DE3624773A1 - Verfahren zum betreiben eines verbrennungsmotors und einstell-regelsystem fuer einen verbrennungsmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Einstell-Regelsy­ stem für einen Verbrennungsmotor und bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Betreiben eines Verbren­ nungsmotors.

Im Hinblick auf die zunehmende Strenge der Emis­ sionsregelungsvorschriften in verschiedenen Ländern in den letzten Jahren wurden viele Versuche durchgeführt, das Treibstoffversorgungssystem eines Motors so zu verbessern, daß die schädlichen Auspuffemissionen ver­ mindert werden und ein guter Motorlauf beibehalten bleibt.

Ein Weg zum Reduzieren der schädlichen Emissionen besteht darin, den Zylindern Treibstoff und Luft in stö­ chiometrischen Verhältnissen zuzuführen, und die Ver­ unreinigungen werden durch die Benutzung eines Kata­ lysators entfernt. Dieses Vorgehen leidet unter dem Nachteil, daß der Katalysator durch die Benutzung in seiner Wirkung verschlechtert wird, und daß das Laufen eines Motors mit einem stöchiometrischen Gemisch in einem relativ hohen Treibstoffverbrauch resultiert.

Bei einem anderen Vorgehen, das bekannt ist als "Ma­ gerverbrennung", wird den Zylindern ein einen Über­ schuß an Luft enthaltendes Gemisch zugeführt. Die Er­ zeugung von Verunreinigungen in der Form von Koh­ lenmonoxid und Stickstoffoxiden ist sehr viel geringer als bei dem stöchiometrischen Vorgehen. Eine Anord­ nung, die dieses Vorgehen benutzt, ist weniger der Ver­ schlechterung mit der Zeit ausgesetzt als eine Anord­ nung, die das stöchiometrische Vorgehen benutzt, und dieses Vorgehen resultiert in einer Verbesserung des Treibstoffverbrauches im Vergleich mit dem stöchiome­ trischen Vorgehen.

Die Bildung von Stickstoffoxiden geschieht bei hohen Temperaturen in der Verbrennungskammer. Die höch­ sten Temperaturen treten bei Gemischen auf, deren Zu­ sammensetzung ungefähr gleich der stöchiometrischen ist. Bei diesen Bedingungen gibt es wenig freien Sauer­ stoff, der bei einer Bildung von Stickstoffoxiden teilneh­ men kann. Deshalb ist die Bildungsrate von Stickstoff­ oxiden mit Gemischen, die etwas Überschußluft enthal­ ten, am größten. Die Bildung von Stickstoffoxiden wird reduziert, wenn die Spitzentemperatur während der Verbrennung durch Verdünnung des Gemisches redu­ ziert wird, entweder durch Überschußluft oder durch Auspuffgas oder durch Wassereinspritzen. Die Tempe­ ratur kann ebenfalls durch Reduzieren des Verdich­ tungsverhältnisses oder durch Verzögern der Zünd­ punkteinstellung reduziert werden, dieses Vorgehen führt jedoch zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch.

In einer Verbrennungskammer geschieht die Flam­ menfortpflanzung nach Zündung mit einer endlichen Geschwindigkeit. Es wurde gefunden, daß die maximale Effektivität auftritt, wenn die Spitzendrücke ungefähr 5° bis 15° nach Passieren des Kolbens durch den oberen Totpunkt erzeugt werden. Damit dieses erzielt wird, wird gezündet, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.

Wenn die Mischung fortschreitend magerer gemacht wird, sinkt die Flammengeschwindigkeit, und die Zün­ dung muß weiter vorgestellt werden, damit die maxima­ le Effektivität aufrechterhalten wird. Mit sehr mageren Gemischen oder mit sehr hohen Anteilen von Auspuff­ gasrückführung wird die Flammengeschwindigkeit sehr niedrig, und die Zündpunkteinstellung sehr weit vorver­ legt. Daher sind die Temperaturen und Drücke der Mi­ schung zu dem Zeitpunkt der Zündung sehr gering, und die Flammenfortpflanzung ist ebenfalls sehr gering. Un­ ter diesen Bedingungen können kleine Variationen in Gemischzusammensetzung und Turbulenz zu großen Variationen in der Zeit führen, die nötig ist, das Gemisch zu verbrennen, und diese Variationen in Zylinderdruck von Takt zu Takt erhöhen die Motorrauhheit.

Folglich ist es notwendig, die Gemischzusammenset­ zung zwischen einer Grenze der schnellen Verbren­ nung, jenseits von der die Erzeugung von Stickstoffoxi­ den ein gewünschtes Niveau überschreitet, und einer Grenze der langsamen Verbrennung, jenseits von der die Motorrauhheit unakzeptierbar wird, oder Fehlzün­ dungen auftreten, zu steuern. In der Praxis gibt es einen schmalen Bereich von akzeptierbarer Gemischzusam­ mensetzung zwischen den beiden Grenzen, und diese Gemischzusammensetzung ist mit einer optimalen Zündpunkteinstellung verbunden.

Moderne Systeme zum Steuern der Zündpunktein­ stellung und der Treibstoffzusammensetzung in einem Verbrennungsmotor benutzen digital abgespeicherte Kurvenscharen bzw. Tabellen. Diese Tabellen weisen vorprogrammierte Speicher mit Daten auf, die sich auf Zündpunkteinstellung und Treibstoffzusammensetzung für eine Vielzahl von Kombinationen der Werte von zwei verschiedenen Motorbetriebsparametern, wie Mo­ tordrehzahl und Absolutladedruck, im weiteren als An­ saugdruck bezeichnet, beziehen. Diese Tabellen reprä­ sentieren sehr komplexe Oberflächen, die mit mechani­ schen Nocken oder einfachen elektronischen Funk­ tionsgeneratoren nicht erreichbar sind, und so geben sie eine deutliche Verbesserung über frühere Anordnun­ gen. Sie erreichen jedoch keine vollständig ausreichen­ de Antwort auf Emissions- und Effektivitätsprobleme, da es viele Variable gibt, die nicht berücksichtigt werden können, wie Treibstoffzusammensetzung und Flüchtig­ keit, den Einfluß von Niederschlägen auf dem Motorzy­ linderkopf, die wiederum die Flammengeschwindigkeit beeinflussen, und Anderungen in der Genauigkeit des Betriebes der Ausrüstung, die das Treibstoffgemisch steuert, und Änderungen in Zündenergie und Elektro­ denabstand.

Verschiedene Regelkreissysteme wurden zum Bewäl­ tigen dieser variablen Faktoren vorgeschlagen.

Ein solches Regelkreissystem verwendet einen Ab­ gas- oder Auspuffgas-Sauerstoff-Sensor. Dieses System kann Variationen in der Treibstoffzusammensetzung und Variationen in dem Luft/Treibstoff-Verhältnis in dem Gemisch ausgleichen, aber es kann nicht Variatio­ nen im Verdichtungsverhältnis oder Variationen in der zurückgeführten Abgasmenge ausgleichen, wenn Abgas zum Verdünnen des Gemisches benutzt wird.

Ein anderes System benutzt einen Zylinderdrucksen­ sor, der die Position der Kurbelwelle bestimmen kann, an der der Spitzendruck auftritt. Da die Position, bei der der Spitzendruck auftritt, mit der Flammengeschwindig­ keit zusammenhängt, kann dieses System benutzt wer­ den, um die Erzeugung von Stickstoffoxiden zu steuern. Unglücklicherweise können die gegenwärtig bekannten Zylinderdrucksensoren die Anforderungen an niedrige Kosten und an Zuverlässigkeit nicht erfüllen.

Ein anderes System benutzt einen Flammenfrontioni­ sationssensor zum Messen der Zeit, die die Flamme zum Durchqueren des Zylinderkopfes braucht, und damit zum direkten Messen der Flammengeschwindigkeit. Der Sensor muß sehr sorgfältig positioniert werden, und dieses schränkt die Freiheit des Entwurfes der form des Zylinderkopfes zur Erzielung geringer Emissionen und guten Treibstoffverbrauches ein.

In einem Artikel mit dem Titel "Electronic Spark Ti­ ming Control for Motor Vehicles" von Paul H. Schweit­ zer und Thomas W. Collins, veröffentlicht von "The So­ ciety of Automotive Engineers" als Artikel 780655, und ebenfalls im US-Patent 40 26 251, ist ein System zur Optimierung der Zündpunkteinstellung beschrieben. In diesem System werden kleine Störungen der Zünd­ punkteinstellung überlagert, und die sich ergebenden Änderungen in der Motordrehzahl werden zum Bestim­ men der Steigung oder des Differentiales bzw. der Ab­ leitung der Motordrehzahl nach der Zündpunkteinstel­ lung benutzt. Die Zündpunkteinstellung wird dann ein­ gestellt, bis die Steigung Null wird.

Obwohl durch dieses System eine optimale Zünd­ punkteinstellung erzielt wird, und damit folglich für das vorherrschende Treibstoffgemisch ein optimales Mo­ torausgangsdrehmoment, kann das System keine Fehler in der Gemischzusammensetzung ausgleichen. Zum Bei­ spiel kann es keinen Fehler in der Gemischzusammen­ setzung ausgleichen, der eine übermäßige Erzeugung von Stickstoffoxiden bewirkt.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein neues oder verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Verbren­ nungsmotors vorzusehen, und insbesondere ein neues oder verbessertes anpassendes Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, in dem die oben erwähnten Pro­ bleme bewältigt oder reduziert werden.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Pa­ tentanspruch 1 gelöst.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der ge­ wünschte Wert der Steigung kontinuierlich als eine Funktion der Betriebsbedingungen aufgestellt.

In einer weiteren Ausführungsform ist die eine Einga­ be eine Steuereingabe an eine Zündzeitpunkteinstell­ vorrichtung, und die andere Eingabe ist eine Steuerein­ gabe an eine Gemischzusammensetzungssteuervorrich­ tung.

Die Anmelder haben herausgefunden, daß die Zünd­ punkteinstellung und die Gemischzusammensetzung in folgender Weise zusammenhängen. Für spezielle Mo­ torbetriebsbedingungen, so wie ein spezieller Wert für die Motordrehzahl und ein spezieller Wert für den An­ saugdruck, wird die Gemischzusammensetzung durch einen besonderen Wert der Zündpunkteinstellung und einen besonderen Wert der Steigung der Motorausgabe im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung bestimmt. Die Anmelder haben ebenfalls gefunden, daß die Ge­ nauigkeit in der Zündpunkteinstellung normalerweise gut aufrechterhalten werden kann, während die Ge­ mischzusammensetzung den oben ausgeführten Varia­ tionen unterliegt. Wenn daher die Zündpunkteinstellung für jede Kombination der Betriebsbedingungen festge­ legt ist, und die Gemischzusammensetzung so einge­ stellt wird, daß ein gewünschter Wert der Steigung der Motorleistung, im weiteren als Motorabgabe bezeich­ net, im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung erreicht wird, wird das gewünschte Treibstoffverhalten erzielt. Damit sieht die Erfindung eine extrem bequeme Mög­ lichkeit vor, Fehler in dem Treibstoffverhalten zu korri­ gieren.

Normalerweise ist der gewünschte Wert der Steigung Null, da dieser Wert eine maximale Drehmomentabga­ be bewirkt. Es kann jedoch unter bestimmten Betriebs­ bedingungen wünschenswert sein, einen anderen Wert als Null zu wählen. Zum Beispiel ist unter Leerlaufbe­ dingungen der Zündwinkel gewöhnlich gegenüber der Position der optimalen Drehmomentabgabe verzögert, so daß weiter die Emission von unverbrannten Kohlen­ wasserstoffen reduziert wird.

Die Erfindung sieht ferner ein Einstell-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor vor, wie es in Patentan­ spruch 15 gekennzeichnet ist.

Obwohl die Erfindung besonders auf funkengezünde­ te Benzinmotoren (Ottomotoren) angewendet werden kann und die hierin beschriebenen Ausführungsbeispie­ le sich alle auf solche Motoren beziehen, kann die Erfin­ dung ebenfalls auf druckzündende Motoren (Dieselmo­ toren) angewandt werden. In diesem Fall ist in Uberein­ stimmung mit den obigen Ausführungen die eine Einga­ be eine Eingabe an eine Einspritzzeitsteuerung, und die andere Eingabe eine Gemischzusammensetzungssteue­ rung eines der Typen, die in solchen Motoren bekannt sind, wie ein Abgasrückführsteuersystem.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfin­ dung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausfüh­ rungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine Abbildung der funktionalen Komponenten einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des anpas­ senden Steuersystemes;

Fig. 2 ein Diagramm, in dem der zum Erzeugen einer besonderen Höhe des Drehmomentes benötigte Zünd­ winkel gegen das Luft/Treibstoff-Verhältnis aufgetra­ genist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Mikro­ computersystems, das die in Fig. 1 gezeigten funktiona­ len Komponenten aufweist;

Fig. 4 ein Zusammenhangsdiagramm des Computer­ programmes für das in Fig. 3 gezeigte Steuersystem;

Fig. 5 und 6 Ablaufdiagramme des Progammes; und Fig. 7 bis 11 Diagramme von funktionalen Kompo­ nenten von fünf weiteren Ausführungsformen für ein anpassendes Steuersystem.

In Fig. 2 bezeichnen die Kurven a, b, c, d Linien kon­ stanten Drehmomentes, die in ein Diagramm mit Ach­ sen für Luft/Treibstoff-Verhältnis und Zündzeitpunkt­ winkel eingezeichnet sind. Diese Kurven sind erhalten, indem ein Motor auf einem Prüfstand bei einer be­ stimmten Drehzahl und Luftversorgungsrate lief, und das sich ergebende Drehmoment bei verschiedenen Werten des Zündwinkels und des Luft/Treibstoff-Ver­ hältnisses gemessen wurde. Insbesondere wird dabei der Motor mit bestimmt festgesetzten Werten für die Luftzufuhr und den Zündpunkteinstellwinkel laufen ge­ lassen. Die Treibstoffeinstellung des Motors und die Bremslast auf dem Motor werden dann eingestellt, bis ein bestimmter Treibstofffluß und eine bestimmte Mo­ tordrehzahl erreicht werden. Dann wird das Drehmo­ ment festgehalten.

Punkte in dem Diagramm Luft/Treibstoff-Verhältnis gegen Zündzeitpunkteinstellungswinkel, die bei einem bestimmten Wert des Drehmomentes erhalten werden, werden zum Erhalten der Kurve gleichen Drehmomen­ tes d miteinander verbunden. Ähnlich können die Kur­ ven gleichen Drehmomentes c, b und a für entsprechen­ de höhere Werte des Drehmomentes gezeichnet wer­ den. Zu jedem Punkt in Fig. 2 gibt es einen Steigungs­ vektor, der in die Richtung zeigt, in der das Drehmo­ ment am stärksten steigt. Überall entlang einer Kurve gleichen Drehmomentes ist der Steigungsvektor im rechten Winkel zu der Kurve, da das Entlanggehen ent­ lang einer Kurve gleichen Drehmomentes keine Ände­ rung im Drehmoment erzeugt. Daher sind die Punkte, an denen die Kurven gleichen Drehmomentes parallel zu der Zündpunkteinstellungsachse sind, Punkte, an de­ nen es keine Komponente des Steigungsvektors in die Zündpunkteinstellungsachsenrichtung gibt. Die par­ tielle Ableitung des Drehmomentes nach der Zünd­ punkteinstellung ist daher Null in diesen Punkten, die in Fig. 2 durch Linie e verbunden sind. Dasselbe Vorgehen wird für jede Kombination der Werte für Luftzufuhr und Drehzahl wiederholt. Es wurde von den Anmeldern gefunden, daß die Schar von Linien e, die so abgeleitet worden sind, charakteristisch für den getesteten Motor ist.

Daher stellt Linie e für eine bestimmte Motordreh­ zahl und ein bestimmtes Luft/Treibstoff-Verhältnis eine Funktion dar, die Zündpunkteinstellung und Luft/Treib­ stoff-Verhältnis miteinander verknüpft. Somit ist unter Benutzung der Linie e jeder Wert von Luft/Treibstoff- Verhältnis durch einen bestimmten Zündpunkteinstell­ wert festgelegt.

In jedem nicht auf der Linie e gelegenen Punkt hat die partielle Ableitung oder Steigung des Motordrehmo­ ments nach der Zündpunkteinstellung einen Wert un­ gleich Null. Unter Benutzung der Punkte außerhalb der Linie e kann ein bestimmtes Luft/Treibstoff-Verhältnis durch einen bestimmten Zündpunkteinstellwert zusam­ men mit dem zugehörigen Wert der Steigung des Mo­ tordrehmomentes im Verhältnis zu der Zündpunktein­ stellung festgelegt werden.

In Punkten irgendwo oberhalb und links von der Linie e in Fig. 2 ist die Steigung des Motordrehmomentes im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung negativ. Unter­ halb und rechts von der Linie e ist die Steigung positiv. Die Fläche unterhalb und rechts von der Kurve e in Fig. 2 stellt Treibstoffgemische dar, die keine ausrei­ chende Zeit zum Brennen haben zum Erzielen des maxi­ malen Beitrages zu der Arbeitsabgabe des Motors. Die Fläche oberhalb und links von der Kurve e in Fig. 2 stellt Treibstoffgemische dar, die zu schnell brennen, um einen maximalen Beitrag zu leisten.

Während die Maschine zum Erzeugen der in Fig. 2 gezeigten Kurve getestet wird, werden ebenfalls die Verunreinigungen und insbesondere die Stickstoffoxide gemessen.

Durch Benutzung der Resultate dieser Tests kann für jede Motordrehzahl und Luftzuflußrate eine optimale Kombination von Zündpunkteinstellung und Luft/ Treibstoff-Verhältnis ausgewählt werden. Das Luft/ Treibstoff-Verhältnis ist so ausgewählt, daß das Ge­ misch mager genug ist zum Verhindern der Erzeugung von übermäßigen Mengen von Stickstoffoxiden, aber es ist ausreichend fett genug zum Erzielen einer effektiven Wirkungsweise und zum Vermeiden von Fehlzündun­ gen. Normalerweise ist die Zündpunkteinstellung ein Punkt auf Kurve e, so daß die Punkte maximaler Dreh­ momentenabgabe entsprechen. Unter bestimmten Be­ dingungen wird jedoch ein Punkt abseits von der Kurve e gewählt. Zum Beispiel kann es während des Leerlaufes erwünscht sein, die Zündpunkteinstellung so zurückzu­ stellen, daß die Emission von unverbrannten Kohlen­ wasserstoffen reduziert wird. Für jede ausgewählte Kombination von Zündpunkteinstellung und Luft/ Treibstoff-Verhältnis wird die Steigung der Motorabga­ be in Bezug auf die Motordrehzahl ebenfalls festgehal­ ten.

Die Anmelder haben gefunden, daß Zündpunktein­ stellung genau aufgestellt werden kann, und daß die Fehler, die auftreten, wenn der Motor benutzt wird, nur minimal sind. Im Gegensatz dazu variieren die Fakto­ ren, die die Flammengeschwindigkeit beeinflussen, wie etwa Luft/Treibstoff-Verhältnis und Verdichtungsver­ hältnis beträchtlich, und deutliche Fehler treten auf, wenn ein Motor benutzt wird. Nach der Erfindung wird, wie anhand verschiedener Ausführungsbeispiele weiter unten beschrieben wird, der Zündpunkteinstellwert auf einen optimalen Wert für die Motorbetriebsbedingun­ gen gesetzt. Die Steigung der Motorabgabe im Verhält­ nis zu der Zündpunkteinstellung wird gemessen, und das Luft/Treibstoff-Verhältnis dann eingestellt, bis der aus­ gewählte Wert der Steigung erreicht wird. Wenn dieser Wert der Steigung erreicht ist, ist die Flammenge­ schwindigkeit bei ihrem optimalen Wert und entspricht dem Luft/Treibstoff-Verhältnis, das entsprechend dem bestimmten Wert des Zündpunkteinstellwertes ausge­ wähltwar.

In der obigen Diskussion von Fig. 2 wurde Motor­ drehmoment als Parameter zum Definieren der Motor­ abgabe benutzt. Motorabgabe kann auch durch Motor­ drehzahl oder Motorleistung definiert werden, und in dem unten aufgeführten Beispiel wird Motordrehzahl benutzt.

In der Diskussion der Fig. 2 wurde auch die Luftzu­ führungsrate als Parameter benutzt, um die Lastanfor­ derung zu definieren, der der Motor ausgesetzt ist. Treibstofffluß, Gemischfluß, Drosselklappenwinkel (d. h. Stellung des Gashebels) oder Ladedruck können ebenfalls zum Definieren der Lastanforderung benutzt werden. ln den unten gegebenen Beispielen wird der Ladedruck benutzt.

In Fig. 1 sind die betriebsmäßigen Komponenten ei­ nes erfindungsgemäßen anpassenden Steuersystemes gezeigt.

Ein Motor 10 hat eine elektronische Treibstoffsteuer­ vorrichtung 11. Die Vorrichtung 11 ist eine elektroni­ sche Treibstoffeinspritzsteuereinrichtung von bekann­ tem Typ, in der eine separate Einspritzdüse für jeden Zylinder vorgesehen ist zum Einspritzen von Treibstoff in den Arm des Einlaßansaugrohres, das zu jenem Zylin­ der führt. Einspritzen wird zu einem bestimmten Punkt des Betriebstaktes des Motors angeregt, und die Treib­ stoffsteuerung erhält ein Treibstoffmengeneingabesi­ gnal, das die Dauer des Einspritzens in jedem Takt be­ stimmt.

Der Motor 10 hat eine Zündzeitpunkteinstellvorrich­ tung 12, die in bekannter Weise das Zünden der indivi­ duellen Zündkerzen des Motors bei Kurbelwellenwin­ keln verursacht, die durch ein Zündwinkeleingangssi­ gnal an die Steuerung 12 bestimmt werden.

Der Motor 10 weist einen Meßwertwandler lOa für die Kurbelwellenposition und einen anderen Meßwert­ wandler 10b auf, der den Lufteinlaßansaugrohrdruck als einen die Lastanforderung repräsentierenden Parame­ ter mißt. Der Meßwertwandler lOb könnte einen ande­ ren die Lastanforderung repräsentierenden Parameter, wie den Drosselklappenwinkel, messen. Der Meßwert­ wandler für die Kurbelwellenposition ist ein Meßwert­ geber, der mit einem Zahnrad auf der Kurbelwelle zu­ sammenwirkt. Eine Anordnung ist eingeführt, damit ein Positionsmeßwert der Kurbelwelle erkannt werden kann. Solch eine Anordnung kann durch einen Schalt­ kreis oder ein Computerprogramm zum Erkennen eines fehlenden Zahnes, der in dem Zahnrad ausgebildet ist, dargestellt werden. Eine passende Anordnung ist in GB- A-21 42 436 offenbart. Die von dem Meßwertwandler 10a erhaltenen Kurbelwellenpositionssignale werden sowohl der Treibstoff- als auch Zündsteuervorrichtung 11, 12 zum Ermöglichen der Treibstoffeinspritzung und des Zündbetriebes zugeführt, damit sie richtig mit dem Motorbetrieb synchronisiert sind. Das Kurbelwellenpo­ sitionssignal wird auch einem Drehzahlberechner 13 zu­ geführt, der ein häufig auf den neuesten Stand gebrach­ tes Signal abgibt, das die laufende Drehzahl der Kurbel­ welle darstellt.

Das Drehzahlsignal und das Ladedrucksignal werden drei Bedarfssignalgeneratoren zugeführt, die vom Ta­ bellen-Typ sind. Eine von diesen ist eine Tabelle 14 zur Anforderung des Zündvorverstellungswinkels, welche eine Ausgabe zur Verfügung stellt, die dem ausgewähl­ ten Zündvorverstellungswinkel für den laufenden Wert der Motordrehzahl und Ladedruck entspricht.

Eine andere der Tabellen ist eine Tabelle für den Treibstoffbedarf (15), die ungefähre Werte für das Treibstoffbedarfssignal enthält, das der Treibstoffsteu­ ervorrichtung 11 zugeführt werden muß zum Erzielen der gewünschten Flammengeschwindigkeit bei jeder Kombination von Motordrehzahl und Ladedruck.

Die in den Tabellen 14 und 15 gespeicherten Werte werden nach dem oben in Zusammenhang mit Fig. 2 diskutierten Prinzip ausgewählt.

Die dritte Tabelle ist eine Tabelle 16 zur Anforderung der Steigung. Für jede Kombination von Motordreh­ zahl und Ladedruck enthält die Tabelle 16 den Wert der Steigung von Motordrehzahl im Verhältnis zum Zünd­ punkteinstellwinkel, der dem ausgewählten Wert für den Zündvorverstellungswinkel und dem Luft/Treib­ stoff-Verhältnis entspricht. Für die meisten Kombina­ tionen von Werten von Drehzahl und Ladedruck ist der gewünschte Wert der Steigung Null. Aber, wie oben erklärt wurde, ist in einigen Betriebsbedingungen, wie Leerlauf, eine positive Steigung für minimale Emission erforderlich.

Jede der oben beschriebenen Tabellen ist zweckdienli­ cherweise in der Form eines digitalen Speichers, in dem die Signale von dem Drehzahlberechner 13 und dem Meßwertwandler 10b für den Ladedruck in Befolgung von einigen vorherbestimmten Regeln kombiniert wer­ den, damit ein Adreßwort gebildet wird und die Anfor­ derung als ein Wort von geeigneter Länge in dieser Speicheradresse gespeichert wird.

Das Zündpunkteinstellwinkelsignal (oder -wort) von Tabelle 14 wird der Zündpunkteinstellvorrichtung 12 uber eine Additionsschaltung 17 zugeführt, die auch ein Störungssignal von einem Störungsgenerator 18 erhält, der eine Eingabe von einem Taktgeber bekommt.

Das Störungssignal ist abwechselnd positiv und nega­ tiv, und somit wird das Zündpunkteinstellwinkelsignal, das der Zündzeitpunkteinstellvorrichtung 12 zugeführt wird, zyklisch zum Vorwärts- und Rückwärtsversetzen des Zündwinkels um einen kleinen Betrag variiert.

Das Störungssignal wird auch zusammen mit den Si­ gnalen von dem Meßwertwandler 10a zu einem Stei­ gungsdetektor 19 geführt. Dieser Detektor hat ebenfalls eine Eingabe von dem Taktgenerator und ist als Uber­ wacher der Auswirkung der Störung im Zündpunktein­ stellwinkel auf die Motordrehzahl tätig. Somit produ­ ziert er ein Signal, das dem aktuell bestimmten Wert der Steigung der Motordrehzahl im Verhältnis zu dem Zeit­ punktwinkel entspricht. Dieses Signal wird einem Feh­ lerdetektor 20 zugeführt, der den aktuellen Wert der Steigung mit dem von der Tabelle 16 angeforderten Wert vergleicht. Das resultierende Fehlersignal variiert sowohl in Größe als auch Vorzeichen in Übereinstim­ mung mit dem Verhältnis zwischen dem gewünschten und dem aktuellen bzw. tatsächlichen Wert der Stei­ gung. Das Fehlersignal wird einem Regler 21 zugeführt, der ebenfalls mit dem Taktgeber verbunden ist. Regler 21 hat eine Integratorübertragungsfunktion. Die Ausga­ be von Regler 21 wird einer Additionsschaltung 22 zu­ geführt, die die Ausgabe vom Regler 21 von dem Treib­ stoffbedarfssignal, das von der Tabelle 15 abgeleitet wurde, subtrahiert. Das resultierende korrigierte Treib­ stoffbedarfssignal wird auf die Treibstoffsteuervorrich­ tung 11 angewandt. Es ist verständlich, daß andere Ubertragungsfunktionen für den Regler 21 benutzt wer­ den können. Zum Beispiel kann eine proportionale plus integrale Übertragungsfunktion benutzt werden, so daß die Geschwindigkeit und die Stabilität des Regelkreises verbessert werden können.

Wenn daher der Motor läuft, wird der Zündpunktein­ stellwinkel um den ausgewählten Wert für die Betriebs­ bedingungen herum gestört. Die Fehlersignale, die durch Vergleich der tatsächlichen und der gewünschten Werte für die Steigung abgeleitet werden, werden durch den Regler 21 integriert, und das Integral dieser Fehler­ signale wird von dem tabellierten Treibstoffbedarfssi­ gnal subtrahiert, wodurch die eingespritzte Treibstoff­ menge eingestellt wird.

Zum Beispiel kann es für die in Fig. 2 gezeigten be­ stimmten Betriebsbedingungen wünschenswert sein, den Motor bei dem Punkt Y zu betreiben. Aufgrund von Fehlern in der Treibstoffsteuereinrichtung 11 kann je­ doch der von der Treibstofftabelle 15 zur Verfügung gestellte Wert den Motor dazu bringen, bei dem Punkt X zu laufen. Da das Luft/Treibstoff-Gemisch an dem Punkt X reicher ist als an dem gewünschten Punkt Y, kann dieses eine erhöhte Emission von Stickstoffoxiden verursachen. Durch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung jedoch wird das Luft/Treibstoff-Verhältnis so lange nachgestellt, bis der Punkt Y erreicht ist. Daher läuft der Motor trotz Fehlern in der Treibstoffsteuervorrichtung 11 mit einer Kombination von Zündvorverstellungswin­ kel und Luft/Treibstoff-Verhältnis, das geringe Emissio­ nen und eine optimale Motorabgabe bewirkt.

Der in Fig. 1 gezeigte Funktionsblock kann in ein Mikrocomputersystem, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, im­ plementiert werden. Die Tabellen 14, 15 und 16 können leicht unter Benutzung eines ROM implementiert wer­ den, während der Störungsgenerator durch einen Soft­ warezähler getaktet wird. Die Generatorausgabe wird zu dem Zündvorverstellungswinkelwort aus der Tabelle 14 addiert. Der Steigungsdetektor berechnet die Stei­ gung unter Bezugnahme auf zwei aufeinanderfolgende Messungen der Motordrehzahl, die in dem RAM des Mikrocomputers gespeichert sind. Der Integrator 21 ist mit einem Luft/Treibstoff-Verhältniskorrektionsschema implementiert, das in dem RAM gespeichert ist, dieses wird kontinuierlich in Übereinstimmung mit dem Fehler zwischen der geforderten Steigung und der tatsächli­ chen Steigung auf den neuesten Stand gebracht.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist das Mikrocomputersy­ stem einen Mikrocomputer 30 auf, der einen Teil eines Intel-integrierten Schaltkreises vom Typ 8097 bildet, der üblicherweise mit einem Programmspeicher 31 (ROM-Typ 27c 64) verbunden ist, der alle Programme enthält, die für den Mikrocomputer und die Tabellen 14, 15 und 16 notwendig sind. Zeitweilige Datenspeiche­ rung wird in dem RAM 32 (Hitachi-Typ 6116) vorgese­ hen.

Der Meßwertwandler lOa wird in GB-A-21 42 436 beschrieben und wendet ein Zahnrad an, das Zähne in 10°-Abständen aufweist, wobei ein Zahn an jeder der beiden Referenzpunkte fehlt, diese sind 180° auseinan­ der. Die Windungen dieses Meßwertgebers sind mit dem Unterbrechungs-(interrupt)-Eingang I des Mikro­ computers 30 über eine Schnittstellenschaltung 33 ver­ bunden, die hauptsächlich zum Ausfiltern von Rauschen und zum Vorsehen von sauberen rechteckigen Pulsen an den Mikrocomputer, wenn jeder Zahn die Meßwert­ geberwindung passiert, tätig ist. Wie in GB-A-21 42 436 erklärt ist, werden diese Pulse zum Vorsehen von Kur­ belwellenpositionspulsen in 10°-Intervallen und von Re­ ferenzpulsen bei zwei bestimmten Positionen bei jeder Kurbelwellenumdrehung benutzt. Der Mikrocomputer 30 benutzt diese Pulse zum Berechnen der Motordreh­ zahl und übernimmt damit die Funktion des Drehzahl­ berechners 13. Der Meßwertgeber 10b ist über einen Analog-zu-Digital-Wandler 34 mit dem Mikrocomputer 30 zusammengeschaltet. Der Wandler 34 bildet auch einen Teil der Intel-integrierten Schaltung vom Typ 8097.

Ein Hochgeschwindigkeitsausgang des Computers 30 ist mit einem Zündungstreiber 35 verbunden. Der Trei­ ber 35 weist einen Verstärker auf und stellt den Strom zum Betreiben und Nicht-Betreiben der Zündspule zur Verfügung. Ein anderer Hochgeschwindigkeitsausgang ist an einen Einspritztreiber 36 angeschlossen, der Steu­ ersignale für die individuellen Treibstoffeinspritzdüsen vorsieht. Da die Zähne des Zahnrades in Abständen von 10° angeordnet sind, kann eine bessere Auflösung durch Interpolation erreicht werden. Für jedes Intervall wird die Interpolation erreicht, indem die Zeit benutzt wird, die für den Durchgang des vorherigen 10°-Intervalles benötigtwurde.

In Fig. 4 ist eine allgemeine Anordnung der Module gezeigt, die das Programm bilden, und ebenfalls der Da­ tenfluß zwischen diesen Modulen. Das Programm weist die Module FEHLBEST, ZÜNDAUF, SWBRENN und VERWEIL auf. Das Modul ZÜNDAUF ruft die Unter­ module AUFSUCH 1 und AUFSUCH 2 auf, und das Modul SWBRENN ruft die Untermodule TABELLEN SPEICHER und AUFSUCH KORREKTUR auf. Fig. 4 zeigt auch ein Schema 110 für feste Zündpunktvorver­ stellung, welches die festen Zündpunktvorverstellungs­ werte enthält und der in Fig. 1 gezeigten Karte 14 ent­ spricht. Fig. 4 zeigt auch ein Schema 112 für festes Luft/ Treibstoff-Verhältnis, welches der in Fig. 1 gezeigten Karte 16 für festes Luft/Treibstoff-Verhältnis ent­ spricht. Weiter zeigt Fig. 4 ein Schema 111 für Korrek­ tur des Luft/Treibstoffverhältnisses, welches die Kor­ rekturwerte für das Luft/Treibstoff-Verhältnis enthält. Das Korrekturschema wird unter Kontrolle des Unter­ moduls TABELLEN SPEICHER in Übereinstimmung mit dem Fehler zwischen der verlangten Steigung und der tatsächlichen Steigung auf den neuesten Wert ge­ bracht. Die in dem Korrekturschema 111 gespeicherten Werte werden zum Korrigieren des Luft/Treibstoff- Verhältnisses unter Kontrolle des Untermoduls AUF­ SUCH KORREKTUR benutzt. Somit führen die Unter­ module TABELLEN SPEICHER und AUFSUCH KORREKTUR zusammen mit dem Korrekturschema 111 die Funktion des in Fig. 1 gezeigten Reglers 21 aus.

Das Modul FEHLBEST erhält ein Unterbrechungssi­ gnal ZAHN UNTERBRECH, und dieses Modul wird jeweils ausgeführt, wenn ein Zahn nachgewiesen wird. Eine Variable ZAHN wird an das Modul VERWEIL geliefert und stellt die Position der Kurbelwelle bis auf einen Zahn des Zahnrades dar. Dieses Modul FEHL­ BEST vergleicht den Zeitablauf zwischen jedem Zahn und stellt dabei den fehlenden Zahn fest. Wenn der feh­ lende Zahn festgestellt ist, stellt das Modul wieder eine Beziehung zwischen der Variablen ZAHN und der ab­ soluten Position der Kurbelwelle auf. Das Modul FEHLBEST berechnet ebenfalls die Brennperiode und liefert diese als eine Variable BRENN PERIODE an die Module ZUNDAUF und SWBRENN. In dem gegen­ wärtigen Beispiel findet Zündung jedesmal statt, wenn die Kurbelwelle um ungefähr 180° rotiert. Brennperi­ ode ist als die Zeit definiert, die die Kurbelwelle braucht, um genau 180° zu rotieren.

Das Modul ZÜNDAUF erhält eine Variable LA DRUCK, die den Ladedruck darstellt, und diese Varia­ ble wird von dem Ausgabesignal des Meßwertgebers 10b abgeleitet.

In jedem der Schemata 110, 111 und 112 sind die Werte für jede Kombination von Motordrehzahl und Ladedruck gespeichert. Damit die Schemata 110, 111 und 112 adressiert werden können, erzeugt das Modul ZÜNDAUF Adreßvariable DREHZAHL und LAST, die jeweils der Motordrehzahl und dem Ladedruck ent­ sprechen.

Das Modul ZÜNDAUF berechnet auch die Motor­ drehzahl aus der Variablen BRENN PERIODE und lie­ fert diese als eine Variable MOT DREH an jedes der Module SWBRENN und VERWEIL.

Das Modul ZÜNDAUF ruft das Untermodul AUF­ SUCH 2 auf, welches den Basiszündvorlaufwinkel als Variable GRD ZND WNKL durch eine Standardinter­ polationsmethode berechnet. Diese Variable wird dann dem Modul SWBRENN zugeführt. Das Modul ZÜNDAUF ruft ebenfalls das Untermodul AUF­ SUCH 1 auf, welches den Basiswert für das Luft/Treib­ stoff-Verhältnis durch ein ähnliches Standardinterpola­ tionsverfahren berechnet, und liefert diesen Wert als eine Variable LTV BASIS an das Modul SWBRENN.

Das Modul ZÜNDAUF wird jedesmal nach der Zün­ dung eines Funkens ausgeführt, und das Modul SWBRENN wird nach dem Modul ZÜNDAUF ausge­ führt.

Das Modul SWBRENN erzeugt einen Störungswert, der abwechselnd zwischen +3° und -3° des Zündvor­ laufwinkels mit einer Frequenz von 10 Hz variiert. Der Störungswert wird mit dem Basiszündvorlaufwert ZND WNKL BASlS aufsummiert, zum Vorsehen eines Zünd­ kommandowertes ZND WNKL, welches dem Modul VERWEIL zugeführt wird.

Das Modul SWBRENN ruft ebenfalls das Unterpro­ gramm AUFSUCH KORREKTUR auf, damit ein Kor­ rekturwert für das Luft/Treibstoff-Verhältnis erreicht wird. Dieser Korrekturwert wird in dem Basis-Luft/ Treibstoff-Verhältniswert LTV BASIS aufsummiert zum Erzeugen eines Befehls-Luft/Treibstoff-Verhältnis- Wertes LTV, und dieser wird ebenfalls dem Modul VERWEIL zugeführt.

Das Modul SWBRENN berechnet auch die Steigung der Motorabgabe im Verhältnis zu dem Zündvorlauf. Es wird gefunden, daß die größte Wirkung der Störung auf die Motordrehzahl auftritt, wenn ungefähr ein halber Störungszyklus nach jedem Wechsel des Vorzeichens in der Störung abgelaufen ist, falls die Störungsfrequenz 10 Hz beträgt. Somit wird in einem Störungszyklus die Zündung um 3° von dem Basiswert vorverstellt. Die Brennperiode, die mit dieser Vorverstellung verbunden ist, wird festgehalten, gerade bevor die Zündung um 3° von dem Basiswert zurückgestellt wird, was 50 ms spä­ ter geschieht. Die mit dem zurückgestellten Punkt ver­ bundene Brennperiode wird festgehalten, gerade bevor die Zündung wieder um 3° von dem Basiswert vorver­ stellt wird, was 100 ms nach dem Start des Zyklus ge­ schieht. Wenn der Motor unter solchen Bedingungen betrieben wird, daß Vorverstellen der Zündung eine Be­ schleunigung verursacht und Zurückstellung der Zün­ dung eine Verlangsamung verursacht, wird der zweite Wert für die Brennperiode länger sein als der erste Wert für die Brennperiode. Der erste Wert für die Brennpe­ riode wird von dem zweiten Wert abgezogen, und die sich ergebende Differenz stellt die Steigung dar.

Das Modul SWBRENN ruft auch das Untermodul SPEICHER KARTE auf, damit das Schema 111 für Kor­ rektur des Luft/Treibstoff-Verhältnisses auf den neue­ sten Stand gebracht wird. Jedesmal, wenn das Schema 111 auf den neuesten Stand gebracht wird, wird dies nach der folgenden Formel durchgeführt: Neue Korrektur = alte Korrektur + k x (STEI­ GUNG).

In dieser Formel bedeutet k eine Konstante und STEIGUNG stellt den tatsächlichen Wert der Steigung für Motordrehzahl im Verhältnis zu der Funkenvorver­ stellung dar. Wie leicht verstanden werden kann, wird das Schema 111 zu dem Punkt auf den neuesten Stand gebracht, der den vorhergehenden Betriebsbedingun­ gen entspricht.

Das Modul VERWEIL benutzt die Variablen ZAHN und MOT DREH, um den Mikrocomputer 30 zu veran­ lassen, geeignete Signale an den Zündtreiber 35 und an den Einspritztreiber 36 abzugeben, damit Zündung und Treibstoffeinspritzung bei den angemessenen Kurbel­ wellenpositionen erreicht werden, wobei das Luft/ Treibstoff-Verhältnis auf den zugewiesenen Wert ge­ setzt wird.

Fig. 5 und 6 zeigen die Abfolge der Tätigkeiten der in Fig. 4 dargestellten Module. Das Programm weist ein Hauptprogramm HAUPTPROGRAMM, das in Fig. 5 gezeigt ist, und ein Unterbrechungs-Unterprogramm ZAHN UNTERBRECH, das in Fig. 6 gezeigt ist, auf.

Das in Fig. 6 gezeigte Unterbrechungs-Unterpro­ gramm wird jedesmal ausgeführt, wenn ein Unterbre­ chungssignal auf das Feststellen eines Zahnes erzeugt wird. In diesem Unterprogramm wird das Modul FEHL­ BEST aufgerufen.

In dem in Fig. 5 gezeigten Hauptprogramm wird die Variable ZAHN mit einer Konstanten START ZAHN bei einem Schritt S1 verglichen. Die Konstante START ZAHN wird so ausgewählt, daß sie der korrekten Win­ kelposition der Kurbelwelle entspricht, damit die Modu­ le ZÜNDAUF, SWBRENN und VERWElL ausgeführt werden können, bevor die nächste Zündung auftritt. Wenn Gleichheit in Schritt S1 gefunden wird, werden diese drei Module nacheinander in den Schritten S2, S3 und S4 vor Rückkehren zu Schritt S1 ausgeführt. Da­ her werden die Module ZÜNDAUF, SWBRENN und VERWEIL synchron mit dem Zünden des Motors aus­ geführt, und diese Module werden jeweils zwischen den tatsächlichen Zündungen ausgeführt.

Es muß festgehalten werden, daß die oben unter Be­ zug auf die Fig. 1 bis 6 beschriebene Ausführungsform grundsätzlich unterschiedlich von den Anordnungen nach dem Stand der Technik ist, wie sie in dem von der "Society of Automotive Engineers" publizierten Artikel beschrieben sind, oder in dem oben zitierten US-Patent. In der Anordnung nach dem Stand der Technik wird die Zündpunkteinstellung um einen Wert gestört, der in Übereinstimmung auf die Reaktion auf die Störungen eingestellt wird. Das Luft/Treibstoff-Verhältnis wird un­ abhängig von der Einstellung der Zündpunkteinstellung gesteuert. Wenn es einen Fehler in dem Luft/Treibstoff- Verhältnis gibt, wird mit solch einer Anordnung zwar die Zündpunkteinstellung neu korrigiert, aber keine Korrektur wird bei dem Luft/Treibstoff-Verhältnis an­ gebracht werden. Als Beispiel seien die in Fig. 2 gezeig­ ten Betriebsbedingungen genommen, dann verhält sich eine Anordnung nach dem Stand der Technik wie folgt. Es mag wünschenswert sein, bei einem Punkt Y tätig zu sein, aber aufgrund eines Fehlers in der Treibstoffver­ sorgung wird der Motor bei Punkt X betrieben. Da das Motordrehmoment am Punkt X nicht maximal ist, wird die Zündpunkteinstellung so lange verändert, bis der Motor bei einem Punkt Z auf der Linie e tätig ist. Daher wird der Motor mit einem Luft/Treibstoff-Verhältnis tätig sein, das wesentlich reicher als gewünscht ist. Ob­ wohl das Drehmoment maximiert wird, kann der Fehler in der Treibstoffversorgung die Erzeugung von Stick­ stoffoxiden erheblich verschlechtern. Mit der oben be­ schriebenen Ausführungsform jedoch wird die Zünd­ punkteinstellung auf einen Wert gesetzt, der maximales Drehmoment gibt, und das Luft/Treibstoff-Verhältnis wird so eingestellt, bis das gewünschte Verhältnis er­ reicht ist, womit das gewünschte Niveau der Emissionen für Stickstoffoxide erreicht wird.

Die Erfindung kann ebenfalls bei einem Motor ange­ wandt werden, bei dem das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch einen elektronisch abgeglichenen Vergaser ge­ steuert wird, oder durch einen Ein-Punkt-Injektor. Mit so einem Vergaser wird der Motor langsamer auf Ände­ rungen in der Treibstoffversorgung aufgrund der Trans­ porteffekte in dem Einlaßansaugrohr reagieren. Damit diese Verzögerung berücksichtigt wird, wird ein relativ niedriger Wert für die Konstante k gewählt, so daß eine geringere Korrekturrate gegeben wird.

Die Anmelder haben ebenfalls Tests auf einem Motor durchgeführt, der Abgas- bzw. Auspuffgasrückführung (AGR) benutzt. Diese Tests wurden bei einer Menge von konstanten Drosselklappenwinkeln durchgeführt.

Diese Tests wurden in Diagramme gezeichnet, die ähn­ lich dem in Fig. 2 gezeigten sind, aber bei denen die horizontale Achse das Abgasrückführungsverhältnis darstellt. Dieses Rückführungsverhältnis ist als das Ver­ hältnis zwischen der Summe der Luftmasse und der Ab­ gasmasse zu der dem Motor zugeführten Treibstoffmas­ se definiert. Die Ergebnisse dieser Tests zeigen Charak­ teristiken, die sehr ähnlich zu den in Fig. 2 gezeigten sind.

Bei einem Motor, bei dem Abgas- oder Auspuffgas­ rückführung benutzt wird als Mittel zur Steuerung der Gemischzusammensetzung, kann die Ausführungsform von Fig. 2 wie folgt modifiziert werden.

Die Tabelle 15 wird durch eine AGR-Bedarfstabelle ersetzt, und die Treibstoffsteuervorrichtung 11 wird durch eine AGR-Steuervorrichtung ersetzt. Die AGR- Bedarfstabelle enthält ungefähre Werte für gewünschte AGR-Verhältnisse bei verschiedenen Kombinationen von Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel.

Bei einem Motor, der Abgasrückführung und einen Vergaser zum Steuern des Luft/Treibstoff-Verhältnis­ ses benutzt, wird Abgas dem Gemisch aus Luft und Treibstoff an einer Stelle unterhalb, in Strömungsrich­ tung gesehen, von dem Vergaser zugeführt. Der Betrag des zugeführten Abgases wird durch ein spulenbetätig­ tes Ventil in der Leitung, die das Abgas zuführt, gesteu­ ert. Es gibt mehrere Möglichkeiten für das der Abgas­ steuervorrichtung zugeführte Signal. Dieses Signal kann einfach in der Größe dem Signal entsprechen, das dem spulenbetätigten Ventil zugeführt wird. Andererseits kann das Signal ein Befehlssignal für eine besondere Tätigkeitsstellung des Ventiles sein, wobei eine Rück­ kopplungsschleife zum Sicherstellen, daß die befohlene Position eingenommen wird, vorgesehen wird. Als ande­ re Möglichkeit kann das Signal einen speziellen Wert des Abgasflusses befehlen, und in diesem Fall ist eben­ falls eine Rückkopplungsschleife zum Sicherstellen, daß dieser Wert erreicht wird, benötigt.

In einer anderen Anordnung zum Vorsehen von Ab­ gasrückführung wird der Zeitpunkt des Öffnens der Ventile, die dem Gemisch erlauben, in die Zylinder ein­ gedrückt zu werden, gesteuert. Wenn diese Ventile frü­ her als normal geöffnet werden, wird ein Teil der Abga­ se in das Einlaßansaugrohr gesaugt und erzielt damit die gewünschte Abgasrückführung.

Bei Benutzung von Abgasrückführung wird eine un­ abhängige Treibstoffsteuervorrichtung, wie etwa ein Vergaser, benutzt. Die Tätigkeit von diesem wird nicht durch das Steuersystem, welches Gegenstand der An­ meldung ist, gesteuert.

In der Modifikation zu Fig. 1 zum Erzielen von Ab­ gasrückführung bleiben die Zündzeitpunkteinstellvor­ richtung 12, der Motor 10 und der Meßwertgeber 10a für die Kurbelwellenposition wie mit Bezug auf Fig. 1 schon beschrieben worden ist. Der Meßwertgeber 10b mißt bevorzugt den Drosselklappenwinkel, und der Grund hierfür wird im weiteren erklärt.

Die Tabelle 14 für die Anforderung des Zündvorver­ stellungswinkels erzeugt eine Ausgabe, die den Zünd­ winkel darstellt, der für vorherrschende Werte von Mo­ tordrehzahl und Drosselklappenwinkel das maximale Drehmoment gibt, wenn es einen gewünschten Wert für das AGR-Verhältnis gibt, der zum Erzielen des ge­ wünschten Niveaus von Emissionen ausgewählt wurde. Alternativ kann der Zündwinkel einer sein, der eine be­ kannte Steigung von Motordrehzahl im Verhältnis zu dem Zündzeitpunkt vorsieht, und der einem gewünsch­ ten Niveau von einem AGR-Verhältnis entspricht.

Die dritte Tabelle 16 ist genau, wie sie mit Bezugnah­ me auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform beschrie­ ben wurde. Ebenfalls sind der Fehlerdetektor 17, die Additionsschaltung 20, der Störungsgenerator 18, der Steigungsdetektor 19 und der Regler 21 alle, wie sie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden sind.

Die Ausgabe des Reglers 21 wird jedoch zu der Aus­ gabe des Wertes addiert, der von der AGR-Bedarfsta­ belle erhalten wird, so daß sichergestellt wird, daß das Gemisch verdünnt wird, wenn die gemessene Steigung geringer ist als die gewünschte Steigung, da dieses eine höhere Flammengeschwindigkeit anzeigt als gewünscht ist.

Der Integrator im Regler 21 wird vorzugsweise mit Grenzen ausgestattet. Dieses stellt sicher, daß keine weitere Integration auftritt, nachdem die Ausgabe der Additionsschaltung 22 die Grenzwerte für das AGR- Verhältnis erreicht hat, selbst wenn das Fehlersignal, das das Signal an die Grenzen brachte, weiter vorhanden ist. Dieses stellt sicher, daß sich die Ausgabe des Integrators schnell von den Grenzen wegbewegen kann, wenn sich die Fehlerpolarität umdreht.

Die Tabelle 14, die AGR-Bedarfstabelle, und die Ta­ belle 16 werden bevorzugt mit einem Drosselklappen­ winkel adressiert, anstatt mit Ladedruck oder Luftmas­ senflußrate, so daß Probleme vermieden werden, die durch parasitäre Steuerschleifen verursacht werden. Diese können verursacht werden, wenn die Tabellen­ ausgabe die AGR beeinflußt, und die AGR dann die Adressierparameter beeinträchtigt, wie Ladedruck oder Luftmassenflußrate, und damit die Tabellenausgabe. Der Drosselklappenwinkel wird nicht auf diese Weise beeinträchtigt, da er direkt von dem Fahrer gesteuert wird. Folglich wird der Drosselklappenwinkel nur be­ einträchtigt, wenn Anderungen in dem AGR-Verhältnis Drehmomentänderungen produzieren und der Fahrer auf diese Drehmomentänderungen reagiert und den Drosselklappenwinkel ändert. Anderungen in dem Drosselklappenwinkel, die auf diese Weise produziert werden, sind zu schwach, um Anlaß für Stabilitätspro­ bleme zu geben.

Daher kann die Erfindung auch benutzt werden, um eine Rückkopplungssteuerung für einen Motor vorzu­ sehen, der mit Abgasrückführung versehen ist. Da das Ventil, das in der Abgasrückführung benutzt wird, emp­ findlich ist gegen Änderungen in seiner Charakteristik, da sich Ablagerungen über die Lebensdauer des Motors aufbauen, ist solche Rückkopplung besonders nützlich.

In einem Artikel mit dem Titel "Lean Mixture or EGR - which is better for fuel economy and NO_x reductions" von Nakajima u. a., Artikel C 94/79, Institute of Mecha­ nical Engineers, London 1979, werden Verdünnung von Treibstoffgemischen mit Überschußluft und mit Abga­ sen verglichen. Nach diesem Artikel ergibt Verdünnung mit Abgasen eine geringere Energierauhheit, aber Ver­ dünnung mit Überschußluft gibt geringeren Treibstoff­ verbrauch.

Es ist gut bekannt, die Motorrauhheit aus Messungen der Zeitdauer von Kurbelwellenrotationen durch be­ stimmte Intervalle zu bestimmen. Solche Messungen sind in einem Artikel mit dem Titel "Experience with a new method of measuring engine roughness" von Latsch u. a., ISATA Graz Automotive Automation, Lon­ don, 1978, und auch in dem US-Patent 41 78 891 be­ schrieben.

Ein weiteres Beispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. In diesem Beispiel wird ein verlangter niedriger Wert der Motorrauhheit erzielt. Zur gleichen Zeit wird der Gesamtbetrag der Verdünnung des Gemisches so gesteuert, daß ein niedri­ gerer Wert von Stickstoffoxidemissionen erreicht wird, wie es oben mit Bezugnahme auf Verdünnen des Gemi­ sches mit Überflußluft und mit Verdünnen des Gemi­ sches mit Abgasen beschrieben wurde.

Das in Fig. 11 gezeigte Beispiel enthält alle in Fig. 1 gezeigten Elemente, und die gleichen Elemente sind durch das gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. ln dem Beispiel von Fig. 11 wird die Ausgabe des Meß­ wertwandlers 10a für die Kurbelwellenposition auch ei­ nem Rauhheitsdetektor 519 zugeführt. Der Rauhheits­ detektor 519 kann wie in dem oben beschriebenen Arti­ kel von Latsch u. a. ausgeführt sein. Es ist ebenfalls eine Tabelle 516 für Rauhheitsanforderung und eine Karte 515 für AGR-Anforderung vorgesehen, die durch die Ausgaben des Meßwertwandlers 10b und des Drehzahl­ berechners 13 adressiert werden. Das Ausgabesignal von dem Rauhheitsdetektor 519 wird von der Ausgabe der Tabelle für Rauhheit in einem Fehlerdetektor 520 subtrahiert, und das resultierende Fehlersignal wird ei­ nem Rauhheitsregler 521 zugeführt. Der Regler 521 ist in ähnlicher Weise tätig wie der Regler 21.

Wie zuvor wird das Ausgabesignal vom Regler 21 von einem ungefähren Treibstoffbedarfssignal von Tabelle 15 in der Additionsschaltung 22 subtrahiert, und das resultierende Signal wird an eine Treibstoffsteuervor­ richtung 11 geführt. Wenn die Ausgabe des Steigungs­ detektors 19 größer ist als die Ausgabe der Tabelle 16, bedeutet dies, daß die Brenndauer zu gering ist, und der Regler 21 erzeugt eine Reduzierung in dem Luft/Treib­ stoff-Verhältnis.

Ahnlich wird die Ausgabe des Reglers 521 von einem ungefähren AGR-Anforderungssignal in einer Addi­ tionsschaltung 522 subtrahiert, und das resultierende Si­ gnal wird an eine AGR-Steuervorrichtung 511 geführt. Wenn die Ausgabe des Rauhheitsdetektors 519 größer ist als die Ausgabe der Tabelle 516, bedeutet dies, daß ein höherer Anteil von Abgasen in dem Gemisch benö­ tigt wird, und der Regler 521 verursacht eine Erhöhung der Flußrate des Abgases.

Das Beispiel von Fig. 11 hat den Vorteil, daß der Meßwertwandler lOa für die Kurbelwellenposition be­ nutzt wird, um eine Rückkopplungssteuerung für so­ wohl das Luft/Treibstoff-Verhältnis als auch das AGR- Verhältnis vorzusehen. Das Fehlersignal von der Addi­ tionsschaltung 520 stellt den Fehler in Motorrauhheit dar und wird zum Steuern des AGR-Verhältnisses be­ nutzt. Wenn eine übermäßige Rauhheit erfahren wird, wird das System das AGR-Verhältnis vergrößern. Die­ ses wiederum wird vermutlich die Flammengeschwin­ digkeit reduzieren und damit die Emission von Stick­ stoffoxiden. Folglich wird die Steigung der Motorabga­ be im Verhältnis zu der Zündvorverstellung positiv sein, und dies wird eine Erhöhung über die Treibstoffsteuer­ vorrichtung 11 des Luft/Treibstoff-Verhältnisses verur­ sachen. Das bringt die Flammengeschwindigkeit und da mit die Emissionen der Stickstoffoxide und den Treib­ stoffverbrauch näher an die originalen Zielvorstellun­ gen.

Damit die Korrektur beschleunigt wird und das Risi­ ko einer unerwünschten destabilisierenden Wechselwir­ kung zwischen der AGR und den Luft/Treibstoff-Ver­ hältnissteuerschleifen reduziert wird, können vorsätzli­ che und stabilisierende Anweisungen hinzugefügt wer­ den. Diese weisen eine Querverbindung 580 zwischen dem Ausgang des Reglers 21 und der Additionsschal­ tung 522 und eine Querverbindung 581 zwischen dem Ausgang des Reglers 521 und der Additionsschaltung 22 auf.

Die Querverbindung 580 stellt sicher, daß die Korrek­ turen zu der Menge von Verdünnungsmittel als Reak­ tion auf Steigungsfehler durch Ändern sowohl des AGR-Verhältnisses als auch des Luft/Treibstoff-Ver­ hältnisses durchgeführt werden. Die Querverbindung 581 stellt sicher, daß die Korrekturen zu der Zusammen­ setzung des Verdünnungsmittels als Reaktion auf Rauh­ heitsfehler sowohl durch Ändern des Luft/Treibstoff- Verhältnisses als auch des AGR-Verhältnisses durchge­ führt werden. Die Querverbindungen 580 und 581 kön­ nen Verstärkungs- und Frequenzcharakteristiken ha­ ben, die zum Reduzieren unerwünschter Wechselwir­ kungen in der Treibstoffsteuervorrichtung 11 angeord­ net sind. Dies kann erzielt werden unter Benutzung des Diagonal-Dominanz-Entwicklungs-Verfahrens, das in "Progress in the design of multivassible control systems" von H. H. Rosenbrock, Measurement and Control, Band 4, 1971, Seiten 9 bis 11, ausgeführt wurde.

Auf diese Art können Signale, die aus Fehlern in der Motorrauhheit entstehen, sowohl der AGR-Steuervor­ richtung 511 als auch der Treibstoffsteuervorrichtung 12 in solchen Anteilen und mit solcher relativen Ge­ schwindigkeit zugeführt werden, daß nur ein kleiner Ef­ fekt auf die Steigung auftritt. Ähnlich können Signale, die aus Fehlern in der Steigung entstehen, sowohl der Treibstoffsteuervorrichtung 11 als auch der AGR-Steu­ ervorrichtung 511 in solchen Anteilen und mit solchen relativen Geschwindigkeiten zugeführt werden, daß nur ein kleiner Effekt auf die Rauhheit entsteht.

In einem Mehrzylindermotor können spezielle Zylin­ der eine schnellere Brenncharakteristik haben als ande­ re, aufgrund zum Beispiel von thermischen Effekten von benachbarten Zylindern. Wenn die Erfindung benutzt wird zur Steuerung der Gemischzusammensetzung von individuellen Zylindern oder Gruppen von Zylindern, können die Emissionen von Stickstoffoxiden der schnel­ ler und der langsamer brennenden Zylinder näher an den erforderlichen Wert herangebracht werden.

Dieses erfordert unabhängige Steuerung des an jeden individuellen Zylinder abgegebenen Treibstoffes oder an jede Gruppe von Zylindern, die einen Teil des Mo­ tors bilden. Es ist gut bekannt, daß das Luft/Treibstoff­ verhältnis von Zylinder zu Zylinder aufgrund von Ver­ teilungsproblemen variiert.

Steuerung der Gemischzusammensetzung von indivi­ duellen Zylindern oder Gruppen von Zylindern kann schlechte Verteilung der Luft oder des Treibstoffes aus­ gleichen, die zum Beispiel durch Produktionstoleranzen oder Altern der Treibstoffsteuervorrichtung verursacht werden.

Ein auf die Steuerung der Treibstoffversorgung von individuellen Zylindern angewandtes Beispiel der Erfin­ dung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrie­ ben. Es soll festgehalten werden, daß die Erfindung ebenfalls zur Steuerung der Treibstoffversorgung von Gruppen von Zylindern benutzt werden kann, wobei die Zylinder jeder Gruppe eine gemeinsame Treibstoffsteu­ ervorrichtung haben, so wie es bei einem gemeinsamen Vergaser oder bei einer gemeinsamen Treibstoffein­ spritzsteuervorrichtung der Fall ist.

Fig. 7 zeigt ein System, das im Prinzip ähnlich zu dem in Fig. 1 gezeigten ist, aber bei dem die Treibstoffver­ sorgung für jeden individuellen Zylinder eines Vier-Zy­ linder-Motors optimiert ist.

In Fig. 7 sind der Motor und die Meßwertgeber lOa und 10b wie die in Fig. 1 beschriebenen. Die Zündzeit­ punkteinstellvorrichtung 12 von Fig. 1 ist durch vier in­ dividuelle Steuervorrichtungen 12a, 12b, 12c und 12d ersetzt, von denen jede einen entsprechenden individu­ ellen Zylinder steuert. Die Treibstoffsteuervorrichtung 11 von Fig. 1 ist durch vier separate Treibstoffsteuer­ vorrichtungen 11a, 11b, 11c und 11d ersetzt, von denen jede die Treibstoffversorgung an einen individuellen Zy­ linder steuert. Die Tabellen 14, 15 und 16 in Fig. 7 sind exakt die gleichen wie die in Fig. 1 beschriebenen.

Das System von Fig. 7 weist einen Zähler 37 auf, der bestimmt, welcher der vier Zylinder seine Treibstoffver­ sorgung optimiert haben soll. Jeder Zylinder wird für eine feste Dauer optimiert, die einer voreingestellten Zahl von Motorzündungen entspricht. Der Zähler 37 wählt, nachdem diese Dauer abgelaufen ist, einen ande­ ren Zylinder zur Optimierung aus.

Der Zähler 37 steuert über zwei Auswähler 38 und 39, welcher Zylinder als nächster zu optimieren ist. Der Auswähler 39 bestimmt, welche der vier Additionsschal­ tungen 17a, 17b, 17c, 17d das Störsignal zu einer gegebe­ nen Zeit empfängt. Nur der Zylinder, der optimiert wer­ den soll, wird gestört. Auswähler 38 bestimmt, welcher der vier Integralregler 21a, 21b, 21c, 21d auf den neue­ sten Stand gebracht wird. Diese vier Regler entsprechen dem in Fig. 1 beschriebenen Regler 21. Der Zähler 37 stellt sicher, daß der Zylinder, dessen Treibstoffversor­ gung auf den neuesten Stand gebracht wird, der gleiche ist, wie der Zylinder, dessen Zündung gestört wird.

Nach Auswahl eines Zylinders zur Optimierung ist die Tätigkeit des in Fig. 7 gezeigten Ablaufs ähnlich der in Fig. 1 gezeigten. Das Zündpunkteinstellwinkelsignal von Tabelle 14 wird der Zündzeitpunkteinstellvorrich­ tung 12a bis 12d über Additionsschaltungen 17a bis 17d zugeführt.

Das Störungssignal von dem Störungsgenerator 18 wird über einen Auswähler 39 an die Additionsschal­ tung geführt, die dem Zylinder entspricht, dessen Treib­ stoffversorgung optimiert werden soll.

Das Störungssignal wird zusammen mit einem Signal von Meßwertgeber lOa und einem Taktgeber an den Steigungsdetektor 19 gebracht. Dieser ist zur Uberwa­ chung des Effektes der Störung im Zündwinkel auf die Motordrehzahl tätig. Der Detektor 19 erzeugt ein Aus­ gangssignal, das proportional der Steigung der Motor­ drehzahl im Verhältnis zu dem Zündwinkel für den zu optimierenden Zylinder ist. Dieses Signal wird einem Fehlerdetektor 20 zugeführt, der den tatsächlichen Wert der Steigung mit dem von Tabelle 16 abgeleiteten verlangten Wert vergleicht. Das resultierende Fehlersi­ gnal wird dann über einen Auswähler 38 zu dem Regler 21a bis 21d des zu optimierenden Zylinders hingeleitet. Die Ausgaben der vier Integralregler 21a bis 21d wer­ den auf die vier Additionsschaltungen 22a bis 22d ange­ wandt, die die Ausgaben des Reglers von dem von der Tabelle 15 abgeleiteten Treibstoffbedarfssignal subtra­ hieren. Die entstehenden korrigierten Treibstoffbe­ darfssignale werden den entsprechenden Treibstoff­ steuervorrichtungen 11a bis 11d zugeführt.

Die Größe des von dem Steigungsdetektor 19 für einen individuellen Zylinder erzeugten Signals wird klei­ ner sein als die Größe des entsprechenden Signales für das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene System. Die Rauschkomponente in diesem Signal ist jedoch ver­ gleichbar mit einer Rauschkomponente für das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene System. Die Reg­ ler 21a bis 21d von Fig. 7 haben nominell die gleiche Verstärkung wie der Regler 21 von Fig. 2. Dieses resul­ tiert in einer längeren Zeit zur Optimierung der Treib­ stoffversorgung, als für das System von Fig. 1 benötigt ist.

Allgemein wird für kleine Anderungen im Zündwin­ kel die Steigung der Motordrehzahl in Abhängigkeit von dem Zündwinkel unterschiedlich sein von dem für den gesamten Motor. Im durchschnittlichen Sinne wird die Steigung für einen individuellen Zylinder ungefähr ein Viertel der Steigung für den gesamten Motor sein. Folglich sollten die lnhalte der Tabelle 16 des in Fig. 7 gezeigten Systems ein Viertel von der Größe der Inhal­ te der Tabelle 16 des in Fig. 1 gezeigten Systems sein.

In Fig. 8 ist ein Diagramm der funktionellen Kompo­ nenten eines anpassenden Steuersystems gezeigt, das eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt. In dem in Fig. 8 gezeigten System haben Teile, die im we­ sentlichen die gleichen wie die in Fig. 1 gezeigten sind, die gleichen Bezugszeichen. Die Tabelle 14 von Fig. 1 ist durch eineTabelle 14A ersetzt, die eine ungefähr den gewunschten Zündpunkteinstellwinkel darstellende Ausgabe gibt. Diese ist nicht direkt mit der Additions­ schaltung 17 verbunden, sondern durch eine Additions­ schaltung 22a, welche ebenfalls die Ausgabe des Reglers 21 erhält.

Anstelle der Tabelle 15 für Treibstoffbedarf gibt es eine Tabelle 15A für den Bedarf an Luft/Treibstoff-Ver­ hältnis, die zum Erzielen des gewünschten Niveaus von Emissionen von Stickstoffoxiden Werte des Luft/Treib­ stoff-Verhältnisses enthält, die bei verschiedenen Kom­ binationen von Drehzahl und Ansaugladedruck nötig sind.

Regler 21 (der eine Integralcharakteristik oder eine Proportional-Plus-Integralcharakteristik für größere Stabilität haben kann) dient zur Reduzierung der Stei­ gungsfehler durch Erzeugen einer Korrektur für die Zündvorverstellung, die von der Tabelle 14A vorgese­ hen ist. Diese Korrektur wird zu der ungefähren ge­ wünschten Zündvorverstellung, die von der Tabelle 14A ausgegeben wurde, im Additionsschaltkreis 22A addiert, damit eine laufende Schätzung für die optimale Zünd­ vorverstellung gegeben ist, die dann über die Additions­ schaltung 17 zu der Zündsteuerung 12 geführt wird.

Mit dieser Anordnung wird der Zündpunkteinstell­ winkel gegenüber dem in den obigen Publikationen er­ wähnten Stand der Technik wesentlich optimiert.

Die laufende Schätzung der optimalen Zündvorver­ stellung wird ebenfalls von dem Additionsschaltkreis 22A einer anderen Tabelle 23 zugeführt.

Tabelle 23 wird zum Erreichen einer Schätzung für das tatsächlich bestehende Luft/Treibstoff-Verhältnis benutzt. In diesem Fall wird das Adreßwort für den digitalen Speicher durch die Kombination Drehzahl, La­ dedruck und die laufende Schätzung der optimalen Zündvorverstellung definiert, wobei das letztere die Ausgabe der Additionsschaltung 22A ist. Die bei den verschiedenen Adressen in diesem Speicher gespeicher­ ten Worte repräsentieren Kurven, so wie e in Fig. 2. Die Ausgaben von Tabelle 15A und Tabelle 23 werden durch eine Additionsschaltung 24 verglichen, und das resultierende Luft/Treibstoff-Verhältnis-Fehlersignal wird durch einen geeigneten Regler 25 integriert zum Vorsehen des Treibstoffbedarfssignales für die Treib­ stoffsteuerung 11. Mit dieser Anordnung wird die Zünd­ vorverstellung nahe bei ihrem optimalen Wert für die gesamte Zeit aufrechterhalten, da dem Zündregler 21 eine relativ schnelle Antwort gegeben werden kann. Die Treibstoffversorgungsschleife unter der Einwirkung von Regler 25 wird langsamer reagieren, da sie nicht das Luft/Treibstoff-Verhältnis korrigieren kann, bevor eine korrekte Schätzung der optimalen Zündvorverstellung durchgeführt wurde.

Das in Fig. 8 gezeigte System liefert exzellente Kon­ trolle über Emissionen von Stickstoffoxiden zusammen mit einem effektiven Lauf des Motors bezüglich des Treibstoffes.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 9 gezeigt. ln dieser Ausführungsform wird die Aus­ gabe des Fehlerdetektors 20 einem Regler 40 (der eine Integralübertragungscharakteristik zur größeren Stabi­ lität haben kann) zugeführt. Die Ausgabe von Regler 40 wird einer Additionsschaltung 41 zugeführt. Die Addi­ tionsschaltung 41 addiert die Ausgabe des Reglers 40 zu der Ausgabe von der Tabelle 14B zur Anforderung der Zündvorverstellung zum Korrigieren der Zündpunkt­ einstellung auf den gewünschten Wert für die existie­ renden Treibstoffversorgungsbedingungen. Daher ist die Zündpunkteinstellung auf die gleiche Weise gesteu­ ert wie in der oben erwähnten Anordnung nach dem Stand der Technik. Die Ausgabe des Reglers 40 wird jedoch auch einem anderen Regler 42 zugeführt, dessen Ausgabe zu der Ausgabe der Tabelle 15B für Treibstoff­ bedarf durch eine Additionsschaltung 43 addiert wird. Der Regler 42, der eine Integralübertragungsfunktion haben kann, stellt das Luft/Treibstoff-Verhältnis so ein, daß das vom Regler 40 seinem Eingang zugeführte Si­ gnal reduziert wird. Mit solcher Anordnung wird im wesentlichen die gesamte Zeit die Zündvorverstellung bei ihrem optimalen Wert aufrechterhalten, da der Zündsteuerschleife eine relativ rasche Antwort gegeben werden kann. Die Treibstoffversorgungssteuerschleife ist jedoch nur relativ langsam unter dem Einfluß des Reglers 42 tätig, aber sie hat die Auswirkung, langsam die Korrektur der Zündpunkteinstellung durch Korrek­ tur des Luft/Treibstoff-Verhältnisses zu ersetzen. Bei gleichmäßigen Laufbedingungen wird die der Zünd­ punkteinstellung zugeführte Korrektur auf Null redu­ ziert werden. Daher stellt in einem stationären Betriebs­ zustand das System von Fig. 9 die Treibstoffversorgung auf den gleichen Wert ein, wie er durch das System von Fig. 1 erzielt wird, aber die Antwort der zwei Systeme auf Fehler unterscheidet sich deutlich.

Es ist aufschlußreich, die Bahnkurve zu verfolgen, die die Systeme von Fig. 1, Fig. 8 und Fig. 9 in dem Dia­ gramm der Fig. 2 zurücklegen, bei einem Beginn an dem Punkt X und unter Annahme, daß die Steigungsanforde­ rung Null ist. Das System von Fig. 1 benutzt die Fehler in der Steigung von der Motorausgabe im Verhältnis zu der Zündvorverstellung zur Korrektur der Zusammen­ setzung direkt ohne eine Änderung in der grundlegen­ den Zündvorverstellung. Der Betriebspunkt bewegt sich daher horizontal nach rechts in Fig. 1, bis die Linie e bei Punkt Y erreicht ist.

Die Systeme von Fig. 8 und Fig. 9 benutzen beide die Steigungsinformation an erster Stelle zur Korrektur der Zündvorverstellung und machen daher ihre erste Bewe­ gung senkrecht abwärts in Fig. 2 zu einem Punkt Z auf der Linie e, gerade wie es das System nach dem oben erwähnten Stand der Technik tun würde. Bevor jedoch die Linie e erreicht ist, würde die Gemischsteuerschleife anfangen zu reagieren, so daß die Bahnkurve in Fig. 2 sich nach rechts wenden würde und etwas nach oben drehen würde, wobei sie asymptotisch zu der Linie e würde und sich aufwärts und nach rechts bewegen wür­ de, bis sie schließlich auf dem Punkt Y landen würde, genau wie es das System von Fig. 1 tut.

Im Gegensatz dazu ändert die Anordnung nach dem Stand der Technik nicht das Luft/Treibstoff-Verhältnis und bleibt bei dem Punkt Z auf der Linie e, der vertikal von dem Punkt X versetzt ist, und sieht somit keine so gute Kontrolle der Stickstoffoxide vor.

Fig. 10 zeigt die Anwendung der Prinzipien des in Fig. 6 gezeigten Systemes auf einen Motor, in dem die Zündpunkteinstellung für jeden Zylinder separat ge­ steuert wird, aber in dem die Gemischzusammenset­ zung gemeinsam gesteuert wird (zum Beispiel durch einen Vergaser oder durch Abgasrückführung). ln dem gezeigten Beispiel wurden die Funktionen der Addi­ tionsschaltungen 41 und 17 zusammengefaßt, wobei je­ der Zündkanal eine Addierschaltung 45a, 45b, 45c, 45d aufweist. Die Störungssignale werden diesen dann durch einen Kanalwähler 47 zugeführt. Der Zähler 46 steuert ebenfalls einen Auswähler 48, der die Fehlersi­ gnale von Additionskreis 20 zu einem Satz von Reglern 40a, 40b, 40c, 40d schickt, wobei jeder von ihnen für einen entsprechenden Zylinder vorgesehen ist. Ein Mit­ telungsschaltkreis 49 erhält die Ausgaben all der Regler 40a bis 40d und erzeugt eine Ausgabe an den Regler 42, die das Mittel der Ausgaben der Regler 40a bis 40d darstellt. Somit wird bei stationärem Lauf die mittlere Korrektur auf den Zündvorverstellungswinkel auf Null fallen als Resultat der Tätigkeit der Treibstoffkorrektur­ schleife.

Anstatt der Benutzung eines Mittelungsschaltkreises 49 können das positivste (vorlaufend) oder negativste (rücklaufend) Korrektursignal von den Reglern 40a bis 40d zur Anwendung auf den Regler 42 ausgewählt wer­ den.

Die Erfindung ist für Benutzung mit einer konventio­ nellen Gemischsteuervorrichtung beschrieben worden, in der die Gemischsteuervorrichtung die Rate des Treibstoffflusses ändert, während die Rate des Luftflus­ ses oder die Rate des Gemischflusses durch den Fahrer des Fahrzeuges gesteuert wird, in dem der Motor einge­ baut ist. Die Erfindung ist jedoch ebenfalls auf unkon­ ventionelle Systeme anwendbar, in denen die Gemisch­ steuervorrichtung die Rate des Luftflusses ändert und der Treibstofffluß direkt durch den Fahrer gesteuert wird. In diesem Fall können Kurven, die äquivalent de­ nen in Fig. 2 gezeigten sind, abgeleitet werden, mit kon­ stant gehaltener Drehzahl- und Treibstoffflußrate, an­ stelle von konstant gehaltener Drehzahl- und Flußrate der Luft. Dann werden Zündvorverstellungswinkel zur Speicherung in der Tabelle 14 zur Anforderung der Zündvorverstellung ausgewählt, und eine Tabelle 15 für Luftbedarf würde die Tabelle 15 für Treibstoffbedarf in den Fig. 1 und 7 ersetzen. Ähnlich werden in den Fig. 9 und 10 die Daten in den Tabellen 14B und 15B, wie oben beschrieben wurde, ersetzt. Für das Beispiel von Fig. 8 würde es nur nötig sein, die Tabelle 14A zur Anforde­ rung der Zündvorverstellung, wie oben beschrieben, zu ersetzen. In jedem Fall werden die Treibstoffregler 11, 11a, 11b, 11c, 11d durch Luftsteuervorrichtungen er­ setzt, wie etwa servo-angetriebene Drosselklappen.

Claims (25)

1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungs­ motors mit zwei Steuereingaben, die beide eine Motorabgabe beeinflussen, mit periodischem Stö­ ren einer der Eingaben um einen Basiswert herum, der in Abstimmung mit den Motorbetriebsbedin­ gungen festgesetzt wird;
Überwachen der Motorleistung; und
Bestimmen der Steigung der Motorleistung im Ver­ hältnis zu der einen Eingabe;
gekennzeichnet durch das Steuern der anderen Eingabe so, daß ein gewünschter Wert der Stei­ gung erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der gewünschte Wert der Steigung als eine Funktion der Betriebsbedingungen aufge­ stellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß die eine Eingabe eine Steuereingabe an eine Zündzeitpunkteinstellvorrichtung ist, und
daß die andere Eingabe eine Steuereingabe an eine Gemisch-Zusammensetzungssteuervorrichtung ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß die eine Eingabe eine Steuereingabe an eine Einspritzzeitpunkteinstellvorrichtung ist, und
daß die andere Eingabe eine Steuereingabe an eine Gemisch-Zusammensetzungssteuervorrichtung ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorleistung die Motordrehzahl ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswert von ei­ ner Tabelle, die Zeitpunktdaten als Funktion der Motordrehzahl und Lastbeanspruchung zur Verfü­ gung stellt, abgeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gemisch-Zusammensetzungssteuervor­ richtung eine Treibstoffeinspritz-Steuervorrich­ tung ist, die getrennt die in jeden Motorzylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge der Reihe nach bestimmt,
daß der Zündpunkteinstellwert um einen Basiswert der Reihe nach für jeden Zylinder gestört wird,
daß die Steigung der Motorabgabe im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zylinder bestimmt wird, und
daß der in jeden Zylinder eingespritzte Treibstoff so gesteuert wird, daß der gewünschte Wert der Steigung für jeden Zylinder erreicht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinder in mindestens zwei Sätzen von Zylindern zusammengefaßt sind,
daß die Gemisch-Zusammensetzungssteuervor­ richtung eine Treibstoffeinspritzsteuervorrichtung ist, die getrennt die in jedem Satz von Zylindern der Reihe nach einzuspritzende Kraftstoffmenge be­ stimmt,
daß der Zündpunkteinstellwert um einen Basiswert der Reihe nach für jeden Satz von Zylindern ge­ stört wird, und
daß der in jedem Satz von Zylindern eingespritzte Treibstoff so gesteuert wird, daß der gewünschte Wert der Steigung für jeden Satz von Zylindern erreicht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gemisch-Steuervorrichtung zumindest zwei Vergaser aufweist, von denen jeder einen ent­ sprechenden Satz von Zylindern mit Treibstoffge­ mischversorgt,
daß der Zündpunkteinstellwert um einen Basiswert der Reihe nach für jeden Zylinder gestört wird,
daß die Steigung der Motorabgabe im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Satz von Zylindern bestimmt wird, und
daß das jedem Satz von Zylindern gelieferte Treib­ stoffgemisch so gesteuert wird, daß der gewünschte Wert der Steigung für jeden Satz von Zylindern erreicht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gemisch-Zusammensetzungssteuervor­ richtung die Zusammensetzung des einem Satz von mindestens zwei Zylindern, die wenigstens einen Teil des Motors bilden, zugeführten Gemisches steuert,
daß die Zündpunkteinstellung um einen Basiswert der Reihe nach für jeden Zylinder des Satzes ge­ stört wird,
daß die Steigung der Motorleistung im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zylinder des Satzes bestimmt wird,
daß eine Korrektur an die Zündpunkteinstellung für jeden Zylinder des Satzes so erzeugt wird, daß der gewünschte Wert der Steigung für jeden Zylin­ der des Satzes erreicht wird, daß eine vorbestimm­ te Funktion der Zündpunkteinstellungskorrektur berechnet wird, und
daß die Zusammensetzung des jedem Satz von Zy­ lindern gelieferten Gemisches so gesteuert wird,
daß die vorbestimmte Funktion der Zündpunktein­ stellungskorrektur reduziert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor eine wei­ tere Steuereingabe aufweist, eine weitere Motor­ abgabe des Motors überwacht wird und die weitere Eingabe so gesteuert wird, daß ein gewünschter Wert für die weitere Motorabgabe erreicht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Motor eine weitere Steuereinga­ be für eine Abgasrückführungssteuervorrichtung aufweist, die Rauhheit des Motors überwacht und die weitere Eingabe so gesteuert wird, daß der ge­ wünschte Wert der Motorrauhheit erreicht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiter den Schritt aufweist:
Steuern der einen Eingabe so, daß der gewünschte Wert der Steigung erreicht wird,wobei eine Einga­ be rascher geändert wird als die andere Eingabe.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiter aufweist:
anfängliches Korrigieren der einen Eingabe so, daß der gewünschte Wert der Steigung erreicht wird, und
fortschreitendes Steuern der anderen Eingabe so, daß der gewünschte Wert der Steigung aufrechter­ halten wird, während die Korrektur an der ersten Eingabe entfernt wird.

15. Einstell-Regelsystem für einen Verbrennungs­ motor (10) mit zwei Steuereingaben, die beide eine Motorabgabe beeinflussen, mit:
einer Vorrichtung (14; 14A; 14B) zum Erstellen ei­ nes Basiswertes für eine der Eingaben als Funktion von Motorbetriebsbedingungen;
einer Vorrichtung (17, 18; 17, 18, 39; 18, 47, 45) zum periodischen Stören der einen Eingabe um den Ba­ siswert;
einer Vorrichtung (10a) zum Überwachen der Mo­ torabgabe;
einer Vorrichtung (19) zum Bestimmen der Stei­ gung der Motorabgabe im Verhältnis zu der einen Eingabe;
gekennzeichnet durch:
eine Vorrichtung (20, 21, 22; 20, 38, 21, 22; 20, 21, 22A; 23, 24, 25; 20, 40, 42, 43; 20, 48, 40, 49, 42, 43) zum Steuern der anderen Eingabe so, daß ein ge­ wünschter Wert der Steigung erreicht wird.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das System eine Vorrichtung (16; 16B) zum Aufstellen der Steigung als Funktion der Mo­ torbetriebsbedingungen aufweist.

17. System nach Anspruch 15 oder 16, dadurch ge­ kennzeichnet,
daß das System eine auf die eine Steuereingabe reagierende Zündzeitpunkteinstellvorrichtung (12) und
eine auf die andere Steuereingabe reagierende Ge­ misch-Zusammensetzungssteuervorrichtung (11) aufweist.

18. System nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das System weiter ei­ ne Einrichtung (10a) zum Nachweis der Motor­ drehzahl und zum Liefern eines Ausgabesignals an die Steigungsbestimmungseinrichtung (19) auf­ weist, wobei die Motordrehzahl die Motorausgabe repräsentiert.

19. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gemisch-Zusammenset­ zungssteuervorrichtung eine Treibstoffeinspritz­ steuervorrichtung (11) ist.

20. System nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemisch-Zusam­ mensetzungssteuervorrichtung ein elektronisch ge­ trimmter Vergaser ist.

21. System nach Anspruch 17 oder 18, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gemisch-Zusammenset­ zungssteuervorrichtung eine Vorrichtung zum Steuern von Abgasrückführung ist.

22. System nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet,
daß das System eine Einrichtung (10b) zum Bestim­ men der Lastanforderung, der der Motor ausge­ setztist,und
eine Einrichtung (10a, 13) zum Bestimmen der Mo­ tordrehzahl aufweist,
wobei Lastanforderung und Motordrehzahl als die Motorbetriebsbedingungen benutzt werden.

23. System nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Gemisch-Zusammensetzungssteuervor­ richtung (11) den in jedem Motorzylinder der Reihe nach einzuspritzenden Treibstoffbetrag bestimmt,
wobei die Vorrichtung (17, 18, 39) zum Stören der einen Eingabe zum Stören des Zündpunkteinstell­ wertes um einen Basiswert der Reihe nach für je­ den Zylinder angeordnet ist,
daß die Steigungsbestimmungseinrichtung (19) die Steigung der Motorabgabe im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zy­ linder bestimmt, und
daß die Einrichtung (20, 38, 21, 22) zum Steuern der anderen Eingabe den in jeden Zylinder eingespritz­ ten Treibstoff so steuert, daß der gewünschte Wert der Steigung für jeden Zylinder erreicht wird.

24. System nach Anspruch 17, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Gemisch-Zusammensetzungssteuervor­ richtung wenigstens zwei Vergaser aufweist, von denen jeder Treibstoffgemisch zu einem entspre­ chenden Satz von Zylindern liefert,
daß die Einrichtungen zum Stören der einen Einga­ be zum Stören des Zündpunkteinstellwertes um ei­ nen Basiswert der Reihe nach für jeden Satz von Zylindern angeordnet sind,
daß die Einrichtung zum Bestimmen der Steigung die Steigung der Motorabgabe im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zy­ linder bestimmt, und
daß die Einrichtung zum Steuern der anderen Ein­ gabe das jedem Satz von Zylindern zugeführte Treibstoffgemisch so steuert, daß der gewünschte Wert der Steigung für jeden Satz von Zylindern erreicht wird.

25. System nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet,
daß das System weiter eine auf ein weiteres Einga­ besteuersignal reagierende Abgasrückführungs- Steuervorrichtung (411), eine Vorrichtung (519) zum Überwachen der Rauhheit des Motors, und
eine Vorrichtung (520, 521, 522) zum Steuern der weiteren Eingabe so daß ein gewünschter Wert von Motorrauhheit erreicht werden kann, aufweist.