DE3600838A1 - Einrichtung zur bestimmung des gemisch-luftanteils im betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung des Gemisch-Luftanteils im Betrieb einer Brennkraftmaschine der durch den Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung.

Um bei einer Brennkraftmaschine den Anteil der Schadstoffe in den Auspuffgasen klein zu halten, muß das Mischungsverhältnis der Luft mit dem Brennstoff in geeigneter Weise gesteuert werden. Die Steuerung kann sich dabei unter Einflußnahme von verschiedenen Betriebsparametern auf jeden der beiden Gemischanteile beschränken, in welchem Zusammenhang für eine Beschränkung der Steuerung auf den Luftanteil des Gemisches bis jetzt bekannt ist, hierfür ein Strömungsmeßgerät zu verwenden, mit dem also eine Meßgröße für die von der Brennkraftmaschine angesaugte Luftmenge als die maßgeblichste Steuergröße bei einer solchen Steuerung des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses erhalten wird. Für die Messung der Luftströmung haben sich dabei bis jetzt hauptsächlich spezielle Flügelmeßgerate als geeignet erwiesen, jedoch können dafür auch Meßgeräte in Frage kommen, welche nach dem Hitzdraht- oder nach dem Wirbelablösungs-Prinzip arbeiten. Daneben ist auch bekannt, das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis mit Maßnahmen zu steuern, die beispielsweise auf der Grundlage einer Druckmessung des Luftanteils im Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine jede für das Gemisch aktuell benötigte Luftmenge als eine Funktion der Maschinendrehzahl und auch der Luftdichte berechnen, um damit eine der Meßgröße eines Strömungsmeßgerätes entsprechende Steuergröße zu erhalten.

Die mit den Patentansprüchen gekennzeichnete Erfindung löst die Aufgabe, eine Einrichtung zur Bestimmung des Gemisch-Luftanteils im Betrieb einer Brennkraftmaschine bereit zu

stellen, die insbesondere für die Extremwerte der Luftströmung eine präzisere Berechnungsgrundlage für die bei der Gemischbildung unter dem Gesichtspunkt benötigte Luftmenge zu liefern vermag/ den auch mit einer Rezirkulation der Auspuffgase optimal verringerbaren Anteil der in diesen enthaltenen Schadstoffe so klein als möglich zu halten, was nur möglich erscheint, wenn auch der volumetrische Wirkungsgrad der Luftansaugung eine geeignete Berücksichtigung erfährt sowie auch bei der Luftansaugung an einer Stelle längs des Strömungsweges evtl. auftretende Leckagen, die sich bei einer Einrichtung der angegebenen Gattung beispielsweise stromabwärts von dem dabei verwendeten Strömungsmeßgerät befindet.

Die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielbaren Vorteile liegen im wesentlichen darin, daß mit einer geeigneten Ausbildung der beiden Kompensationseinrichtungen eine optimale Auswahl unter einer der beiden Korrekturgrößen für die nachfolgende Berechnung jeder für das Gemisch aktuellen Luftmenge vorgenommen werden kann, wobei diese optimale Auswahl auch in den Korrekturgrößen selbst begründet liegt, indem dafür eine adaptive Korrektur der beiden zur Auswahl stehenden Meß- und Rechnergrößen vorgesehen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Figur 1 ein Blockdiagramm der Einrichtung,

Figuren 2 und 3 Flußdiagramme zur näheren Erläuterung der mit der Einrichtung gemäß Figur 1 ermöglichten Berechnung der Menge des Gemisch-Luftanteils,

Figur 4 ein Blockdiagramm zur Darstellung

einer speziellen Ausfuhrungsform der Einrichtung gemäß Figur 1 und

Figur 5 eine Wahrheitstabelle, die für jeden

der in Figur 4 gezeigten Flip-Flop-Schaltkreise gültig ist.

Nach dem Schaubild der Figur 1 umfaßt eine zur Bestimmung des Luftanteils des für den Betrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehenen Luft-Brennstoff-Gemisches ausgebildete Einrichtung 10 zwei als Peripheriegeräte angeordnete Speicher 11 und 12 für einzelne Bezugsparameter, die bei einer mittels dieser Einrichtung 10 durchgeführten Berechnung jeder für das Gemisch aktuellen Luftmenge eine zweckmäßige Berücksichtigung erfahren sollten. So beinhaltet der eine Speicher 11 alle für die jeweilige Brennkraftmaschine maßgeblichen Betriebsparameter, nämlich insbesondere eine mittels eines Strömungsmeßgerätes erhaltene Meßgröße VAFSD für die Luftströmung, die für eine von der Maschinendrehzahl abhängige Dichte kennzeichnend ist, eine Meßgröße MFSD für die dabei befaßte Luftmenge, eine vorbestimmte Schwellwertgröße TPST entsprechend einer bestimmten Drosselklappenstellung und eine Schwellwertgröße RPMST entsprechend einer ebenfalls bestimmten Maschinendrehzahl. Der andere Speicher 12 beinhaltet andererseits die Parameter von einzelnen Bezugsgrößen, so insbesondere des barometrischen Druckes PB, der Temperatur ECT des Kühlwassers der Brennkraftmaschine, des Absolutdruckes MAP im Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine, der Temperatur VAT der angesaugten Luft, der Maschinendrehzahl RPM, der Drosselklappenstellung TP, dem Sauerstoffanteil EGO der Auspuffgase und einem Mittelwert AVAMVL der Luftmenge, welche der jeweiligen Brennkraftmaschine zugeführt wird. Dieser Speicher 12 beinhaltet schließlich dann auch noch den Betriebsparameter IVAF der mit dem Strömungsmeßgerät erfaßten Meßgröße für die Luftströmung.

Die Einrichtung 10 ist mit zwei adaptiv korrigierenden Kompensationseinrichtungen bzw. -Schaltkreisen 17 und 18 gebildetj von denen zunächst der Schaltkreis 17 an den Ausgang einer den Luftanteil des Gemisches als Funktion der Maschi-

nendrehzahl und der Luftdichte berechnende Rechnereinrichtung 16 angeschlossen und mit dem Speicher 12 für eine Übernahme der EGO-Bezugsgröße gekoppelt ist, um damit die Rechnergröße mit dem EGO-Betriebsparameter zur einer Korrekturgröße SDAMOF adaptiv zu korrigieren. Für die zu einem beliebigen Zeitpunkt η durch den Schaltkreis 17 bereit gestellte Korrekturgröße SDAMOF haben dabei gleichzeitig die folgenden Beziehungen Gültigkeit:

SDAMOF = SDAMOF _Λ + SDDEL
η η—1

SDDEL = (1 - LAMAVE) X AVAMVL

wobei LAMAVE = Mittelwert des normalen Mischungsverhältnisses

von Luft und Brennstoff

AVAMVL = Mittelwert der Luftmenge

Die Wert AVAMVL stellt dabei gleichzeitig einen Parameter dar, der mit einer Rückkoppelung des Ausganges der Einrichtung 10 mit dem Schaltkreis 17 erhalten wird. Dieser Ausgang der Einrichtung 10 wird dabei durch den Schaltkreis 17 nur unter den folgenden, eine Anwesenheit des Abweichungsfaktors SDDEL ergebenden Bedingungen erhalten:

1. Die Zuleitung des Brennstoffs an die Brennkraftmaschine muß mit einer geschlossenen Schleife gesteuert sein, um also beispielsweise die Bedingung OLFLG = 1 zu erhalten.

2. Die Brennkraftmaschine wird mit einer geschlossenen Drosselklappenstellung betrieben, um beispielsweise die Beziehung APT = - 1 zu erhalten.

3. Ein den Sauerstoffanteil der Auspuffgase erfassender Sensor muß oberhalb einer vorbestimmten Minimaltemperatur arbeiten und für die Erfassung von zwei unterschiedlich großen Anteilswerten rasch umschaltbar sein.

4. Die Temperatur ECT des Kühlwassers der Brennkraftmaschine muß höher als ein vorbestimmter Wert ECTAMF liegen.

5. Die Maschinendrehzahl RPM muß unter Einschluß auch der Leerlaufdrehzahl innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, für welchen die folgende Beziehung Gültigkeit hat:

(DSDRPM - AMON) < RPM < (DSDRPM + AMON)

6. Von der Rechnereinrichtung 16 muß eine Rechnergröße erhalten sein.

In den Fällen, in welchen diese sechs Bedingungen nicht vorliegen, wird andererseits der Abweichungsfaktor SDDEL auf null eingestellt, was folglich beinhaltet, daß dann eine mit dem Ausgang MAF der Einrichtung 10 nachfolgend durchgeführte Berechnung jeder für das Gemisch aktuellen Luftmenge nicht unter Mitwirkung dieses Kompensations-Schaltkreises 17 durchgeführt wird. Um die mittels dieses Schaltkreises 17 adaptiv durchgeführte Korrektur der von der Rechnereinrichtung 16 erhaltenen Rechnergröße noch weiter zu verbessern, kann für den diese Korrektur eigentlich beeinflussenden Abweichungsfaktor SDAMOF noch eine Speicherung im KAM vorgesehen sein.

Der andere Kompensations-Schaltkreis 18 ist andererseits mit dem Meßausgang 15 des Strömungsmeßgerätes gekoppelt, um damit dessen Meßgröße MAFVM mit einem Abweichungsfaktor zu einer Korrekturgröße VMDEL adaptiv zu korrigieren, die sich als der Unterschied zwischen der Rechnergröße MAFSD und der Meßgröße MAFVM am Übergangspunkt zwischen diesen zwei Algorithmen darstellt. Ein Unterschied zwischen den berechneten und gemessenen Algorithmen ist beispielsweise mit stromabwärts von dem Strömungsmeßgerät im Strömungsweg der Luft auftretenden Leckagen erklärbar, die folglich unter Berücksichtigung der vorerwähnten Bedingungen für die Mitwirkung des Schaltkreises 17 an der nachfolgenden Berechnung jeder für

das Gemisch aktuellen Luftmenge nur im Leerlauf für eine nur dann unter Mitwirkung des Schaltkreises 18 durchgeführte Berechnung berücksichtigt werden. Im Leerlauf der Brennkraftmaschine wird folglich dann durch die Einrichtung 10 resp. den Schaltkreis 18 ein eindeutiger Wert für die Bezugsgröße VMDEL erhalten, wobei dann für einen beliebigen Zeitpunkt η die folgende Beziehung Gültigkeit hat:

VMAMOF = VMAMOF „ + VMOFRC X VMDEL η n-1

wobei VMAMOF = Abweichungsfaktor für die adaptive Korrektur der Meßgröße MAFVM

VMOFRC = spezifische kalibrierfähige Fraktion weniger als 1.0

Auch der Abweichungsfaktor VMAMOF kann wie der Abweichungsfaktor SDAMOF in einem Aufbewahrungsspeieher KAM gespeichert werden.

Die Berechnung der Luftmenge, die jeweils aktuell bei der Bildung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches bereit gestellt wird, wird dann noch nach der folgenden Gleichung durchgeführt:

AMVAL = MAF χ AMGAIN + EAMOFF

wobei EAMOFF = äußerer Abweichungsfaktor bei der Messung der Luftströmung

AMGAIN = Verstärkungsfaktor der Messung der Luftströmung

MAF = berücksichtigte Korrekturgröße entweder des Schaltkreises 17 oder des Schaltkreises 18

Die bei dieser Berechnung berücksichtigte Korrekturgröße MAF wird dabei mittels einer Auswahleinrichtung 14 erhalten,

an welche die beiden Schaltkreise 17 und 18 angeschlossen sind sowie darüber hinaus auch noch die Speicher 12, der im wesentlichen mit den gespeicherten Bezugsgrößen TP und RPM die damit also von der Stellung der Drosselklappe und der Maschinendrehzahl abhängige Auswahl unter den beiden Korrekturgrößen steuert, die von den Schaltkreisen 17 und 18 an die Auswahleinrichtung 14 angeliefert werden. Bei der Berechnung der Luftmenge AMVAL nach der vorerwähnten Gleichung wird dann auch noch ein Kalibrierungsparameter AMSAMP für die Anzahl AMCNT von im Mittel entnommener Proben berücksichtigt, wobei die Luftmenge AMVAL einem Wert

AVAML in allen Fällen einer nur teilweisen oder einer völn

lig geöffneten Drosselklappenstellung entspricht, während bei geschlossener Drosselklappe die Beziehung AVAML χ

AMSAMP = ^AMVAL gilt, wenn AMCNT > AMSAMP. Dabei gilt

weiterhin, daß AVAML = AVAML _Λ , wenn AMCNT< AMSAMP. So-

n η—1 »

bald bei der Berechnung der Luftmenge die Beziehung

AMSAMP X AVAML = ? AMVAL

η *·■»

erfüllt ist, so werden dann die Werte ^"amVAL und AMCNT auf null zurückgestellt,und es wird dann die folgende Berechnung unter Berücksichtigung eines neuen Mittelwertes durchgeführt.

Gemäß dem in Figur 2 darstellten Flußdiagramm sind für die Berechnung der Luftmenge AVAML zwei verschiedene logische Schaltkreise in Abhängigkeit davon eingesetzt, welche der beiden von den Schaltkreisen 17 und 18 erhaltenen Korrekturgrößen durch die Auswahleinrichtung 14 ausgewählt wird. Bei dem Flußdiagramm der Figur 1 stellt also der Block 20 den Ausgangspunkt von zwei parallelen Berechnungswegen für das von der Einrichtung 10 erhaltene Ausgangssignal MAF dar. Wenn dieses Ausgangssignal MAF die von dem Schaltkreis 17 bereit gestellte Korrekturgröße ist, dann wird zunächst in einem Berechnungsblock 21 unter Verwendung der Rechnergröße MAFSD die für das Gemisch aktuelle Luftmenge sowie

ORIGINAL INSPECTED

auch die rezirkulierte Menge der Auspuffgase berechnet, und das Rechenergebnis wird dann in einem weiteren Berechnungsblock 25 für die Ermittlung eines adaptiven Korrekturfaktors MAFSD ausgewertet, der dann in einem Speicherblock 22 gespeichert wird. Wenn das Ausgangssignal MAF mit der durch den Schaltkreis 18 bereit gestellten Korrekturgröße gebildet ist, dann wird damit andererseits in einem Berechnungsblock 23 die Meßgröße MAFVM für eine entsprechende Berechnung der Luftmenge derart berücksichtigt, daß in einem nachfolgenden Berechnungsblock 26 ein adaptiver Korrekturfaktor MAFVM für Leckagemengen der Luft ermittelt werden kann, der dann in einem Speicherblock 24 gespeichert wird.

Das Flußdiagramm der Figur 3 veranschaulicht die von der Auswahleinrichtung 14 veranlaßte Auswahl unter den beiden Korrekturgrößen, die von den Schaltkreisen 17 und 18 zur Bereitstellung des Ausgangssignals MAF der Einrichtung 10 zugeleitet werden. Für diese Auswahl ist zunächst ein erster Entscheidungsblock 30 vorgesehen, welcher die von dem Schaltkreis 18 erhaltene Korrekturgröße mit dem Merker "0" und die von dem Schaltkreis 17 erhaltene Korrekturgröße mit dem Merker "1" längs zweier unterschiedlicher Überprüfungswege weiterleitet. Im Überprüfungsweg für den Merker "0" ist zunächst ein weiterer Entscheidungsblock 31 angeordnet, welcher die Meßgröße MAFVM mit einer vorbestimmten Schwellwertgröße vergleicht. Ist bei diesem Vergleich die Meßgröße MAFVM größer als die Schwellwertgröße, dann wird in einem nachfolgenden Bestimmungsblock 32 eine Gleichsetzung der Meßgröße mit dem Ausgangssignal MAF vorgenommen, das folglich dann in einem Berechnungsblock 33 der nachfolgenden Berechnung der für das Gemisch aktuellen Luftmenge zu Grunde gelegt wird. Wenn die Meßgröße MAFVM andererseits gleich oder kleiner als die Schwellwertgröße ist, dann wird sie hinter dem Entscheidungsblock 31 einem Bestimmungsblock 34 zugeleitet, welcher das Ausgangssignal MAF gleich setzt mit der Rechnergröße MAFSD, die durch die Rechnereinrichtung 10 für eine nachfolgende Übernahme ebenfalls in den

Berechnungsblock 33 als Funktion der Maschinendrehzahl und der Luftdichte berechnet wurde. Im Überprüfungsweg für den Merker "1" ist andererseits zunächst ein Prüfblock 35 angeordnet, durch welchen die Bezugsgröße TP der Drosselklappenstellung ebenfalls mit einer vorbestimmten Schwellwertgröße TPST verglichen wird. Wenn bei diesem Vergleich die Bezugsgröße TP größer ist als die Schwellwertgröße, dann wird in einem nachgeschalteten weiteren Prüfblock 36 auch die von der Maschinendrehzahl abhängige Bezugsgröße RPM mit einer entsprechend vorbestimmten Schwellwertgröße RPMST verglichen, und erst wenn bei diesem Vergleich auch die Bezugsgröße RPM größer ausfällt als die Schwellwertgröße, dann wird in einem nachfolgenden Bestimmungsblock 37 wiederum eine Gleichsetzung des Ausgangssignals MAF mit der Meßgröße MAFVM vorgenommen, womit also dieser Bestimmungsblock 37 funktionsgleich ist mit dem im Überprügungsweg für den Merker "0" angeordneten Entscheidungsblock 32, womit also auch das von dem Bestimmungsblock 37 erhaltene Ausgangssignal MAF dann in dem Berechnungsblock 33 bei der weiteren Berechnung berücksichtigt werden kann. Wenn bei den Prüfblöcken 35 und 36 ein gegenüber der jeweiligen Schwellwertgröße gleicher oder kleinerer Wert ermittelt wird, dann wird andererseits wiederum in dem Bestimmungsblock 34 eine Gleichsetzung der Rechnergröße MAFSD mit dem Ausgangssignal MAF vorgenommen, das dann die anhand des Flußdiagramms der Figur 2 erläuterte unterschiedliche Weiterberechnung in dem Berechnungsblock gegenüber dem Ausgangssignal MAF erfährt, das unter Vermittlung einer der beiden Bestimmungsblöcke 32 und 37 erhalten wird.

In Figur 4 ist ein logisches Flußdiagramm für die Einrichtung 10 gezeigt, für welche dabei auch das logische Flußdiagramm der Figur 3 verwirklicht ist. Die verschiedenen, durch dieses Flußdiagramm ausgewiesenen Flip-Flop-Schaltkreise 40,41,42 und weisen dabei jeweils einen Stelleingang S, einen Löscheingang C und einen Ausgang Q auf, wobei alle Q-Ausgänge an ein UND-Gatter 44 angeschlossen sind, das gemeinsam mit einem weiteren UND-Gatter 43 an ein ODER-Gatter 45 angeschlossen ist. Die Flip-Flop-Schaltkreise sind dabei jeweils mit einer Hy-

stereseschleife ausgebildet, so daß ausweislich der Wahrheitstabelle gemäß Figur 5 am jeweiligen Q-Ausgang der Wert "0" erhalten wird, wenn an den S-Eingang der Wert "0" und an den C-Eingang der Wert "0" oder der Wert "1" angeliefert wird, andererseits dagegen der Q-Ausgang den Wert "1" erhalten läßt, wenn der S-Eingang ebenfalls mit dem Wert "1" und der C-Eingang entweder mit dem Wert "0" oder mit dem Wert "1" beliefert wird.

Bei dem Flip-Flop-Schaltkreis 47 wird nun für den S-Eingang der Wert "1" bereit gestellt, wenn die Bezugsgröße TP für die Drosselklappenstellung kleiner oder gleich einer vorbestimmten Schwellwertgröße TPST ist. Wenn die Bezugsgröße TP größer als diese vorbestimmte Schwellwertgröße ist, dann wird dem S-Eingang der Wert "0" zugeleitet. Der C-Eingang erhält andererseits den Wert "1" angeliefert, wenn die Bezugsgröße TP größer ist als die vorbestimmte Schwellwertgröße TPST sowie zusätzlich einer Meßgröße TPSTH, die sich aus der für diesen Flip-Flop-Schaltkreis 47 verwirklichten Hystereseschleife ableitet und mit der mit dem Strömungsmeßgerät vorgenommenen Erfassung der Luftströmung erhalten wird. Für den Flip-Flop-Schaltkreis 40 ergeben sich bei dem S-Eingang vergleichbare Verhältnisse, indem hier die Anlieferung des Wertes "1" oder des Wertes "0" in Abhängigkeit davon stattfindet, ob die Bezugsgröße RPM für die Maschinendrehzahl gleich oder kleiner einer vorbestimmten Schwellwertgröße RPMST ist oder die Bezugsgröße größer ist. Auch für den C-Eingang des Flip-Flop-Schaltkreises 40 ergeben sich vergleichbare Verhältnisse für die Anlieferung des Wertes "1" nur dann, wenn die Bezugsgröße RPM größer ist als die dabei für eine Zugrundelegung der Meßgröße MAFVM maßgebliche vorbestimmte Schwellwertgröße NSD sowie zusätzlich einer auch hier mit der Hystereseschleife erhaltenen Meßgröße RPMSTH ebenfalls für die Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Bei dem Flip-Flop-Schaltkreis 41 wird für den S-Eingang die Anlieferung des Wertes "1" erhalten, wenn ein Mittelwert VVAF

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der Meßgröße MAFVM kleiner ist als eine vorbestimmte Schwellwertgröße VAFSD, deren Überschreitung andererseits die Anlieferung des Wertes "0" an den S-Eingang zur Folge hat. Wenn der Mittelwert WAF größer ist als diese vorbestimmte Schwellwertgröße VAFSD sowie auch hier zusätzlich einer Meßgröße VFSDH, die in entsprechender Weise mit der Hystereseschleife erhalten wird, dann wird andererseits an den C-Eingang dieses Flip-Flop-Schaltkreises 41 der Wert "1" angeliefert. Bei dem Flip-Flop-Schaltkreis 42 wird schließlich für den S-Eingang der Wert "1" oder der Wert "0" in Abhängigkeit davon angeliefert, ob eine sich aus dem Unterschied der Rechnergröße MAFSD und der Meßgröße MAFVM ergebende Bezugsgröße VMDEL kleiner oder gleich der Rechnergröße MFSD ist bzw. diese Bezugsgröße größer als die Rechnergröße ist. Wenn die gleiche Bezugsgröße VMDL größer ist als die Rechnergröße MFSD sowie zusätzlich einer Meßgröße MFSDH, die auch hier mit der Hystereseschleife dieses Flip-Flop-Schaltkreises 42 in entsprechender Weise erhalten wird, dann wird an den C-Eingang der Wert "1" angeliefert, dessen Anlieferung andererseits wie bei den C-Eingängen der übrigen Flip-Flop-Schaltkreise entfällt, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist. Zu der Bezugsgröße VMDEL kann hier dann auch noch darauf hingewiesen werden, daß es sich dabei um einen Korrekturfaktor für den Übergangspunkt handelt, an welchem eine Umschaltung zwischen den durch die Schaltkreise 17 und 18 bereit gestellten Korrekturgrößen stattfindet.

Das UND-Gatter 43 weist zwei Eingänge auf, von welchen der eine Eingang entweder den Wert "0" oder den Wert "1" in Abhängigkeit davon angeliefert erhält, welcher der beiden anhand der Figur 3 erläuterten Überprüfungswege durch den Entscheidungsblock 30 eingeschaltet wird. An einen zweiten Eingang dieses UND-Gatters 43 wird andererseits ein Wert "1" nur dann angeliefert, wenn die Bezugsgröße RPM für die Drehzahl der Brennkraftmaschine kleiner oder gleich der minimalen Maschinendrehzahl NSDMIN ist, bei welcher bei der nach-

folgenden Berechnung der für das Gemisch aktuellen Luftmenge von einer Berücksichtigung der Rechengröße MAFSD auf eine Berücksichtigung der Meßgröße MAFVM übergewechselt wird.

Der Ausgang des ODER-Gatters 45 ist dann noch an einen Berechnungsblock 46 angeschlossen, in welchem folglich unter Einflußnahme der beiden UND-Gatter 43 und 44 eine Berechnung der für das Gemisch aktuellen Luftmenge unter Berücksichtigung der Rechengröße MAFSD durchgeführt wird, wenn durch das ODER-Gatter 45 der Wert "1" zur Anlieferung kommt, während andererseits eine Berücksichtigung der Meßgröße MAFVM immer dann stattfindet, wenn das ODER-Gatter den Wert "0" an diesen Berechnungsblock 46 anliefert. Für die Meßgröße MAFVM hat bei Verwendung eines Flügelmeßgerätes zur Messung der Luftströmung im übrigen noch die folgende Gleichung Gültigkeit:

MAFVM = (KFVAF) X (FN103 (IVAF)) YBP/VAT + 460) + VMOFF + VMAMOF

Wobei KFVAF =Korrekturfaktor des Flügelmeßgerätes FN103 (IVAF) = Kennlinie des Flügelmeßgerätes BP = barometrischer Druck

VAT = Lufttemperatur in Grad Fahrenheit VMOFF = Abweichungsfaktor für die Kalibrierung

des Flügelmeßrätes
VMAMOF = adaptiver Korrekturfaktor

Für die mittels der Rechnereinrichtung 16 ermittelte Rechnergröße MAFSD findet andererseits die folgende Gleichung Berücksichtigung:

MAFSD = _{χ pN} ^ _{{ECT) χ} ESTACT + 460

(FN081 (NBAR) χ FN082 (MAP) χ FN305 (ESTACT)) + SDOFF + SDAMOF

wobei BASEMD MAP

NBAR ESTACT

FN801 (NBAR) FN082(MAP) FN305(ESTACT)

FN326(ECT)

SDOFF SDAMOF

= Multiplikationsfaktor = Druck im Ansaugkrümmer der

Brennkraftmaschine = Mittelwert der Maschinendrehzahl

pro Minute = Schätzwert für die Temperatur der Ansaugluft

= volumetrischer Wirkungsgrad bei der mittleren Maschinendrehzahl NBAR

= Multiplikationsfaktor für den Luftdruck MAP im Ansaugkrümmer

= Multiplikationsfaktor für den Schätzwert ESTACT der Temperatur der Ansaugluft

= Multiplikationsfaktor für die Temperatur ECT des Kühlmittels der Brennkraftmaschine

= kalibrierfähiger Abweichungsfaktor = adaptiver Korrekturfaktor

Bei der vorstehenden Gleichung wird mit dem Term

(BASEMD χ MAP χ NBAR)/(ESTACT + 460)

ein Basiswert der strömenden Luftmenge berücksichtigt, wenn die Luftströmung abgeleitet wird von dem pro Zeiteinheit angesaugten Luftvolumen und der Dichte der in die Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugten Luft. Bei den zwei nächsten Terms der Gleichung handelt es sich dann weiter um Konstanten, die sich in Multiplikationsfaktoren für die im übrigen ebenfalls als eine Konstante voraussetzbare Dichte der Luft darstellen, und der sich daran anschließende weitere Term ergibt schließlich dann noch eine Abhängigkeit von dem Mittelwert NBAR der Maschinendrehzahl. Die einzelnen Multiplikationsfaktoren werden dabei beeinflußt von den Pumpverlusten der jeweils befaßten Brennkraftmaschine, die an jedem Zylinder

bei der öffnung des zugeordneten Einlaßventils auftreten, und sie werden auch bestimmt von der Menge der rezirkulierten Auspuffgase, weshalb es sich also dabei um variable Größen handelt/ die somit für jede befaßte Brennkraftmaschine bei der anfänglich Justierung der Rechnereinrichtung eine spezifische Festlegung erfahren können und sollten, wenn mit der Einrichtung eine optimale Berechnung jeder für das Luft-Brennstoff-Gemisch aktuellen Luftmenge durchführbar sein soll.

- Leerseite -

Claims (8)

1. Einrichtung zur Bestimmung des Gemisch-Luftanteils im Betrieb einer Brennkraftmaschine

   Patentansprüche

   / 1.) Einrichtung zur Bestimmung des mittels eines Strömungsmeßgerätes erfaßten Luftanteils des Luft-Brennstoff-Gemisches , mit dem eine Brennkraftmaschine betrieben wird, dadurch gekennzeichnet , daß mit dem Strömungsmeßgerät eine dessen Meßgröße (MAFVM) mit einem Abweichungsfaktor (VMAMOF) adaptiv korrigierende Kompensationseinrichtung (18) gekoppelt ist, zu der eine den Luftanteil des Gemisches als Funktion der Maschinendrehzahl und der Luftdichte berechnende Rechnereinrichtung (16) parallel geschaltet ist, die über eine auch die damit erhaltene Rechnergröße (MAFSD) mit einem Abweichungsfaktor (SDAMOF) adaptiv korrigierende weitere Kompensationseinrichtung (17) zusammen mit der einen Kompensationseinrichtung (18) an eine Auswahleinrichtung (14) angeschlossen ist, welche eine der beiden Korrekturgrößen für eine nachfolgende Berechnung jeder für das Gemisch aktuellen Luftmenge (AMVAL) auswählt.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 ,

   dadurch gekennzeichnet , daß der für die adaptive Korrektur der Rechnergröße (MAFSD) maßgebliche Abweichungsfaktor (SDAMOF) aus dem Produkt einer Meßgröße (AVAMVL) für eine mittlere Menge der Luftströmung und der

   von der Zahl 1 subtrahierten Wertgröße (LAMAVE) für ein normales mittleres Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis erhalten wird.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

   dadurch gekennzeichnet , daß der für die adaptive Korrektur der Meßgröße (MAFVM) berücksichtigte Abweichungsfaktor (VMAMOF) aus dem Größenunterschied der Ausgänge der beiden Kompensationseinrichtungen (17,18) erhalten wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3,

   dadurch gekennzeichnet , daß für den Abweichungsfaktor (VMAMOF) eine mit einer Fehlergröße (VMDEL) beeinflußte Fraktion des Ausgangs-Größenunterschiedes der beiden Kompensationseinrichtungen (17,18) mit einer jeweiligen Addition zu der Wertgröße desselben Abweichungsfaktors berücksichtigt wird, die in einer vorausgegangenen Zeitstufe die mit der Rechnergröße (MAFSD) erhaltene Korrekturgröße adaptiv korrigiert hat.
5. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die für die adaptive Korrektur der Rechnergröße (MAFSD) vorgesehene Kompensationseinrichtung (17) für die Lieferung einer Korrekturgröße an die Auswahleinrichtung (14) nur bei Erfüllung der Vorbedingungen ausgebildet ist, daß die Zuführung des Brennstoffs an die Brennkraftmaschine mit einer geschlossenen Schleife gesteuert wird, daß ihre Drosselklappenstellung eine ebenfalls mit einer Schleife geschlossene Steuerung aufweist, daß für eine Rezirkulations der Auspuffgase ein Sensor verwendet ist, der zur Erfassung des Sauerstoffanteils derselben oberhalb einer vorbestimmten Minimaltemperatur arbeitet und bei einer Änderung der Meßgröße relativ rasch umschaltbar ist, daß des Kühlmittels der Brennkraftmaschine höher als ein vorbestimmter Wert ist, daß die Maschinendretmahl innerhalb einer die Leerlaufdrehzahl einschließenden

   *) die Temperatur

   Bereichs liegt und daß von der Rechnereinrichtung (16) eine für eine adaptive Korrektur geeignete Rechnergröße (MAFSD) erhalten wird.
6. 6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Auswahleinrichtung (14) mit zwei Schwellwertgeberη zur Bereitstellung von vorbestimmten Schwellwertgrößen für eine Auswahl entweder der Meßgröße (MAFVM) oder der Rechnergröße (MAFSD) bei der nachfolgenden Berechnung der Luftmenge (AMVAL) ausgebildet ist (Figur 3).
7. 7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei als Peripheriegeräte der Einrichtung (10) vorgesehene Speicher (11,12) für verschiedene Betriebsparameter der Brennkraftmaschine sowie entsprechende Bezugsgrößen, die bei der Bereitstellung der Korrekturgrößen durch die Kompensatiönseinrichtungen (17,18) eine Berücksichtigung erfahren.
8. 8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Kompensationseinrichtungen (17,18) mit einer logischen Schaltkreisanordnung (Figur 4) gebildet sind, die einzelne Flip-Flop-Schaltkreise (40,41,42,47) mit jeweils einer Hystereseschleife für jeden mit diesen Schaltkreisen mit einer jeweils zugeordneten Bezugsgröße verglichenen Betriebsparameter (TP,RPM,WAF,VMDEL) aufweist, welche in der Zusammenschaltung mit einzelnen Gattern (43,44,45) mit einem Berechnungsblock (46) für die aktuelle Luftmenge (AMVAL) unter wahlweiser Berücksichtigung entweder der Meßgröße (MAFVM) oder der Rechnergröße (MAFSD) verbunden sind.