DE3711868C2

DE3711868C2 -

Info

Publication number: DE3711868C2
Application number: DE3711868A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Hachiohji Tokio/Tokyo Jp Sogawa
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1986-04-09
Filing date: 1987-04-08
Publication date: 1990-05-10
Also published as: DE3711868A1; GB2189057A; JPS62240446A; GB2189057B; GB8708410D0; JPH0819870B2; US4730590A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.

Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind aus der EP 01 37 519 A2 bekannt. Hierbei arbeitet die Maschine bei geringer und mittlerer Last mit armem Gemisch, bei hoher Last mit dem stöchiometrischen Gemisch. Es ist eine Regelung für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorgesehen, das je nach Last das Gemisch mit einem hohen Luftanteil (armes Gemisch) oder im stöchiometrischen Verhältnis zuführt.

Das Regelungssystem ist mit einem Sensor für armes Gemisch versehen, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine abtastet und dessen Ausgangsspannung proportional dieser Sauerstoffkonzentration ist. Es ist eine Vielzahl von Sollwerten für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorgesehen, die in Einklang mit den Betriebsbedingungen der Maschine stehen. Ein Signal des Sensors für armes Gemisch wird mit einem Soll-Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFd verglichen, um ein Fehlersignal zur erstellen. Der Regelungskorrekturkoeffizient K _FB für die Kraftstoffeinspritzung wird auf dem Fehlersig nal basierend berechnet. Weiterhin werden ein Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Koeffizient K _AF und ein Misch-Koeffizient COEF erstellt, der eine Vielzahl von Koeffizienten umfaßt, die auf verschiedenen Arbeitsbedingungen, wie z.B. Kühlmittel temperatur, Temperatur der Einlaßluft oder dergleichen ba siert. Die Kraftstoffeinspritzzeit TI zum Einspritzen von Kraftstoff wird wie folgt berechnet:

TI = K × K _AF × K _FB × Q/N × COEF

hierin bedeuten

K ein Korrekturkoeffizient
Q die Einlaßluft-Flußrate
N Maschinendrehzahl.

Dadurch, daß man Kraftstoff während der berechneten Zeit einspritzt, wird das Soll-Verhältnis auf den Soll-Verhältniswert gebracht.

Wenn das Soll-Verhältnis AFd sich von einem Wert zu einem anderen Wert abhängig von den Betriebsbedingungen der Maschine ändert, während man in der Nachschlagetabelle nach dem gewünschten Wert sucht, ergibt sich durch die Totzeit eine Oszillation des Systems, so daß das tatsächliche Verhältnis AFa wie in Fig. 6 gezeigt oszilliert.

Aus der DE-PS 28 45 043 ist es bekannt, daß man die Gemischdurchlaufzeit bei Regelsystemen für Brennkraftmaschinen berücksichtigen kann. Diese Berücksichtigung erfolgt jedoch ausschließlich zum Zwecke einer Analyse-Vorgabe für die Ausgangssignale einer Abgassonde. Eine Reduktion der Regelschwingungen ergibt sich durch diese bekannte Lehre nicht.

Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelsystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß die Regelschwingungen verringert (eliminiert) werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung, wird der Regelvorgang dann, wenn das gewünschte Soll-Verhältnis von einem Wert auf einen anderen Wert in Abhängigkeit von einer Ver änderung der Maschinenbetriebsbedingungen während des Nach schlagens in der Tabelle übergeht, der Regel vorgang für eine Zeitspanne angehalten, die durch eine Ver zögerungszeit bestimmt wird, welche von den Maschinen-Be triebsbedingungen abhängt. Die Verzögerungszeit ist die Summe einer Transport-Zeit Verzögerung und einer Verzögerung eines Verzögerungsglieds erster Ordnung des Systems. Die Transportzeitverzögerung ist eine Zeitspanne, beginnend bei dem Zeitpunkt, bei dem sich das Soll-Verhältnis ändert bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Veränderung der Sauerstoffkonzen tration im Abgas in Übereinstimmung mit der Veränderung des Soll-Verhältnisses von dem Sensor für armes Ge misch abgetastet wird. Wenn das Soll-Verhältnis konstant bleibt, so wird der Regelvorgang wieder gestartet.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungsbeispielen bevorzugter Ausfüh rungsformen der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher beschrieben werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Regelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Graphik, welche die Ausgangscharakteristik eines Sensors für armes Gemisch zeigt;

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das ein Regelsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 4 ein Flußdiagramm, welches die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung bzw. das erfindungsge mäße Verfahren zeigt; und

Fig. 5 und 6 Zeitdiagramme, welche die Veränderungen des Kraftstoff/Luft Verhältnisses im System gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. in einem her kömmlichen System zeigen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind im Ansaugrohr 1 einer Brenn kraftmaschine E ein Luftströmungsmesser 2 zur Abgabe eines Luftströmungssignals Q, ein Drosselklappensensor 3 und eine Kraftstoffeinspritzdüse 4 angebracht. Im Abgasrohr 1 a sind ein Katalysator 6 und ein Sensor 5 für armes Gemisch ange bracht. An der Maschine E sind ein Kühlmitteltemperatur sensor 7 und ein Kurbelwellensensor 8 vorgesehen, der ein Maschinen-Drehzahlsignal N abgibt. Die Ausgangssignale der Sensoren werden einer Regeleinheit 10 zugeführt. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist die Ausgangsspannung des Sensors 5 für armes Gemisch proportional dem Luft/Kraftstoff-Verhältnisse eines armen Gemisches.

Fig. 3 zeigt die Regeleinheit 10 in genauerer Darstellung. Die Regeleinheit 10 weist eine Tabelle 11 für das gewünsch te Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf, aus welcher das Soll-Verhältnis AFd abgeleitet wird. Das Soll-Verhältnis AFd wird einem Rechner 12 zur Berechnung des Koeffizienten K _AF und zur Berechnung des Misch-Koeffizienten COEF, einem Addierer 15 und einer Zeitgebertabelle 17 zum Stop pen des Rückkopplungsvorganges zugeführt. Der Addierer 15 gibt ein Fehlersignal ab, das von der Differenz zwischen dem Soll-Verhältnis AFd und dem tat sächlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnis AFa entspricht, wobei letzteres aus dem Rückkopplungssignal des Sensors 5 für armes Gemisch abgeleitet wird. Das Fehlersignal wird einem Rechner 16 zum Berechnen des Rückkopplungskoeffizienten zugeführt, der einen Rückkopplungskoeffizienten K _FB abgibt. Weiterhin speichert die Zeitgebertabelle 17 eine Vielzahl von Stopp-Zeitintervallen, welche von den Maschinenbetriebs bedingungen, wie z.B. von der Maschinendrehzahl und von der Einlaßluft-Rate Q abhängen. Wie oben beschrieben, ist die Stopp-Zeit die Summe der Transportzeitverzögerung und der Verzögerung erster Ordnung. Die Zeitgebertabelle 17 gibt ein Stopp-Intervallsignal in Antwort auf eine Veränderung des Soll-Verhältnisses ab, um den Rückkopplungsvorgang beim Ändern des Soll-Verhältnisses zeitweise zu unterbrechen, der durch eine Veränderung der Maschinenbetriebsbedingungen hervorgerufen wird.

Die Koeffizienten K _AF, COEF und K _FB werden in einem Multi plizierer 13 multipliziert, das Produkt wird einem Rechner 14 zum Berechnen der Kraftstoffeinspritzzeit zugeführt, in welchem die oben beschriebene Berechnung der Zeitspanne TI durchgeführt wird, so daß ein Kraftstoffeinspritzsignal er halten wird. Das Kraftstoffeinspritzsignal wird der Maschine E zugeführt, so daß während der Zeitspanne TI Kraftstoff eingespritzt wird.

Im folgenden wird anhand von Fig. 4 das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Wirkungsweise der zuvor beschriebenen Vorrichtung im Detail beschrieben. In den Schritten 101 bis 105 werden die zuvor beschriebenen Vorgänge aufgelistet, über welche die verschiedenen Daten erhalten werden. Wenn das Soll-Verhältnis AFd sich nicht ändert und der Ausgang der Zeitgebertabelle 17 Null be trägt (Schritte 106, 107), so wird im Schritt 108 AFd mit AFa verglichen. Abhängig vom Resultat des Vergleiches wird der Rückkopplungskoeffizient K _FB in den Schritten 109 bis 112 korrigiert, die Kraftstoffeinspritzzeit TI wird im Schritt 116 berechnet. Wenn sich das Soll-Verhältnis ändert, so wird eine Stopp-Zeit im Schritt 113 aus der Tabelle 17 ausgelesen und der Rückkopplungs koeffizient K _FB wird auf dem Wert festgehalten, den er vor der Änderung des Soll-Verhältnisses hatte. Auf diese Weise wird der Rückkopplungsvorgang während der Festlegung des Rückkopplungskoeffizienten (im folgenden "Setzperiode" genannt) angehalten und die Kraftstoffeinspritzzeitdauer wird, ba sierend auf dem festgehaltenen Wert von K _FB berechnet. Wenn sich die Änderung des gewünschten Soll-Verhältnisses während der Setzperiode beruhigt hat, also stabile Betriebsbedingungen vorliegen, wird der Rückkopplungsvorgang wieder gestartet.

Nachdem in der erfindungsgemäßen Weise der Rückkopplungs vorgang während einer Zeitperiode angehalten wird, die einer Regel-Verzögerungszeit entspricht, welche eine Oszillation des Systems bewirkt, konvergiert das Luft/Kraftstoff-Ver hältnis AFa auf das Soll-Verhältnis AFd, während der Rückkopplungskoeffizient K _FB auf einem Wert festgehalten wird, ohne daß ein Oszillieren auftritt, wie dies in Fig. 5 gezeigt wird.

Demgegenüber tritt bei herkömmlichen Systemen, deren Ver halten in Fig. 6 beschrieben ist, eine Schwingung um den Sollwert auf.

Aus obiger Beschreibung ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung sowohl eine Vorrichtung als auch ein Verfahren umfaßt, das beispielsweise über einen Mikroprozessor durch führbar ist.

Claims

1. Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten:
vorbestimmte Betriebsbedingungen der Maschine werden abgetastet (Schritt 101),
entsprechend den abgetasteten Betriebsbedingungen wird ein Signal (AFd) für das Soll-Verhältnis von Luft/Kraftstoff erzeugt (Schritt 102),
in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine wird ein Signal (AFa) für das Ist-Verhältnis von Luft/Kraftstoff erzeugt (Schritt 105),
das Signal (AFa) für das Ist-Verhältnis wird mit dem Signal (AFd) für das Soll-Verhältnis verglichen, und entsprechend dem Vergleichsergebnis wird ein Fehlersignal erzeugt (Schritt 108),
auf das Fehlersignal hin wird von Regelmitteln die der Maschine zuzuführende Kraftstoffmenge festgelegt (Schritte 109-112, 116)
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
in Abhängigkeit von vorbestimmten Werten der Betriebsbedingungen (N, Q) wird eine Vielzahl von Zeitintervalldaten in einer Tabelle gespeichert, wobei jedes Zeitintervall so festgelegt ist, daß es der Verzögerungszeit des Regelsystems bei den vorbestimmten Werten der Betriebsbedingungen entspricht,
eine Veränderung des Soll-Verhältnisses (AFd) von Luft/Kraftstoff wird festgestellt, und ein Änderungssignal wird abgegeben (Schritt 106),
aus der Tabelle werden die Zeitintervalldaten ausgelesen, die den abgetasteten Betriebsbedingungen (N, Q) entsprechen (Schritt 113),
auf das Änderungssignal hin wird das Fehlersignal vor der Festlegung der Kraftstoffmenge für eine den ausgelesenen Zeitintervalldaten entsprechende Zeitdauer festgehalten (Schritt 107).

2. Vorrichtung zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine
mit Sensormitteln (2, 3, 7, 8) zum Abtasten von Betriebsbedingungen der Maschine und zum Abgeben von Betriebsbedingungs-Signalen,
mit einem Sensor (5) zum Abtasten der Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine und zum Abgeben eines Signales (AFa) für das Ist-Verhältnis von Luft/Kraftstoff in Abhängigkeit von der Konzentration,
mit ersten Mitteln (11), die auf die Betriebsbedingungs-Signale hin ein Signal (AFd) für das Soll-Verhältnis von Luft/Kraftstoff abgeben,
mit zwei Mitteln (15) zum Vergleichen des Signales (AFa) für das Ist-Verhältnis mit dem Soll-Verhältnis-Signal (AFd) und zum Abgeben eines Fehlersignals entsprechend dem Vergleichsergebnis,
mit Regelmitteln (12, 13, 14, 16), welche auf das Fehlersignal hin die Kraftstoffmenge festlegen, welche der Maschine (E) zugeführt wird, gekennzeichnet durch
eine Nachschlagtabelle (17) zum Speicher einer Vielzahl von Zeitintervallen in Abhängigkeit von vorbestimmten Werten der Betriebsbedingungen, wobei jedes Zeitintervall so festgelegt ist, daß es der Verzögerungszeit des Regelsystems bei den vorbestimmten Werten der Betriebsbedingungen entspricht,
dritte Mittel zum Feststellen einer Veränderung des Soll-Verhältnisses (AFd) von Luft/Kraftstoff und zum Abgeben eines Änderungssignals, und
vierte Mittel, welche auf das Veränderungssignal hin das Fehlersignal für eine Zeitdauer festhalten, die aus der Nachschlagetabelle (17) entsprechend den Betriebsbedingungs-Signalen abgeleitet wird.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (5) ein Sensor für armes Gemisch ist, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas des verbrannten armen Gemisches festzustellen.

4. Regelsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmittel (16) Mittel zum Berechnen der Kraftstoff einspritzzeit sind.

5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit die Summe der Transportzeit- Verzögerung und einer Verzögerung erster Ordnung ist.