DE3720097A1 - Regelung fuer einen gasmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelung für einen Gasmotor mit einer Drehzahlsonde für die Kurbelwellendrehzahl, mit einem während jeder Kurbelwellenumdrehung abgefragten Drehzahl-Last-Zündwinkel-Kennfeldspeicher, mit einem von dem Kennfeldspeicher gesteuerten Zündimpulsgenerator, mit einer Lambda-Sonde, mit einer Lastsonde, mit einem unterdruckgesteuerten Gasdrucksteller für das Antriebsgas und mit einem Gasmischer für das Antriebsgas und Luft.

Ein Gasmotor hat ein größeres Potential für den Magerbetrieb als ein konventioneller Ottomotor. Dies bedingt erhebliche Vorteile des Gasmotors hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission, inbesondere im Teillastbereich.

Die Gemischaufbereitung mit herkömmlichen Gasmischern ist hinsichtlich des Strömungswiderstandes, der Regelbarkeit und der Störanfälligkeit nachteilig. Es ist auch mit einem Steuersystem kaum möglich, das volle Motorkennfeld auszunutzen, insbesondere, wenn man die Motorzündung einbeziehen will. Eine Steuerung sichert insbesondere keine optimalen Lambda-Werte.

In "Bosch Technische Berichte", 1981, Nr. 3, Seiten 139 bis 151, ist auf die Verwendung eines Zündkennfeldes und eines Lambda-Kennfeldes zur Motorsteuerung hingewiesen. Allerdings ist so nur eine Steuerung in einem groben Raster möglich.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Regelung für einen Gasmotor, die vor allem im Magerbetrieb und im Teillastbereich eine volle Ausnutzung der Möglichkeiten des Gasmotors bietet.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Drehzahl-Last-Lambda-Kennfeld zur Abgabe von Lambda-Sollwerten vorgesehen ist, daß die von dem Drehzahl-Last-Lambda-Kennfeld bereitgestellten Lambda-Sollwerte mit den Lambda-Istwerten unter Bildung eines Lambda-Differenzwertes verglichen werden, daß zur Anpassung des Zündwinkels an den jeweiligen Lambda-Istwert ein Lambda-Differenzwert- Last-Zündwinkelkorrekturwertkennfeld einen Zündwinkelkorrekturwert abgibt, der zu dem Grundzündwinkelwert des Drehzahl-Last-Zündwinkel- Kennfeldes addiert bzw. von demselben subtrahiert wird.

Die Regelung unterscheidet sich insofern vom Stand der Technik, als den jeweiligen Werten der Grundkennfelder für Zündwinkel und Lambda- Wert ein Korrekturwert aufgrund des gemessenen Lambda-Differenzwertes überlagert wird. Dadurch ist der Steuerung durch die Grundkennfelder eine Regelung überlagert,die den Lambda-Istwert mit dem Lambda- Sollwert vergleicht. Der Zündwinkel wird dem Istzustand des Motors angepaßt, die Gemischbildung wird im Hinblick auf den Lambda-Sollwert korrigiert. Alle Kennwerte einschließlich der Korrekturwerte sind als Mehrbitwerte in Adreßplätzen einer Speichereinheit gespeichert, so daß sie unter der Steuerung der Eingangswerte ausgelesen und in Zählern kombiniert werden können. Diese Arbeitsvorgänge erfordern keine komplizierte und zeitaufwendige Berechnung, so daß alle Einstellwerte für den Motor während einer Arbeitsperiode taktrichtig zur Verfügung gestellt werden können. Auch die Regelung benutzt gespeicherte Kennfelder von Digitalwerten.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung des Lambdawertes an verschiedene Gemische ein Drehzahl- Last-Lambda-Korrekturwertkennfeld vorgesehen ist, dessen Ausgangswerte zur Korrektur des Lambda-Sollwertes dienen.

Eine Ausführung der Steuerung des Gasdruckstellers sieht vor, daß ein Stellventil zur Steuerung des Unterdrucks für eine Membran des Gasdruckstellers vorgesehen ist, wobei der Stellwert in einem Drehzahl- Last-Stellwert-Kennfeld gespeichert ist, und daß die Membran einen Ventilkörper steuert, der den Gasfluß aus einer Leitung in eine in den Venturiabschnitt des Gasmischers mündende Gasleitung freigibt.

Bei Verwendung eines stromweggesteuerten Stellventils ist vorgesehen, daß der Stellwert ein Stromwert für ein Stellventil ist.

Eine weitere Ausführungsform des Gasdruckstellers zeichnet sich dadurch aus, daß in eine in den Gasmischer mündende Leitung des Gasdruckstellers eine Gasventilklappe eingebaut ist, deren Stellwert in einem Drehzahl-Last-Stellwert-Kennfeld gespeichert ist, und daß die Membran des Gasdruckstellers mit einem konstanten Unterdruck beaufschlagt ist und einen Ventilkörper, der den Gasfluß in die Leitung steuert, offenhält.

Bei Verwendung einer Gasventilklappe ist vorgesehen, daß der Stellwert ein Winkelwert für eine Gasventilklappe ist.

Eine Korrektur der Stellwerte führt dadurch zu einem Regelverhalten, daß zusätzlich zu dem Drehzahl-Last-Stellwert-Kennfeld ein Lambda- Diferenzwert-Last-Korrekturstellwert-Kennfeld vorgesehen ist, dessen Korrekturwerte zu dem Wert des Grundkennfeldes addiert bzw. davon subtrahiert werden.

Eine weitere Optimierung ergibt sich dadurch, daß weitere Korrekturkennfelder in Abhängigkeit von der Gemischvorwahl und von Beschleunigungszuständen vorgesehen sind, deren Korrekturwerte zu den Grundwerten für Zündwinkel und Gasdrucksteller addiert bzw. subtrahiert werden.

Eine Steuerung des Gasgemisches auch im Bereich kleinen Durchflusses wird dadurch möglich, daß neben einer Hauptdrosselvorrichtung eine Vordrosselvorrichtung vorgesehen ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Vordrosselvorrichtung erreicht man dadurch, daß die Vordrosselvorrichtung als Doppelwalzenschieber mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist, der im unteren Durchflußbereich wirksam ist.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Gasmotors mit Regelung,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Gasmischers,

Fig. 3 eine weitere Abwandlung des Gasmischers,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Steuerung des Gasdruckstellers,

Fig. 5 eine Abwandlung der Steuerung des Gasdruckstellers,

Fig. 6 ein Blockschaltbild der elektronischen Baustufen,

Fig. 7 eine Darstellung von Baustufen in der linken oberen Hälfte des Blockschaltbildes der Fig. 6,

Fig. 8 eine Einzeldarstellung von Baustufen in der rechten oberen Hälfte des Blockschaltbildes der Fig. 6 und

Fig. 9 einen Zahnkranz zur Erläuterung des Regelablaufs in Abhängigkeit von der Kurbelwellendrehung.

Ein Gasmotor 1 ist z. B. als Sechszylindermotor mit sechs Zündstrecken 2 ausgebildet. An der nicht dargestellten Kurbelwelle des Gasmotors 1 sitzt ein Zahnkranz 3, z. B. der Anlasserzahnkranz, dessen Zähne durch einen Zahnsensor 4 erfaßt werden, siehe auch Fig. 9. Der Zahnsensor 4 wertet die Signale aus und gibt für jeden Zahn einen Zahnimpuls für die weitere Verarbeitung ab. Die Zahnimpulse können gegebenenfalls auch vervielfacht werden.

Der Gasmotor 1 ist mit einer Temperatursonde 5 für die Kühlwassertemperatur und einer Temperatursonde 38 für die Ansauglufttemperatur ausgestattet. Die Gemischaufbereitung erfolgt in einem Gasmischer 6. Über einen Luftansaugkanal 12 wird Luft angesaugt. Von einem nicht dargestellten Gasbehälter wird nach entsprechender Druckreduktion Gas über einen Gasdrucksteller 22 und eine Gasleitung 107 in einen Venturiabschnitt 53 des Gasmischers 6 eingeleitet. An den Gasmischer 6 schließt sich ein Ansaugkanal 7 des Gasmotors 1 an.

Die Auslaßseite des Gasmotors 1 führt zu einem Abgaskanal 8, an den ein Katalysator 9 angeschlossen ist. Im Abgaskanal 8 sitzt einerseits eine Lambda-Sonde 10 und andererseits eine Temperatursonde 11 für die Abgastemperatur. Man kann auch für verschiedene Zweige des Abgaskanals gesonderte Lambda-Sonden vorsehen.

Der Gasmischer 6 enthält eine Hauptdrosselvorrichtung 14 und eine Vordrosselvorrichtung 52, die durch eine Kopplung 51 derart miteinander gekoppelt oder verbunden sind, daß die Vordrosselvorrichtung 52 nur im unteren Bereich des Durchflusses wirksam ist, wenn die Hauptdrosselvorrichtung 14 nahezu geschlossen ist. Dadurch wird auch für den unteren Durchflußbereich im Venturiabschnitt 53 ein Druckabfall erzeugt, der als Saugdruck zur Steuerung bzw. Regelung der Gaszufuhr ausreicht und einwandfrei gemessen werden kann. Beide Drosselvorrichtungen sind als Drosselklappen ausgebildet. Die Kopplung 51 erfolgt mechanisch oder über elektronische Stellglieder, so daß die beiden Drosselvorrichtungen 14 und 52 überlappend arbeiten und jeweils so eingestellt werden können, daß im gesamten Durchflußbereich innerhalb des Venturiabschnittes 53 ein ausreichender Saugunterdruck zur Verfügung steht.

Zur Drehzahlbegrenzung ist ein mit der Hauptdrosselvorrichtung zusammenwirkender Drehzahlbegrenzer 99 vorgesehen.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Gasmischers 6 mit einem Doppelwalzenschieber 521 mit gegenläufigen Walzen als Vordrosselvorrichtung. Die Walzen sind gegenläufig miteinander gekoppelt und weisen profilierte Umfangsrinnen 522 zur Bildung eines Venturiabschnittes 53 auf, wie dies schematisch angedeutet ist. Die Gasleitung 107 mündet in der Umfangsrinne 522 einer oder beider Walzen des Doppelwalzenschiebers 521, und zwar mündet die Gasleitung 107 an der engsten Stelle des Venturiabschnittes 53. Die Hauptdrosselvorrichtung 14 ist als Drosselklappe ausgebildet.

Nach einer Abwandlung des Gasmischers nach Fig. 3 ist die Hauptdrosselvorrichtung als Doppelwalzenschieber 15 ausgebildet. Dieser Doppelwalzenschieber ist im gesamten Durchflußbereich wirksam, wogegen die Vordrosselvorrichtung 52 in Form einer Drosselklappe nur im unteren Durchflußbereich wirksam ist.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Gasdruckstellers. Das auf Normaldruck reduzierte Gas wird über eine Leitung 101 einem unterdruckgesteuerten Membranventil 102 zugeleitet, dessen Ausgang über die Gasleitung 107 in den Venturiabschnitt 53 mündet. Die Membran 103 ist durch eine Druckfeder 104 vorgespannt und wirkt über ein Gestänge auf einen Ventilkörper 105. Wenn in der Unterdruckkammer 106 kein Unterdruck vorherrscht, wenn also in dieser Unterdruckkammer 106 Atmosphärendruck vorhanden ist, wird die Druckfeder 104 zusammengedrückt, der Ventilkörper 105 von seinem Ventilsitz abgehoben und die Gaszufuhr geöffnet, solange in der Gasleitung 107 ein Unterdruck wirksam ist. Bei fehlendem Unterdruck in der Gasleitung 107 hält der Ventilkörper 105 die Leitung 101 geschlossen.

Die Unterdruckkammer 106 wird von dem Unterdruck in dem Venturiabschnitt 13 beaufschlagt. Außerdem ist ein steuerbares Stellventil 108 vorgesehen, dessen Ventilkörper stufenlos einstellbar ist. Entsprechend der Einstellung oder Steuerung dieses Stellventils 108 läßt sich die Druckdifferenz gegenüber dem Atmosphärendruck, also der Unterdruck, verringern, so daß dadurch die zugeführte Gasmenge vergrößert werden kann. Die Eingangswerte zur Einstellung der Stellventils 108 werden durch die Gemischsteuerung bereitgestellt und sichern eine optimale Gemischbildung. Ein Zusatzventil 109 ist für besondere Betriebszustände vorgesehen. In der Offenstellung bewirkt das Zusatzventil 109 eine kalibrierte Strömung zur Unterdruckeinstellung.

Die Zuordnung des Stellventils 108 und des Zusatzventils 109 zu den verschiedenen Betriebszuständen ist in der folgenden Tabelle angegeben:

Wenn das Stellventil 108 geöffnet ist, erfolgt eine Stromsteuerung des Ventilweges und damit der Öffnung. Das Zusatzventil 109 kann lediglich zwischen den genannten Zuständen umgeschaltet werden.

Eine weitere Ausführungsform des Gasdruckstellers 22 ist in Fig. 5 dargestellt. Dort ist in die Gasleitung 107 eine Gasventilklappe 110 eingebaut, die von einem nicht dargestellten Stellmotor betätigt wird. Der Gasfluß( wird durch die Winkelstellung der Gasventilklappe 110 gesteuert.

Hier sind zwei Zusatzventile 109 und 111 mit kalibriertem Durchfluß an die Leitung 112 angeschlossen bzw. eingefügt. Die Zuordnung der Schaltzustände dieser Zusatzventile zu verschiedenen Betriebszuständen ist in der nachstehenden Tabelle angegeben:

In der Betriebsstellung der Gasventilklappe 110 wird die Winkelstellung derselben gesteuert. In der Notlaufstellung wird mit der Gasventilklappe eine feste Stellung angefahren.

Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild der elektronischen Baustufen. Die Signalleitungen der genannten Sonden sowie weiterer Fühler für die Stellung der Drosselklappe (Potentiometer) werden als Eingangssignale in eine Eingangsschaltung 16 eingegeben. In der Eingangsschaltung 16 werden die Meßsignale geformt und auch umgewandelt, insbesondere digitalisiert. Die Eingangsschaltung beaufschlagt einen Mikroprozessor 17. Vom Ausgang des Mikroprozessors 17 werden eine Zündsteuerstufe 18 sowie eine Gemischsteuerung beaufschlagt. Die Ausgangsleitungen 19, 20 und 21 liefern Stellsignale für den Gasdrucksteller 22. Außerdem ist eine Notlauffunktion vorgesehen, die bei einer Fehlfunktion wirksam wird, siehe auch Fig. 1.

Die Eingangsschaltung 16 dient zur Aufnahme und Auswertung der verschiedenen Eingangssignale. Die Eingangssignale werden dann über eine Multiplexstufe 23 gestaffelt durch den Mikroprozessor 17 abgefragt. Der Mikroprozessor 17 benutzt diese Signale als Adreßsignale für eine Speichereinheit 24, die in zahlreichen Kennfeldern Mehrbitsignale für die verschiedenen Betriebszustände und auch Korrektursignale enthält, was noch im einzelnen erläutert wird. Diese Mehrbitsignale werden dann in eine Korrekturstufe 25 übertragen und zu korrigierten Werten zusammengesetzt. Die Ausgangswerte werden schließlich in einer Ausgangsschaltung 26 bereitgestellt. Die gesamte Steuerung der elektronischen Baustufen erfolgt durch den Mikroprozessor 17. Fig. 7 stellt in Einzelheiten die obere linke Hälfte der Schaltung nach Fig. 6 mit den Eingangsstufen und den Zeitmultiplexstufen dar. Der entsprechende Ausgangsteil in der oberen rechten Hälfte der Fig. 6 ist in Fig. 8 dargestellt. Fig. 9 erläutert den zeitlichen Programmablauf anhand eines mit der Kurbelwelle gekoppelten Zahnkranzes 3.

Die in den Fig. 7 und 8 eingezeichneten (*)-Anschlüsse sind für Diagnosezwecke bestimmt und werden hier nicht erläutert.

Im einzelnen enthält die Eingangsstufe ein Zahnimpulsinterface 120, das die Ausgangswerte des Zahnsensors 4 auswertet. Dieses Zahnimpulsinterface 120 enthält Impulsformerstufen und außerdem eine Schaltung zur Erzeugung eines Referenzimpulses bei einem Referenzwinkel T 0 der Kurbelwellendrehung, siehe Fig. 9. Die Zahnimpulse werden in einem Verdoppler 121 verdoppelt. Es ist auch ein anderer Vervielfacher, der die Impulse mit einem anderen Faktor vervielfacht, einsetzbar. Man erhält also am Ausgang des Verdopplers 121 Winkelimpulse. Ein Oszillator 122 erzeugt Zeitimpulse, die in einer Zeitbasisschaltung 123 jeweils gezählt werden. Die Zeitbasisschaltung 123 zählt ausgehend von einem bestimmten Winkelimpuls eine feste Zeitbasis ab, so daß mit Hilfe der Zahnimpulse am Ausgang des Verdopplers 121 in einer Zählschaltung 124 die Drehzahl ermittelt werden kann. Die Drehzahl ist proportional der Zahl der während der Zeitbasis gezählten Winkelpulse. Der jeweilige Drehzahlwert wird als 7-bit-Wert in einem Speicher 125 festgehalten. Die Drehzahl wird während jedes Kurbelwellenumlaufes bestimmt.

Über eine Gemischeinstellstufe 126 läßt sich ein Kennwert für den jeweiligen Kraftstoff des Motors einstellen. Diese Gemischeinstellstufe 126 erlaubt also eine Einstellung auf denjenigen gasförmigen Brennstoff, für den der Motor vorgesehen ist. Es sind acht Einstellungen möglich, wobei die Einstellwerte in einem 3-bit-Speicher 127 gespeichert werden. Diese Speicherwerte bleiben jeweils unverändert, da die Gemischeinstellstufe 126 für einen Motor entsprechend dem vorgesehenen Brennstoff fest eingestellt wird.

In den Eingangsstufen 128, 129 und 130 werden von entsprechenden Sonden die Eingangswerte für Ansauglufttemperatur, für den Lambda- Wert und für die Drosselklappenstellung, die ein Maß für die Last ist, aufgenommen. Gegebenenfalls können auch andere Kennwerte wie Kühlwassertemperatur, Abgastemperatur und andere Größen ausgewertet und eingegeben werden. Diese Eingangsstufen werden über eine Multiplexschaltung 131 abgefragt und in einem A/D-Wandler 132 in Digitalwerte umgewandelt. Die Multiplexstufe 131 wird von dem Mikroprozessor 17 gesteuert, so daß die Werte immer taktrichtig innerhalb einer Arbeitsperiode zur Verfügung stehen. Die Werte werden über Vergleicher 133, 134 und Zwischenspeicher 135, 136, 137, die ebenfalls multiplexgesteuert sind, weiterverarbeitet. Der Vergleicher 133 vergleicht den jeweiligen Lambda-Istwert mit einem Lambda-Sollwert, der über den Anschlußpunkt A eingegeben wird und dessen Bildung noch im einzelnen erläutert wird. Aufgrund des Vergleichs erhält man einen 6-bit-Lambda- Differenzwert, der in einem Speicher 138 bereitgestellt wird. Wenn der in dem Vergleicher 133 ermittelte Differenzwert einen unteren Schwellenwert unterschreitet, wird kein neuer Wert in den Speicher 138 eingeschrieben, damit immer die erforderliche Korrektur für die vorhandene Lambda-Differenz erfolgt. Die Ansauglufttemperatur wird jeweils über den Zwischenspeicher 135 als 6-bit-Wert in einen Speicher 139 übertragen. Der 6-bit-Temperaturwert erlaubt eine Temperaturauflösung von etwa 2°C und eine entsprechend genaue Festlegung einer oder mehrerer Schaltschwellen zur Auswahl unterschiedlicher Kennfelder, was noch im einzelnen erläutert wird.

Die Winkelstellung der Hauptdrosselvorrichtung wird mittels eines Potentiometers oder eines anderen Gebers abgefragt und in eine Eingangsstufe 130 übertragen.

In dem Vergleicher 134 werden Laständerungen aus den Stellungen der Hauptdrosselvorrichtung in aufeinanderfolgenden Arbeitsperioden ermittelt. Daraus wird ein 3-bit-Beschleunigungswert gebildet, der in einem Speicher 140 gespeichert wird.

Der Lambda-Wert wird über einen Zwischenspeicher 136 als 6-bit-Wert in einen Speicher 141 übernommen. Schließlich wird der aktuelle Lastwert über einen Zwischenspeicher 137 als 6-bit-Wert in einen Speicher 142 übernommen. Ein Drosselklappenschalter gibt bei geschlossener Drosselklappe ein Signal ab. Dieses wird in eine Eingangsstufe 143 übertragen und liegt an dem Zwischenspeicher 137, damit mit Vorrang der Wert des Drosselklappenschalters für die geschlossene Drosselklappe übernommen wird.

Der Meßwert der Temperatursonde 11 für die Abgastemperatur wird in eine Eingangsstufe 165 übertragen. In einem Vergleicher 166 wird der Temperaturwert mit einem Schwellenwert verglichen, bei dem die Lambda-Sonde und damit die Regelung eingeschaltet werden, wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat.

Die genannten Speicher 125, 127, 138, 139, 140, 141 und 142 werden durch eine Multiplexstufe 144 gestaffelt abgefragt, und die gespeicherten Mehrbitwerte dienen zur Auswahl von Speicheradressen innerhalb der Speichereinheit 24.

In der Speichereinheit 24 sind zahlreiche Kennfelder gespeichert. Diese Kennfelder sind in Fig. 6 in drei Reihen angeordnet, wobei selbstverständlich diese Anordnung keinen Zusammenhang mit der räumlichen Anordnung der Speicherplätze innerhalb des Speichers hat.

Ein erstes Kennfeld ist ein Grundzündkennfeld 27. Dort sind für jeweils 32 Drehzahlwerte und 64 Lastwerte entsprechende Zündwinkel als Digitalwerte abgespeichert. Es sind zwei Grundzündkennfelder 27 vorhanden, die in Abhängigkeit von der aktuellen Ansauglufttemperatur ausgewählt werden. Man kann auch weitere Grundkennfelder vorsehen, die bei anderen Ansauglufttemperaturen oder weiteren Kennwerten ausgewählt werden. Ein erstes Korrekturkennfeld 28 enthält mit einer Auflösung von acht Drehzahlwerten und 32 Lastwerten Korrekturwerte entsprechend der Gemischvorwahl. Es sind acht derartige Korrekturfelder 28 für verschiedene Gemischeinstellungen vorhanden entsprechend den acht unterschiedlichen Gemischeinstellungen, die durch den 3-bit-Wert in dem Speicher 127 dargestellt werden. Diese Korrekturkennfelder enthalten jeweils Korrekturwerte für den Zündwinkel entsprechend der eingestellten Gemischzusammensetzung, damit unterschiedliche Gemische berücksichtigt werden können. Ein weiter Korrekturkennfeld 29 gibt für 64 Lambda-Differenzwerte und 32 Lastwerte eine Korrektur des Zündwinkels. Dieses Korrekturkennfeld ermöglicht aufgrund einer Differenz zwischen dem Lambda-Sollwert und dem Lambda-Istwert eine Korrektur des Zündwinkels. Schließlich ist ein Beschleunigungskorrekturfeld 30 achtfach vorhanden. Die Speicherwerte sind nach acht Drehzahlwerten und 32 Lastwerten anwählbar. Entsprechend dem in dem Speicher 140 gespeicherten 3-bit-Beschleunigungswert wird eines dieser Korrekturfelder angewählt. Für den Beschleunigungswert 0 erfolgt keine Korrektur.

In der mittleren Reihe der Speichereinheit 24 sind die Kennfelder für die Gemischsteuerung, also für die Einstellung des Gasdruckstellers 22 angegeben. Zunächst ist ein Grundkennfeld 31 mit 64 Drehzahlwerten und 64 Lastwerten wirksam. Dieses Grundkennfeld 31 enthält Stellwerte für den Gasdrucksteller 22. Diese Stellwerte können je nach dem Aufbau des Gasdruckstellers als Tastwerte für ein getastetes Ventil, als Verschiebungswerte für ein stromgesteuertes Ventil oder als Winkelwerte für eine Ventilklappe ausgewertet werden. Ferner ist ein Korrekturkennfeld 33 für die Gemischvorwahl, ein Lambda-Differenzwert- Korrekturkennfeld 34 und ein Beschleunigungskorrekturkennfeld 35 vorgesehen. Diese Korrekturkennfelder dienen im wesentlichen zu einer gleichartigen Korrektur wie die zuvor beschriebenen Korrekturkennfelder für den Zündwinkel.

In der unteren Reihe der Speichereinheit 24 sind Kennfelder für die Gemischregelung vorgesehen. Diese Gemischregelung enthält ein Grundkennfeld 36, das in Abhängigkeit von 64 Drehzahlwerten und 64 Lastwerten Lamda-Sollwerte enthält. Diese Sollwerte werden durch ein Korrekturkennfeld 37 für die Gemischvorwahl korrigiert. Die korrigierten Lambda-Sollwerte werden im Punkt A in den Vergleicher 133 eingegeben. Zusammen mit dem Lambda-Istwert wird ein Lambda-Differenzwert gebildet. Dieser Lambda-Differenzwert dient zur Korrektur von Zündung und Gemischsteuerung mit Hilfe der Korrekturkennfelder 29 und 34, die oben erläutert worden sind. Die Differenz zwischen Lambda-Istwert und Lambda-Sollwert wird so im wesentlichen auf 0 geregelt, so daß dadurch der Steuerung eine Regelung überlagert wird. Diese arbeitet mit einer gewissen Verzögerung, um Regelschwingungen klein zu halten. Durch diese Regelung kann man Exemplarstreuungen und Langzeitänderungen eines Motors korrigieren.

Die Art der ausgewerteten Kenngrößen kann in Abhängigkeit von den gewünschten Korrekturen und dem Regelverhalten anders ausgewählt werden. Auch die Stellenzahl der bit-Werte kann anders gewählt werden. Dieses hängt unter anderem von dem verfügbaren Speicherraum ab.

In Fig. 8 sind die Baustufen zur Auswertung der Kennfelder und zur Bereitstellung der Ausgangswerte dargestellt. Die Speichereinheit 24 enthält auch motorspezifische Daten in besonderen Speicherplätzen. Diese motorspezifischen Daten werden jeweils zu Beginn einer Kurbelwellenumdrehung über einen Zwischenspeicher 145 in einen Speicher 146 mit einer entsprechenden Anzahl von Speicherplätzen ausgelesen. Die Auswertung dieser Daten ist im einzelnen nicht erläutert.

Die 8-bit-Zündwerte aus dem Zündgrundkennfeld 27 werden taktgesteuert in einen Zähler 147 eingelesen. Die jeweiligen Korrekturwerte der Korrekturkennfelder 28, 29 und 30 werden ebenfalls taktrichtig in einen Korrekturzähler 148 eingelesen und vorzeichenrichtig in den Zähler 147 addiert. Die korrigierten Werte werden in einen Auslösezähler 149 übertragen, der die eigentliche Zündzählung vornimmt. Dem Auslösezähler 149 ist ein Abstandzähler 150 für die weiteren Zylinder des Motors nachgeschaltet. Über eine Verteilerstufe 151 werden die Zählimpulse in Schließzeitzähler 152 . . . 153 für die verschiedenen Zylinder oder Zylindergruppen eingegeben. Die Anzahl der Schließzeitzähler ist normalerweise der Anzahl der Zylinder gleich. Den Schließzeitzählern 152 . . . 153 ist jeweils eine Endstufe 154 . . . 155 zur Erzeugung des Zündimpulses nachgeschaltet.

Zur Gemischsteuerung werden die in dem Grundkennfeld 31 gespeicherten Stellwerte für den Gasdrucksteller 22 in einen Zähler 157 übertragen. Dem Zähler 157 ist ein Korrekturzähler 158 zugeordnet, der jeweils die Werte der Korrekturkennfelder 33, 34, 35 übernimmt und vorzeichenrichtig zu dem Inhalt des Korrekturzählers 157 addiert. Die korrigierten Werte des Zählers 157 werden über einen Zwischenspeicher 159 in einen Wandler 160 übertragen, der eine Steuerstufe 161 für den Gasdrucksteller 22 steuert. Der Ausgang 21 der Steuerstufe 161 kann ein Tastverhältnis, einen Stromwert oder einen Winkelwert darstellen.

Der Lambda-Sollwert aus dem Kennfeld 36 wird in einen Zähler 162 übertragen, dem ein Korrekturzähler 163 zugeordnet ist. Der Korrekturzähler 163 nimmt die Werte des Korrekturkennfeldes 137 auf und addiert dieselben vorzeichenrichtig zu dem Inhalt des Zählers 162. Der Inhalt des Zählers 162 wird in einen Zwischenspeicher 164 übertragen, dessen Ausgang über die Anschlußpunkte A-A mit einem Eingang des Vergleichers 133 verbunden ist. Dort erfolgt der Vergleich zwischen dem Lambda- Sollwert und dem Lambda-Istwert, so daß dadurch Exemplarstreuungen und Langzeitabweichungen eines individuellen Motor ausgeregelt werden können.

Die Ausgangsstufe 167 hält die Winkelimpulse als Signal 19 für den Drehzahlbegrenzer 99 bereit. Der Drehzahlbegrenzer 99 wirkt bei einer notwenidgen Drehzahlbegrenzung auf die Drosselklappe ein.

Schließlich werden Signale für die Schubabschaltung in einer Schaltstufe 169 verarbeitet und über eine Ausgangsstufe 170 weitergegeben. Die Schubabschaltung wird über eine Sperrstufe 168 auch für den Schließzeitzähler und damit für die Abschaltung der Zündung wirksam.

Über einen Zwischenspeicher 172 werden im Programmablauf Leerlaufausgangssignale 20 in eine Ausgangsstufe 171 übertragen. Die Leerlaufregelung wird nicht in Einzelheiten erläutert.

Die Arbeitsweise der Regelung ist zusammengefaßt folgende. Fig. 9 zeigt einen mit der Kurbelwelle gekoppelten Zahnkranz 3 mit einer entsprechenden Anzahl von Zähnen, die zur Erzeugung von Zahnimpulsen dienen. Die Anzahl der Zähne ist anlagenbedingt. Hier ist von der Verdopplung der Zahnimpulse abgesehen. Die Zahnflanken werden vielmehr unmittelbar als Winkelimpulse angesehen. Jeweils eine Arbeitsperiode beginnt bei einem Referenzwinkel oder eine Referenzzeit T 0. Während eines ersten Winkelabschnittes werden die Zähler, insbesondere der Zeitbasiszähler auf "0" gestellt und motorspezifische Daten in den Speicher 146 übertragen. Die Inhalte der Speicher werden im Programmablauf durch den Mikroprozessor ausgewertet. Dieses ist im einzelnen nicht erläutert.

Mit Hilfe des Zeitbasiszählers 123 wird in der Zählschaltung 124 die Drehzahl ermittelt. Der aktuelle Wert der Drehzahl wird in dem Speicher 125 als 7-bit-Wert gespeichert. In dem Speicher 127 steht ständig der 3-bit-Wert für das jeweilige Gemisch bereit. Der Speicher 138 enthält einen 6-bit-Lambda-Differenzwert. Der Speicher 139 enthält einen 6-bit-Temperaturwert für die Ansauglufttemperatur. Der Speicher 140 enthält einen 3-bit-Beschleunigungswert. Der Speicher 141 enthält einen 6-bit-Lambda-Wert, und der Speicher 142 enthält einen 6-bit-Lastwert. Diese Werte stehen während jeder Arbeitsperiode aufgrund der in der vorhergehenden Arbeitsperiode erfolgten Messung bereit. Die Steuerung erfolgt durch einen Taktgenerator des Mikroprozessors 17 mit einem Arbeitstakt im Megahertzbereich.

Während jeder Arbeitsperiode wird bei einem WinkelwertT 1 der Speicher 139 abgefragt. Der gespeicherte Temperaturwert wird in einem Unterprogramm mit einem programmierten Umschaltwert der Temperatur verglichen. Die Auwwahl des Zündgrundkennfeldes 27 erfolgt danach, ob die Ist-Temperatur den Umschaltwert überschreitet. Ein entsprechender Bitwert zur Auswahl eines der Zündgrundkennfelder 27 wird abgegeben. In dieser Zeitperiode werden auch die Speicher 125 und 142 abgefragt. Mit den jeweiligen Speicherwerten werden die Adressen der Kennfelder 31 und 36 angewählt. Die in den angewählten Adressen gespeicherten Werte werden dann unter entsprechender Taktsteuerung in die Zähler 147, 162 und 157 übertragen.

Bei einem Winkelwert T 2 werden die Korrekturkennfelder 28, 33 und 37 ausgewertet. Über den Multiplexer werden die Speicher 125, 127 und 142 abgefragt. Der 3-bit-Wert des Speichers 127 wählt unter acht Korrekturkennfeldern das gewünschte Korrekturkennfeld 28, 33, 37 an. Die Werte der Speicher 125 und 132 bestimmen die angewählten Speicherplätze dieser Korrekturkennfelder. Die entsprechenden Korrekturwerte werden in die Korrekturzähler 148, 158 bzw. 163 übertragen. Die Korrekturwerte sind 4-bit-Werte sowie ein Vorzeichenwert. Diese Werte werden vorzeichenrichtig in die Zähler 147, 157, 162 addiert.

Bei einem Winkelwert T 3 wird die Auswertung der Korrekturkennfelder 29 und 34 eingeleitet. Der Lambda-Differenzwert wird aus dem Speicher 138 und der Lastwert aus dem Speicher 142 abgerufen. Entsprechende Speicherplätze der Korrekturkennfelder 29 und 34 werden angewählt. Dieser Korrekturwert erlaubt die Ausregelung einer Exemplarstreuung und der Langzeitdrift eines Motors. Die Korrekturkennfelder enthalten solche Speicherwerte, daß nur eine langsame Korrektur erfolgt, um sprunghafte Änderungen zu vermeiden. Diese Korrekturwerte werden in die Korrekturzähler 148 und 158 übertragen und vorzeichenrichtig in die Zähler 147, 157 addiert.

Schließlich leitet ein Winkelwert T 4 die Auswertung der Korrekturkennfelder 30 und 35 ein. Dieses sind jeweils acht Beschleunigungskennfelder, die durch den 3-bit-Wert in dem Speicher 140 angewählt werden. In dem jeweiligen Kennfeld wird ein Korrekturwert entsprechend dem Drehzahlwert des Speichers 125 und dem Lastwert des Speichers 142 abgerufen. Die Korrekturwerte werden in die Korrekturzähler 142 und 158 übertragen und vorzeichenrichtig in die Zähler 147 und 157 addiert.

Ein Winkelwert T 5 leitet dann die Auslösezählung in dem Auslösezähler 149 und die Bereitstellung der Zündimpulse in den Endstufen 154 . . . 155 ein, die jeweils in einer Zündstrecke 2 einen Zündimpuls erzeugen.

Der Stellwert bzw. das Stellsignal 21 für den Gasdrucksteller 22 steht in der Steuerstufe 161 zur Verfügung, so daß in dem Gasmischer 6 eine entsprechende Gemischsteuerung erfolgt.

Claims (12)

1. Regelung für einen Gasmotor mit einer Drehzahlsonde für die Kurbelwellendrehzahl, mit einem während jeder Kurbelwellenumdrehung abgefragten Drehzahl-Last-Zündwinkel-Kennfeldspeicher, mit einem von dem Kennfeldspeicher gesteuerten Zündimpulsgenerator, mit einer Lambda- Sonde, mit einer Lastsonde, mit einem unterdruckgesteuerten Gasdrucksteller für das Antriebsgas und mit einem Gasmischer für das Antriebsgas und Luft, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahl-Last-Lambda-Kennfeld (36) zur Abgabe von Lambda-Sollwerten vorgesehen ist, daß die von dem Drehzahl-Last-Lambda-Kennfeld (36) bereitgestellten Lambda-Sollwere mit den Lambda-Istweren unter Bildung eins Lambda-Differenzwertes verglichen werden, daß zur Anpassung des Zündwinkels an den jeweiligen Lambda-Istwert ein Lambda-Differenzwert- Last-Zündwinkelkorrekturwertkennfeld (29) einen Zündwinkelkorrekturwert abgibt, der zu dem Grundzündwinkelwert des Drehzahl-Last-Zündwinkel-Kennfeldes (27) addiert bzw. von demselben subtrahiert wird.

2. Regelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahl-Last-Lambda-Korrekturwertkennfeld (37) vorgesehen ist, dessen Ausgangswerte zur Korrektur des Lambda-Sollwertes dienen.

3. Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stellventil (108) zur Steuerung des Unterdrucks für eine Membran (103) des Gasdruckstellers (22) vorgesehen ist, wobei der Stellwert in einem Drehzahl-Last-Stellwert-Kennfeld (31) gespeichert ist, und daß die Membran (103) einen Ventilkörper (105) steuert, der den Gasfluß aus einer Leitung (101) in eine in den Venturiabschnitt (53) des Gasmischers (6) mündende Gasleitung (107) freigibt (Fig. 4).

4. Regelung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellwert ein Stromwert für das Stellventil (108) ist.

5. Regelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine in den Gasmischer mündende Leitung (107) des Gasdruckstellers (22) eine Gasventiklappe (110) eingebaut ist, deren Stellwert in einem Drehzahl-Last-Stellwert-Kennfeld (31) gespeichert ist, und daß die Membran (103) des Gasdruckstellers (22) mit einem konstanten Unterdruck beaufschlagt ist und einen Ventilkörper (105), der den Gasfluß in die Leitung (107) steuert, offenhält (Fig. 5).

6. Regelung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellwert ein Winkelwert für die Gasventilklappe (110) ist.

7. Regelung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem Drehzahl-Last-Stellwert-Kennfeld (31) ein Lambda-Differnzwert-Last-Korrekturstellwert-Kennfeld (34) vorgesehen ist, dessen Korrekturwerte zu dem Wert des Grundkennfeldes addiert bzw. davon subtrahiert werden.

8. Regelung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Korrekturkennfelder (28, 33) in Abhängigkeit von der Gemischvorwahl und (30, 35) in Abhängigkeit von Beschleunigungszuständen vorgesehen sind, deren Korrekturwerte zu den Grundwerten für Zündwinkel und Gasdrucksteller addiert bzw. subtrahiert werden.

9. Regelung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druckraum für die Membran ein Zusatzventil (109) angeschlossen ist (Fig. 5).

10. Regelung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasmischer mindestens eine Drosselvorrichtung enthält.

11. Regelung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß neben einer Hauptdrosselvorrichtung (14) eine Vordrosselvorrichtung (52) vorgesehen ist (Fig. 1).

12. Regelung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vordrosselvorrichtung als Doppelwalzenschieber (521) mit veränderlichem Querschnitt ausgebildet ist, der im unteren Durchflußbereich wirksam ist (Fig. 2).