreite T , die Korrekturimpulsbreite T(p,r) und die Verzögerungszeit T addiert wurden, Im Schritt S9 wird ein Signal mit der Impulsbreite T_r dem Kraftstoff-Einspritzventil 15 zugeführt.

Im Schritt 10 wird die Anzahl Y der Kraftstoff-Einspritzungen um eine erhöht. Im Schritt S11 wird weiterhin negativ entschieden, bis die Anzahl Y bis auf einen vorgewählten Wert K zugenommen hat, während das Programm durch die Schleife geht, die aus dem Unterprogramm S3 bis S11 besteht. Im Schritt S12 wird die Anzahl Y der Kraftstoffeinspritzungen gleich Null gesetzt. Im Schritt S13 wird die gezählte Anzahl N_r der Taktimpulse für K Einspritzungen, d.h. die Periode der Umdrehungen für K Einspritzungen im Speicher gespeichert.

Die Änderung der Signale bei dem oben beschriebenen Rechenprozeß ist in einem Zeitdiagramm in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 sind die Änderungen der Drehzahl N , des Kraftstoff-Luftverhältnisses A/F, des Zustandes VLV des elektromagnetischen Bypaßventils, die Impulsbreite, die Taktimpulse und die Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen dargestellt. Der Rechenvorgang befindet sich in der reichen Periode RS, wenn das elektromagnetische Bypaßventil sich in der geschlossenen Stellung CL befindet, und in der armen Periode LS, wenn sich das elektromagnetische Bypaßventil in der geöffneten Stellung OP befindet. Die Anzahl K der Kraftstoffeinspritzungen ist gleich 4 vorgewählt (K = 4). Die Maschine wird mit geschlossenem elektromagnetischem Bypaßventil betrieben, wobei die Anzahl der Taktimpulse gleich N_r1 ist.

Der oben beschriebene Betrieb der Waschine entspricht dem . Punkt R^ der graphischen Darstellung in Fig. 6, die die Beziehung zwischen dem Luftdurchsatz Q und der Drehzahl N_ der Maschine unter den Verhältnissen darstellt, bei denen das axiale Drehmoment der Maschine konstant ist.

In Fig. 6 sind mit F₁, F₂,F,, F^, F₅₅F₅ und F₇ die Kraftstoffdurchsätze bezeichnet, wobei F₁ T F₂ p^F^F^ ^-FcT-FgT-Fy. Jede der mit F₁ bis F₇ bezeichneten Kurven gibt die Änderung der Drehzahl Ν_Ω entsprechend einer Änderung des Luftdurchsatzes Q. bei einem der Werte F₁ bis F₇ wieder. Mit (AZF)₁, (A/F)₂, (AZF)₃, (A/F)₄ und (A/F)n sind die Kraftstoff-Luftverhältnisse bezeichnet. Jede der mit (AZF)₁ bis (AZF)c bezeichneten geraden Linien gibt die Änderung des Wertes N_e entsprechend einer Änderung von Q bei einem der Werte (AZF)₁ bis (AZf)₅ wieder. Gewöhnlich hat die Drehzahl einen maximalen Wert, wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis annähernd gleich 13 unter der Bedingung ist, daß der Durchsatz des

Kraftstoff-Luftgemisches konstant ist. In Fig. 6 ist (A/F)₂ gleich 13. Die Punkte M₁, M₂, M,, M₄, M₅, Mg und bei denen der Wert N_e ein Maximum in jeder Kurve F₁

bis Fy hat, liegen auf der geraden Linie, die mit bezeichnet ist. Der spezifische Kraftstoffverbrauch wird an den Stellen M₁, M₂, M₅,M^, M^, Mg und My für jeden Kraftstoffdurchsatz F₁ bis Fy optimal. Erfindungsgemäß soll die automatische Regelung so durchgeführt werden, daß die Maschine an den Stellen M₁ bis My betrieben wird.

Wenn beispielsweise die Maschine mit einer Drehzahl N₁ läuft, und der Ausgangszustand gleich R₁ auf der mit F₁ bezeichneten Kurve ist, wird ein Lauf mit optimalem spezifischen Kraftstoffverbrauch in der Mitte von M^ und M5, d.h. in der Mitte der Kraftstoffdurchsätze F^ und F₅ erzielt.

Im Schritt S14 und S15 werden vier Drehzahlen N-, *» Nj_1-1, N₁ und N_x,, unter denen sich die vorliegende Drehzahl N mit reichem Kraftstoff-Luftverhältnis befindet, miteinander verglichen. N-, ist die Drehzahl bei dem vorhergehenden armen Schritt, N₁ ist die Drehzahl beim vorhergehenden reichen Schritt und N-, ₁ ist die Drehzahl beim vorvorletzten armen Schritt.

Wenn die Beziehung N_1-1> N_1-1^ N₁^N₁. im Schritt S14 als erfüllt erkannt wird, ist die Entscheidung positiv und geht das Programm auf den Schritt S18 über. Das bedeutet, daß dann, wenn die Drehzahl im reichen Schritt zunimmt und im armen Schritt abnimmt, eine Zunahme der eingespritzten Kraftstoffmenge dazu führen wird, daß die Drehzahl und der spezifische Kraftstoffverbrauch zunehmen.

In den Schritten S17 und S18 erfolgt die Berechnung der

• «J β »«■«

* ο

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Korrektur ÄT(p,r) der Impulsbreite. Die Korrekturimpuls-"breite Δτ(ρ,τ) entsprechend der vorliegenden Drehzahl N und dem vorliegenden Ansaugluftdruck P wird von der entsprechenden Adresse der im Festspeicher des Computers gespeicherten Tabelle ausgelesen, wobei ein Betrag At der ausgelesenen Korrekturimpulsbreite zuaddiert oder von der ausgelesenen Korrekturimpulsbreite abgezogen wird und anschließend die in dieser Weise erhaltene addierte oder subtrahierte Korrekturimpulsbreite an der entsprechenden. Adresse des Speichers eingeschrieben wird.

Wenn im Schritt S14 entschieden wird, daß die Beziehung ¹¹I-I^ ^Nr-1 ^ ^Nl^ ^Nr ^nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S15 über. Das ist dann der Fall, wenn die Maschine mit einem Kraftstoff-Luftgemisch läuft, das reicher als das Kraftstoff-Luftverhältnis für den optimalen spezfischen Kraftstoffverbrauch an einer der Stellen NL bis M^ ist. In diesem Fall wird im Schritt S15 entschieden, daß die Beziehung.N_1-1^ N^₁ > N₁ C N_p erfüllt ist und geht das Programm auf den Schritt S16 über. Im Schritt S16 wird von der Korrekturimpulsbreite ^T(p,r), die den Betriebsverhältnissen entspricht, der Wert At subtrahiert und die subtrahierte Korriekturimpulsbreite im Speicher gespeichert. Die Menge an eingespritztem Kraftstoff wird somit um einen Betrag herabgesetzt, der der Impulsbreite /^t entspricht, so daß die eingespritzte Kraftstoffmenge näher an den optimalen Wert herangebracht wird.

Wenn in den Schritten S14 und S15 entschieden wird, daß keine der Beziehungen N_1-. "y- N₁ < N₁>N oder Nn j..jC N_r_·* > N-j^N erfüllt ist, dann geht das Programm auf den Schritt S17 über, in dem keine Änderung des Wertes AT(p»^r) erfolgt. Das ist beispielsweise dann der

"Fall, wenn bei einer Änderung der Betriebsverhältnisse der Maschine in einer Übergangsperiode, beispielsweise bei einer Beschleunigung durch eine Betätigung des Fahrpedals, die Änderung der Drehzahl aufgrund der Beschleunigung wesentlich größer als die Änderung der Drehzahl aufgrund einer Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses durch eine leichte Änderung des Luftdurchsatzes in den armen und reichen Schritten ist und die Drehzahl allmählich zunimmt. Dementsprechend ist die Beziehung N-,_^ j> ^N _r_1 ? ^Ni > ^N _r erfüllt, so daß die Entscheidungen in den Schritten S14 und S15 negativ sind und das Programm auf den Schritt S17 übergeht. Wenn das Kraftstoff-Luftverhältnis gleich dem Kraftstoff-Luftverhältnis für den optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch ist, ist weiterhin die Beziehung ^Ni_i = N_r_,, = N^ = N_r erfüllt und erfolgt keine Änderung der Korrektur der Impulsbreite,so daß das Kraftstoff-Luftverhältnis für den optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch beibehalten wird.

Nach den Schritten S16, S17 und S 18 geht das Programm auf den Schritt S19 über. Im Schritt S19 wird entschieden, ob der vorliegende Schritt ein reicher Schritt (X = 0") oder ein armer Schritt (X = 1) ist. Wenn der vorliegende Schritt ein reicher Schritt ist (X =0), ist die Entscheidung negativ und geht das Programm auf 3Q den Schritt S20 über, während dann, wenn der vorliegende Schritt ein armer Schritt ist (X = 1), die Entscheidung positiv ist und das Programm auf den Schritt S1 übergeht. Wenn das Programm vom Schritt S1 durch den Schritt S13 geht, wie es oben beschrieben wurde, ist die Entscheidung negativ und geht das Programm auf den Schritt S20 über.

Im Schritt S20 wird die Anzahl Y der Einspritzungen gleich Null gesetzt. Wenn sich in diesem Fall das Programm in einem Rechenschritt mit armem Kraftstoff-Luftverhältnis

befindet, wird das elektromagnetische Bypaßventil geöffnet.

In den Schritten S22 bis S24 werden ähnliche Rechenvorgänge durchgeführt, wie es in den Schritten S3 bis S5 der Fall ist. Im Schritt S25 wird entschieden, ob der Öffnungsgrad des Drosselventils größer als 60?£ ist oder nicht. Wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils größer als 60% ist, ist die Entscheidung positiv und geht das Programm auf den Schritt S35 über, in dem das elektromagnetische Bypaßventil 13 geschlossen wird. Im Schritt S36 wird die Impulsbreite für das laufende Kraftstoff-Luftverhältnis berechnet und die Einstellung auf das Kraftstoff-Luftverhältnis für den optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch unterbrochen. Im Schritt S37 wird das Signal mit der berechneten Impulsbreite dem Kraftstoffeinspritzventil 15 zugeführt. Das Programm geht auf den Schritt S2 über, so daß der gesamte Rechenprozeß erneut beginnt.

Wenn die Entscheidung im Programmschritt S25 negativ ist, geht das Programm auf den Schritt S26 über. Im Schritt S26 wird entschieden, ob das Drosselventil vollständig geschlossen ist oder nicht. Wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist, ist die Entscheidung positiv und geht das Programm auf den Schritt S38 über. Wie im Schritt S35 wird auch im Schritt S38 das elektromagnetische Bypaßventil 13 geschlossen. Im Schritt S39 wird die Impulsbreite für das Leerlauf-Kraftstoff-Luftverhältnis berechnet. Im Schritt S40 wird ■ein Signal mit der berechneten Impulsbreite dem Kraftstoffeinspritzventil 15 zugeführt. Das Programm geht auf den Schritt S2 über, so daß der gesamte Prozeß erneut beginnt.

- 2a '

Wenn die Entscheidung im Schritt S26 negativ ist, geht das Programm auf den Schritt S27 über. In den Schritten S27 bis S29 erfolgen ähnliche Rechenvorgänge, wie in den Schritten S8 bis S10. Im Schritt S30 wird entschieden,ob die Anzahl Y der Einspritzungen die vorgewählte Anzahl K erreicht hat oder nicht. Wenn die vorgewählte Anzahl K nicht erreicht ist, ist die Entscheidung negativ und tritt das Programm in die Programmschleife aus den Schritten S22 bis S30 ein.

Wenn die Anzahl Y der Einspritzungen K erreicht, ist die Entscheidung im Schritt S30 positiv und geht das Programm auf den Schritt S31 über. Im Schritt S31 wird der Wert X as 1 gesetzt, um zu speichern, daß der vorliegende Schritt ein armer Schritt ist. Im Schritt S32 wird die Drehzahl N₁ des armen Schrittes im Speicher gespeichert, wie es im Schritt S13 der Fall ist.

Wenn im Schritt S33 entschieden wird, daß die Beziehung N₁ ^- N_1-1 y~ N₃V^N₁ erfüllt ist, geht das Programm wie im Fall des Schrittes S14 auf den Schritt S18 über. Im Schritt S18 wird der Änderungswert Δ, t der Korrekturimpulsbreite &T(p,r) zuaddiert und die geänderte Korrekturimpulsbreite im Speicher gespeichert. Wenn im : Schritt S33 entschieden wird, daß die Beziehung N ₁-^C N -j. ^N ^N₁ nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S34 über. Im Schritt S34 wird entschieden, ob die Beziehung N_r-1 > N_1-1 < N_r >Ν_χ erfüllt ist oder nicht. Wenn im Schritt S34 entschieden wird,daß diese Beziehung erfüllt ist, dann geht das Programm auf den Schritt SI6 über, in dem der Änderungswert At von der Korrekturimpulsbreite ΔΤ(ρ,γ) subtrahiert wird und die geänderte Korrekturimpulsbreite im Speicher gespeichert wird. Wenn im Schritt S34 entschieden wird, daß diese Beziehung nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den

Schritt S17 über und erfolgt keine Änderung der Korrekturimpulsbreite Λ τ (ρ t r) ·

Nach den Schritten S16, S17 und S18 geht das Programm auf den Schritt S19 über, in dem entschieden wird, ob der vorliegende Schritt ein armer Schritt ist oder nicht. Im vorliegenden Fall sind die Schritte S20 bis S32 arme Schritte (X = 1), so daß die Entscheidung positiv ist und das Programm auf den Schritt S1 übergeht.

Wenn bei der oben beschriebenen Regelung der Maschine das Kraftstoff-Luftverhältnis von dem;Kraftstoff-Luftverhältnis abweicht, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht, wird das Kraftstoff-Luftverhältnis so korrigiert, daß ein Kraftstoff-Luftverhältnis erhalten wird, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht. Es ist gleichfalls möglich, die Ma-" schine so zu regeln, daß immer optimale Laufverhältnisse erhalten werden, da der optimale Korrekturwert /^T(p,r) entsprechend dem Jeweiligen Arbeitszustand der Maschine im Speicher des Computers gespeichert ist.

Die Beziehung zwischen dem oben beschriebenen Rechenvorgang und der Fahrt eines Kraftfahrzeuges mit der fraglichen Brennkraftmaschine wird im folgenden anhand von Fig.

6 beschrieben. Die Bewegung der Arbeitsposition beginnt bei R₁ des reichen Arbeitsschrittes.. Die Arbeitsposition bewegt sich von R₁ des reichen Arbeitsschrittes zu L₁ des armen ArbeitsSchrittes längs der mit F₁ bezeichneten Kurve. Die dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entsprechende Position auf der mit F₁ bezeichneten Kurve ist mit M₁ bezeichnet. Die Arbeitsposition bewegt sich von L₁ zu R2 und anschließend von R₂ zu L₂- Nachdem die Arbeitsposition Lp erreicht hat, wird im Schritt S 34 entschieden, daß die Beziehung N(R₁) > N(L₁)<N(R ) > N(L«)

erfüllt ist, so daß im Schritt S16 eine Subtraktion der Korrekturimpulsbreite um£>t erfolgt. Der Kraftstoff durchsatz wird daher so herabgesetzt, daß sich die Arbeitsposition von der Kurve F₁ zur Position R, auf der Kurve F₂ bewegt, wobei der Wert Fp kleiner als der Wert F₁ ist.

Nach dem Betrieb auf der Position R₃ wirdimSchrittS15 über das Bestehen der Beziehung N(L₁) < N(R₂) > N(L₂) <_ N(R₃) entschieden und bewegt sich dementsprechend die Arbeitsposition von der Kurve F₂ auf die Kurve F,, wobei der Wert F₃ kleiner als der Wert F₂ ist. Der Reihe nach erfolgen diese Bewegungen der Arbeitsposition zur nächsten Kurve bis die Arbeitsposition L_Q erreicht, wo die Beziehung N(R₅) > N(L₆) ^ N(R₇) 4. N(L₈) erfüllt ist, so daß keine weitere Bewegung der Arbeitsposition erfolgt.

Der Arbeitszustand der Maschine wird daher zum Punkt"Lg geführt, der sehr nahe am Punkt My liegt, der dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch mit konstantem Kraftstoffdurchsatz Fy entspricht. Da zu Beginn der Fahrer des Fahrzeuges die Drehzahl N₁ benötigt, muß er erkennen, daß die Drehzahl von N₁ auf N₂ abfällt. Wenn der Fahrer diesen Abfall der Drehzahl erkennt, wird er das Fahrpedal betätigen, um die Drehzahl auf N₁ zu erhöhen, so daß der Kraftstoffdurchsatz einen mittleren Wert zwischen F^ und F= einnimmt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist der Luftdurchsatz durch das elektromagnetische Bypaßventil 13 von dem Standpunkt aus gewählt, daß sowohl das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges, in dem sich die Brennkraftmaschine befindet, als auch die Aufnahmefähigkeit der Änderung der Drehzahl der Maschine zufriedenstellend sind. Der Änderungswert A. t der Korrektur der eingespritzten Kraftstoffmenge ist so gewählt, daß er kleiner als die

Hälfte der Änderung des Kraftstoff-Luftverhältnisses aufgrund der Arbeit des elektromagnetischen Bypaßventiles 13 ist.

Bei dem oben beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind verschiedene Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann im Plußdiagramm von Fig. 3 der folgende Satz von Entscheidungsbedingungen verwandt werden:

_N > N , , N ■> N beim Schritt S14,

JL-1 3Γ—JL *· ■*-

μ , < N τ F N_ff < N ■ beim Schritt S15, N < N₉_, / N < \ ' beim Schritt S33 und N . > Nj_1-1 / N_r > \ Jbeim Schritt ^r" —

Statt des in Form eines Schaltventiles ausgebildeten elektromagnetischen Ventiles 13 kann auch ein elektromagnetisches Ventil mit veränderlicher Durchlaßfläche verwandt werden, dessen Ventilhub durch das elektrische Stromsignal reguliert wird, wobei der Luftdurchsatz durch das elektromagnetische Bypaßventil so gesteuert wird, daß er gleich einem bestimmten proportionalen Wert des Luftdurchsatzes durch den Luftsensor 6 ist.

In Fig. 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine dargestellt. Bei der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung wird der Kraftstoff durch die Hauptdüse 22 in einem Venturirohrteil 21 des Vergasers 20 zugeführt, zu dem der Kraftstoff

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von der Schwimmerkammer 23 über die Nebenluftkammer 24 fließt. Die Luft wird der Nebenluftkammer 24 über das zweite elektromagnetische Ventil 25 zugeführt. Die Umgehungsluft strömt durch das erste elektromagnetische Ventil 13 in den Umgehungskanal des Vergasers 20. Im Computer 2 werden ähnliche Rechenvorgänge, wie bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Das erste elektromagnetische Ventil 13 wird durch die Signale gesteuert, die im Computer 2 als Folge der Rechenvorgänge erzeugt werden. Die Regulierung der Menge an zugeführtem Kraftstoff erfolgt über eine Veränderung des Tastverhältnisses der Signale mit bestimmter Frequenz, die am zweiten elektromagnetischen Ventil 25 liegen.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden unter Verwendung von zwei elektromagnetischen . Bypaßventilen drei Werte des Kraftstoff-Luftverhältnisses, nämlich ein erster Wert ohne Bypaß (reicher Schritt RS), ein zweiter Wert mit einem eingeschalteten elektromagnetischen Bypaßventil (Grundschritt BS) und ein dritter Wert mit zwei eingeschalteten elektromagnetischen Bypaßventilen (armer Schritt LS) gebildet. Der Prozeß des Betriebs der Maschine ändert sich dann in der folgenden

Weise B₁ -* R₁ -» B₃-* L₄-* B₅^ R₆ -> B₇ Wenn die

Beziehungen N(B₁), N(B₃) > N(R₂) und N(B₃), N(B₅K N(L₄) an fünf Betriebspunkten erfüllt sind, erfolgt die Addition des Wertes ^t zur Korrekturimpulsbreite Λ T(p,r), während dann, wenn die Beziehungen N(B₁), N(B₃)^N(Rp) und N(B₃), N(B₅) > N(L₄) an fünf Arbeitspunkten erfüllt sind", die Subtraktion des Wertes Δί von der Korrekturimpulsbreite AT(p»r) erfolgt.

Claims

·*λ Φ β 6 α t- a tt tr

Dr. F. Zumstein serl. -fcni'E. AsisfYiibnei -;Dii R. Koenigsberger Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

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Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundkraftstoff-Luftverhältnis gebildet wird, Signale aufgenommen werden, die die Betriebsverhältnisse der Maschine wiedergeben,

ein Kraftstoff-Luftverhältnis auf der reicheren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses und ein Kraftstoff-Luftverhältnis auf der ärmeren Seite des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses in der Nähe des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses gewählt werden,

die Maschine unter Verwendung eines Kraftstoff-Luftgemisches mit den wenigstens zwei gewählten Kraftstoff-Luftverhältnissen auf der reicheren und ärmeren Seite während bestimmter Zeitintervalle betrieben wird,

die Signale aufgenommen werden, die die Betriebsverhältnisse der Maschine während der bestimmten Zeitintervalle wiedergeben,

wenigstens drei der aufgenommenen Signale verglichen werden,

auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses bestimmt wird, ob das Kraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der ärmeren oder reicheren Seite desjenigen Kraftstoff-Luftverhältnisses ist, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht, und

auf der Grundlage des Vergleichsergebnisses das Grundkraftsto^f-Luftverhältnis so korrigiert wird, daß es näher an dem Kraftstoff-Luftverhältnis zu liegen kommt, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses dadurch erfolgt, daß die Menge an eingespritztem Kraftstoff geändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses dadurch erfolgt, daß der Durchsatz des Bypaßluftstromes durch ein elektromagnetisches Ventil in einem Bypaßkanal zum Hauptluftkanal reguliert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses dadurch erfolgt, daß der Nebenluftdurchsatz durch ein elektromagnetisches Ventil im Nebenluftversorgungskanal des Vergasers reguliert wird.
5· Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Ändern des Kraftstoff-Luftverhältnisses über eine Änderung der von einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten Kraftstoffmenge, Sensoren, die im System der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, um die Arbeitsverhältnisse der Brennkraftmaschine aufzunehmen,

einen Computer, an dem die Signale von den Sensoren liegen, der den Wert des Kraftstoff-Luftverhältnisses

2Q bestimmt und Signale erzeugt, die an dem Kraftstoffeinspritzventil und dem elektromagnetischen Ventil im Bypaßkanal zum Hauptluftkanal liegen, und eine Einrichtung zum Regulieren des Kraftstoff-Luftverhältnisses des der Maschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches, wobei die Bestimmung, ob das Grundkraftstoff-Luftverhältnis ein Wert auf der reicheren • oder der ärmeren Seite desjenigen Kraftstoff-Luftverhältnisses ist, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht_;und die auf der Grundlage des Ergebnisses dieser Bestimmung erfolgende Korrektur des Grundkraftstoff-Luftverhältnisses derart, daß es näher an demjenigen Kraftstoff-Luftverhältnis zu liegen kommt, das dem optimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch entspricht, in dem Computer ausgeführt werden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren einen Drehwinkelsensor, einen Luftdurchsatzsensor, einen Drucksensor und einen Drossel-

sensor umfassen, und daß die Einrichtung zum Regulieren des Kraftstoff-Luftverhältnisses ein Ventil für die Kraftstoffeinspritzung und ein elektromagnetisches Ventil aufweist, das im Bypaßkanal für den Luftdurchsatzsensor angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren einen Drehwinkelsensor, einen Drucksensor und einen Drosselsensor umfassen, und daß die Einrichtung zum Regulieren des Kraftstoff-Luftverhältnisses ein Ventil für die Kraftstoffeinspritzung, ein erstes elektromagnetisches Ventil im Bypaßkanal des Vergasers und ein zweites elektromagnetisches Ventil im Kanal zur Nebenluftkammer aufweist.