DE3810829A1 - Verfahren und vorrichtung zur lambdaregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vorsteuern und Regeln des Lambdawertes des einer Brenn­ kraftmaschine zuzuführenden Luft/Kraftstoffgemisches.

Stand der Technik

Bei Verfahren und Vorrichtungen zum Einstellen des Lambda­ wertes wird das von einer Lambdasonde im Abgaskanal der Brennkraftmaschine abgegebene Signal in einen Lambda-Istwert umgewandelt und dieser wird mit einem Lambda-Sollwert ver­ glichen, der abhängig von den jeweils aktuellen Werten von Betriebsgrößen von einem Sollwertgebermittel geliefert wird. Ein Mittel zum Regeln bildet abhängig von der Differenz zwischen den beiden genannten Werten eine Regelstellgröße, üblicherweise einen Regelfaktor, der dazu dient, eine die Kraftstoffmenge anzeigende Größe regelnd zu korrigieren.

Nun ist es jedoch so, daß zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die die Kraftstoffmenge anzeigende Größe verändert wird, sei es aufgrund einer Änderung des Regelfaktors oder auf­ grund einer Änderung der Betriebsbedingungen, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem diese Änderung von der Lambdasonde fest­ gestellt wird, eine Zeitspanne vergeht, die von der An­ sprechzeit der Lambdasonde und überwiegend von der Gaslauf­ zeit zwischen der Kraftstoffzumeßeinrichtung und der Lambda­ sonde abhängt. Diese Zeit wird im folgenden summarisch als Totzeit bezeichnet. Dieses Totzeit würde ohne weitere Maß­ nahmen zu großen Regelschwingungen nach Änderungen im Be­ triebszustand führen, weswegen es altbekannt ist, der Rege­ lung eine Vorsteuerung vorzuschalten. Dazu ist ein Mittel vorhanden, das abhängig von Werten von Betriebsgrößen Werte einer Vorsteuergröße für Kraftstoffmengen ausgibt. Tritt nun eine Änderung im Betriebszustand auf, z. B. eine Last­ änderung durch Niedertreten des Beschleunigungspedales, bestimmt das genannte Vorsteuerungsmittel unmittelbar einen Wert für die Vorsteuergröße, der für den neuen Betriebszu­ stand recht gut passen sollte. Ist die Vorbestimmung jedoch nicht ausreichend genau, übernimmt das Mittel zum Regeln die Feinanpassung, wobei sich das Mittel auf den jeweils gemessenen Lambda-Istwert und einen Lambda-Sollwert stützt, der für jeden neuen Betriebszustand neu vom Sollwertgeber­ mittel ausgegeben wird. Trotz dieser Vorsteuerungsmaßnahme treten aber vor allem bei größeren Änderungen im Betriebs­ zustand noch unerwünscht große Regelschwingungen auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Vorsteuern und Regeln eines Lambdawertes anzugeben, das bei Änderungen im Betriebszustand zu geringeren Regel­ schwingungen führt als das beschriebene Verfahren. Der Er­ findung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zum Durchführen eines solchen Verfahrens anzugeben.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Merkmale von Anspruch 1, die erfindungsgemäße Vorrichtung durch die Merkmale von Anspruch 2 gegeben. Vorteilhafte Weiterbil­ dungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 3 und 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnen sich dadurch aus, daß bei einer Än­ derung im Betriebszustand der neu ausgelesene Lambda-Soll­ wert nicht direkt zum Vergleich mit dem Lambda-Istwert herangezogen wird, sondern daß die Weitergabe des neu be­ stimmten Lambda-Sollwertes zum genannten Vergleich verzö­ gert wird und zwar um eine Zeitspanne, die im wesentlichen der oben genannten Totzeit entspricht. Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es bei allen bisherigen Verfahren und Vorrichtungen aufgrund der genannten Totzeit zu vorubergehenden Regelabweichungen selbst dann kam, wenn ein Vorsteuerwert ganz exakt zu einem für einen neuen Be­ triebszustand bestimmten Lambda-Sollwert ausgegeben wurde. Dieser exakt ausgegebene Vorsteuerwert führte nämlich erst verzögert um die Totzeit zu einem Lambda-Istwert, der genau dem Lambda-Sollwert entsprach. Innerhalb der Tot­ zeit fand jedoch der Vergleich mit dem alten Lambda-Istwert statt, der den neuen Vorsteuerwert noch nicht berücksich­ tigte. Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird dagegen wäh­ rend der Totzeit nach einer Änderung noch der alte Lambda- Sollwert mit dem alten Lambda-lstwert verglichen. Erst wenn die Totzeit abgelaufen ist und somit an der Lambda­ sonde der neue Lambda-Istwert ansteht, wird auch der neue Lambda-Sollwert für den Vergleich verwendet. Dadurch fällt der bisherige fehlerhafte Vergleich zwischen Lambda-Soll- und -Istwert innerhalb der Totzeit weg.

Um diese Verzögerung zu erzielen, weist die Vorrichtung ein Mittel zum Bestimmen einer Verzögerungszeit und ein Mittel zum Verzögern auf. Das Verzögerungszeitgebermittel bestimmt eine Verzögerungszeit, die im wesentlichen der­ jenigen Zeitspanne entspricht, die im vorliegenden Betriebs­ zustand zwischen der Änderung in der Betriebsgröße und der damit verbundenen Änderung im Wert der Vorsteuergröße und demjenigen Zeitpunkt vergeht, zu dem an der Lambdasonde dasjenige Abgas angelangt, das aus dem Luft/Kraftstoffge­ misch herrührt, das zum Änderungszeitpunkt aufgrund des neuen Wertes der Vorsteuergröße gebildet wurde. Das Ver­ zögerungsmittel dient zum Verzögern des nach der Änderung im Betriebszustand geltenden Lambda-Sollwertes um die Ver­ zögerungszeit.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verzö­ gerungszeitgebermittel durch einen Verzögerungszeitspeicher gebildet, in dem Verzögerungszeiten adressierbar über Werte von Betriebsgrößen gespeichert sind. Das Verwenden eines solchen Speichers erspart besondere Berechnungen, so daß eine solche Ausgestaltung insbesondere dann ihre Vorteile entfaltet, wenn die Vorrichtung durch einen Mikrorechner gebildet ist, also durch die derzeit übliche Art der Reali­ sierung von Kraftfahrzeugelektronik.

Die Weiterbildung gemäß Anspruch 4 stellt sozusagen eine Regelung der Verzögerungszeit dar. Es ist nämlich ein Mit­ tel vorhanden, dem der tatsächliche Lambda-Istwert zuge­ führt wird und das ein Stopsignal und einen Anfangs-Lambda- Istwert ausgibt, wobei das Stopsignal dann anfällt, wenn der tatsächliche Lambda-Istwert einen vorgegebenen Schwell­ wert erreicht, der zwischen dem zum Änderungszeitpunkt ge­ messenen Wert und dem für die Zeit nach der Änderung vor­ gegebenen Lambda-Sollwert liegt, und wobei der Ausgangs- Lambda-Istwert bis zum Ausgeben des Stopsignales dem zum Änderungszeitpunkt vorliegenden Lambda-Istwert und danach dem tatsächlichen Lambda-Istwert entspricht. Das Verzöge­ rungsmittel sperrt das Weiterleiten des neuen Lambda-Soll­ wertes im Zeitraum zwischen einem Startsignal, das zum Änderungszeitpunkt von einer Instationärerkennungsstufe ausgegeben wird, und dem Stopsignal. Diese Anordnung über­ prüft somit direkt am Signal der Lambdasonde, wann die zum Änderungszeitpunkt vorgenommene Änderung des Vorsteuer­ wertes ihre Auswirkung an der Lambdasonde zeigt. Sobald der Eintritt dieser Auswirkung festgestellt ist, wird der neue Lambda-Sollwert für den Vergleich mit dem Istwert weitergeleitet. Diese Anordnung führt zwar zu mehr Rechen­ aufwand als die oben beschriebene Ausführungsform, jedoch bemißt sie die Verzögerungszeit jeweils genau im Sinne des oben genannten Zweckes.

Zeichnung

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein als Blockschaltbild dargestelltes Funktions­ diagramm einer Vorrichtung zum Einstellen eines mageren Lambdawertes mit Hilfe eines verzögerten Lambda-Sollwertes;

Fig. 2 und 3 schematische Darstellungen von Verzöge­ rungszeitgebermitteln;

Fig. 4 Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Lambda-Ist­ wertes nach der Änderung einer Betriebsgröße, hier einer sprunghaften Änderung;

Fig. 5 als Blockschaltbild dargestelltes Funktionsdiagramm eines Verzögerungszeitgebermittels und eines Ver­ zögerungsmittels mit anderer Funktionsweise als in Fig. 1; und

Fig. 6-9 schematische Darstellungen von Vorsteuerungs­ verfahren, die ohne Zeitverzögerung einen neuen Lambda-Sollwert berücksichtigen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Vorrichtung zum Vorsteuern und Regeln gemäß Fig. 1 weist ein Vorsteuermittel 10, ein Übergangsmittel 11, ein Reglermittel 12, ein Sollwertgebermittel 13, ein Verzö­ gerungszeitgebermittel 14, ein Verzögerungsmittel 15, ein Multipliziermittel 16 und ein Vergleichsmittel 17 auf. Es gibt ein Einspritzzeitsignal TI an ein Einspritzventil 18 im Saugrohr 19 einer Brennkraftmaschine (BKM) 20 ab und es erhält einen Lambda-Istwert von einer im Abgaskanal 21 der Brennkraftmaschine angeordneten Lambdasonde 22 über ein Auswertemittel 23. Die verschiedenen genannten Mittel, wie auch weitere, die noch beschrieben werden, sind in der Re­ gel durch Rechenschritte eines Programmes gegeben.

Es sei zunächst angenommen, daß die Brennkraftmaschine 20 in einem stationären Zustand betrieben wird. An das Vor­ steuermittel 10 gelangen dann dauernd gleiche Signale, so daß dieses einen Vorsteuerwert TIV für die Einspritzzeit abgibt. Dieser Vorsteuertwert passiert unverändert das Übergangsmittel 11, das nur bei sprunghaften Änderungen im Betriebszustand wirksam ist. Im Multiplizierschritt 16 wird die Vorsteuerzeit mit einem Regelfaktor FR multipli­ ziert, der vom Reglermittel 12 ausgegeben wird. Das End­ ergebnis ist die Einspritzzeit TI. Das Reglermittel 12 bildet den Faktor FR aus einem Vergleich von Lambda-Ist- und -Sollwert. Dieser Vergleich findet im Vergleichsmittel 17 statt, den der direkt vom Auswertemittel 23 zugeführten Lambda-Istwert nutzt. Der Lambda-Sollwert 13 gelangt da­ gegen nicht direkt zum Vergleichsschritt 17, sondern es ist das Verzögerungsmittel 15 zwischengeschaltet. Die Verzöge­ rungszeit TV, um die das Verzögerungsmittel 15 die Weiter­ gabe des Lambda-Sollwertes verzögert, wird abhängig von vor­ liegenden Werten von Betriebsgrößen durch das Verzögerungs­ zeitgebermittel 14 bestimmt. Die genannte Verzögerung macht sich bei stationärem Betrieb nicht bemerkbar, da in diesem Zustand ja dauernd unveränderte Werte anfallen.

Es sei nun angenommen, daß plötzlich eine Änderung im Be­ triebszustand aufträte, z. B. dadurch, daß ein Fahrer das Beschleunigungspedal im Fahrzeug niederdrückt, in dem die Brennkraftmaschine 20 und die Vorrichtung zum Vorsteuern und Regeln angeordnet sind. Aus dem Vorsteuermittel 10 wird dann sofort ein neuer Vorsteuerwert TIV für die Einspritz­ zeit ausgelesen. Es wird darauf hingewiesen, daß im Falle der Realisierung durch einen Mikrorechner das Wort "sofort" bedeutet, daß mit dem nächsten Rechenzyklus nach dem Auf­ treten der Änderung der neue Vorsteuerwert bestimmt wird. Die Werte der geänderten Betriebsgrößen werden auch dem Übergangsmittel 11 zugeführt, das der Vorsteuerzeit TIV ein vorübergehendes Signal in bekannter Weise überlagert, das z. B. zu einer Beschleunigungsanreicherung im Falle einer plötzlichen Beschleunigung führt. Das so bestimmte und im Multiplizierschritt 16 mit dem Regelfaktor FR multiplizierte Signal steht bereits kurz nach dem Eintreten der Änderung für das Einspritzventil 18 zur Verfügung. Dieses mißt auf­ grund des Signales der angesaugten Luftmenge eine bestimmte Kraftstoffmenge zu, wobei angenommen wird, daß sich dadurch ein neues Verhältnis von Kraftstoffmenge zu Luftmenge, also ein neuer Lambdawert einstellt. Dieser neue Lambdawert im Saugrohr 19 wird dann von der Lambdasonde 22 jedoch dann festgestellt, wenn das angesaugte Gemisch einen kompletten Zyklus der Brennkraftmaschine durchlaufen hat und dann als Abgas den Weg bis zur Lambdasonde zurückgelegt hat. Der Lambda-Istwert steht also erst um einige Zeit verzö­ gert nach der Änderung des Lambdawertes im Saugrohr 19 für den Vergleichsschritt 17 zur Verfügung.

Entsprechend wie das Vorsteuermittel 10 sofort mit Eintreten eines neuen Betriebszustandes einen neuen Vorsteuerwert TIV ausgibt, gibt das Sollwertgebermittel 13 einen neuen Lambda- Sollwert aus. Die für den neuen Betriebszustand geltenden Werte von Betriebsgrößen werden auch an das Verzugszeit­ gebermittel 14 gegeben, das eine neue Verzugszeit TV be­ stimmt, die an das Verzögerungsmittel 15 gegeben wird. Über dieses gelangt der neue Lambda-Sollwert nicht zeitlich un­ mittelbar zum Vergleichsschritt 17, sondern erst verzögert um die genannte Verzögerungszeit TV. Diese Zeit ist so be­ stimmt, daß sie im wesentlichen derjenigen Zeitspanne ent­ spricht, um die der Lambda-Istwert verzögert nach der Än­ derung im Saugrohr 19 am Vergleichsschritt 17 anlangt.

Das Verzögerungszeitgebermittel 14 kann auf unterschiedliche Arten realisiert sein. Zwei Beispiele werden nun anhand der Fig. 2 und 3 näher erläutert. Fig. 2 zeigt einen Ver­ zögerungszeitspeicher 24, der von Werten einer lastanzei­ genden Größe und Werten der Drehzahl n adressiert wird. Der Speicher enthält z. B. 8 Stützstellen für die lastab­ hängigen Werte und 8 Stützstellen für die Drehzahlwerte. Die somit insgesamt 64 Werte für die abgespeicherte Vor­ steuerzeit TV können noch interpoliert werden. Bei der Aus­ führungsform gem. Fig. 3 ist das Verzögerungszeitgebermit­ tel durch ein Verzögerungszeitrechenmittel 25 gebildet. Auch diesem werden Werte einer lastabhängigen Größe und Drehzahlwerte zugeführt und es berechnet aus diesen Werten aufgrund eines experimentell ermittelten physikalischen Zusammenhanges, der in einer mathematischen Formel abge­ legt ist, Werte für die Verzögerungszeit TV.

Die soeben beschriebenen beiden Varianten haben den Charak­ ter einer Steuerung. Es wird nämlich nicht überprüft, ob die aus dem Verzögerungszeitspeicher 24 ausgelesene oder im Verzögerungszeitrechenmittel 25 berechnete Verzögerungs­ zeit TV mit der tatsächlichen Verzögerungszeit zwischen einer Änderung im Betriebszustand und dem Auftreten des zugehörigen Lambda-Istwertes im Vergleichsschritt 17 über­ einstimmt. Daß hier nur in seltenen Fällen völlige Über­ einstimmung erzielt werden kann, wird z. B. aus folgendem ersichtlich. Wird der Verzögerungszeitspeicher 24 zum Be­ stimmen der Verzögerungszeit TV herangezogen, so ist da­ nach zu fragen, ob für die Adressierung die Werte der Adressierbetriebsgrößen vor der Änderung oder die nach der Änderung geltenden Werte verwendet werden sollen. Es er­ scheint hier sinnvoller, die nach der Änderung geltenden Werte zu verwenden, da z. B. die Verzögerung aufgrund von Gaslaufzeiten insbesondere durch den aktuell geltenden Wert der Lastgröße bestimmt ist. Eine exakte Bestimmung der Verzögerungszeit müßte jedoch in der Festlegung der Ver­ zögerungszeit sowohl den Zustand vor der Änderung wie auch den nach der Änderung berücksichtigen.

Ein auch in unterschiedlichen Betriebszuständen und bei beliebig großen Änderungen zwischen Betriebszuständen recht genaues Bestimmen der Verzögerungszeit TV wird dann gewähr­ leistet, wenn die aktuelle Verzögerungszeit gemessen wird. Bevor anhand von Fig. 5 ein Verfahren zum Erreichen dieses Zieles näher beschrieben wird, sei zunächst anhand von Fig. 4 das dem Verfahren zugrundeliegende Prinzip erläu­ tert.

In Fig. 4 ist über der Zeit T, die ab dem Zeitpunkt einer Änderung im Betriebszustand läuft, der Lambda-Istwert auf­ getragen, wie er vom Auswertemittel 23 abgegeben wird. Zum Zeitpunkt der Änderung liegt im Saugrohr 19 der Lambda­ wert λ _TO vor. Dieser Lambdawert wird auch als Lambda-Istwert vom Auswertemittel 23 für den Vergleichsschritt 17 abgege­ ben, wenn sich die Brennkraftmaschine 20 über einige Zeit in stationärem Zustand befand. Mit Auftreten der Änderung gibt das Vorsteuermittel 10 sofort einen neuen Vorsteuer­ wert TIV für die dann zu bestimmende Einspritzzeit TIV aus, so daß sich im Saugrohr 19 fast sofort nach dem Auftreten der Änderung ein Lambda-Sollwert einstellt, der für den neuen Betriebszustand gilt. Abgas mit diesem Lambdawert gelangt jedoch erst um die bereits oben genannte Gaslauf­ zeit, in Fig. 4 mit TGL indiziert, an die Lambdasonde 22. Es ändert sich dann aber der Lambda-Istwert nicht in einem Sprung auf den Lambda-Sollwert, sondern der Anstieg erfolgt etwas verzögert, was durch das Ansprechverhalten der Lambda­ sonde 22 und durch Wandfilmdynamik, insbesondere im Saug­ rohr 19, bedingt ist. Ohne besondere Maßnahmen ergibt sich dann der in Fig. 4 gestrichelt dargestellte Anstieg. Wie aber bereits eingangs erläutert, ist ein Übergangsmittel 11 vorhanden, das bei sprunghaften Übergängen die Vorsteuer­ zeit TIV modifiziert. Die dabei ergriffenen Maßnahmen wir­ ken insbesondere gegen die Wandfilmeffekte, wodurch sich tatsächlich ein relativ schneller Anstieg des Lambda-Ist­ wertes auf den Lambda-Sollwert erzielen läßt, wenn einmal die Gaslaufzeit TGL abgelaufen ist, wie in Fig. 4 durch die ausgezogene Linie dargestellt.

Der Ausführungsform gemäß Fig. 5 liegt die Idee zugrunde, den Lambda-Istwert mit einem Lambda-Schwellwert zu verglei­ chen, der z. B. um 80% der Differenz zwischen dem Lambda- Istwert vor der Änderung und dem Lambda-Sollwert nach der Änderung über dem vor dem Änderungszeitpunkt gültigen Lambda-Istwert λ _TO liegt. Die Verzögerung des Lambda- Sollwertes beginnt dann zu einem Zeitpunkt "Start", der mit dem Zeitpunkt der Änderung identisch ist und die Verzö­ gerung endet mit einem Zeitpunkt "Stop", zu dem der Lambda- Istwert den genannten Lambda-Schwellwert erreicht.

Um diese Funktion zu erzielen, weist die Funktionsgruppe gemäß Fig. 5 ein Instationärerkennungsmittel 26 und ein Schwellwertmittel 27 auf. Ersterem werden Signale zugeführt, die die Änderung anzeigen, z. B. Werte einer lastanzeigen­ den Betriebsgröße und Werte der Drehzahl n. Sobald das In­ stationärerkennungsmittel 26 eine Änderung dieser Werte erkennt, die ein vorgegebenes Ausmaß übersteigt, gibt es ein Startsignal an das Verzögerungsmittel 15, das darauf­ hin den alten Lambda-Sollwert in einem Abtast/Halteschritt (S/H) 28 hält und weiterhin für den Vergleichsschritt 17 ausgibt. Das Schwellwertmittel 27 führt den anhand von Fig. 4 erläuterten Vergleich zwischen dem ihr vom Auswertemittel 23 zugeführten Lambda-Istwert und dem Lambda-Schwellwert durch. Sobald der Lambda-Istwert den Lambda-Schwellwert erreicht, gibt es ein Stopsignal aus, das das Sperren der Ausgabe des neuen Lambda-Sollwertes durch das Verzögerungsmittel beendet, so daß dieses nach dem Zeitpunkt des Auftretens des Stopsignales den für den neuen Betriebszustand gelten­ den Lambda-Sollwert so weitergibt, wie er von dem Sollwert­ gebermittel 13 an es gelangt. Das genannte Startsignal wird auch an das Schwellwertmittel 27 gegeben, damit dieses in der Zeitspanne zwischen dem Startsignal und dem Stopsig­ nal den Lambda-Istwert für den Vergleichsschritt 17 ausgibt und erst danach den aktuellen Istwert durchläßt, wie er vom Auswertemittel 23 an es gelangt.

Die bisherigen Ausführungsbeispiele gehen sämtlich davon aus, daß mit Auftreten eines neuen Betriebszustandes so­ fort ein neuer Lambda-Sollwert vom Sollwertgebermittel 13 ausgegeben wird, dieser neue Lambda-Sollwert jedoch erst verzögert zum Vergleichsschritt 17 gelangt. Das verzöger­ te Angelangen eines Lambda-Sollwertes am Vergleichs­ schritt 17 läßt sich jedoch genauso erzielen, wenn dieje­ nigen Größen, die zur Ausgabe des neuen Lambda-Sollwertes aus dem Sollwertgebermittel 13 führen, erst verzögert an dieses Sollwertgebermittel gelangen. Während also bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen das Ausgangssignal des Sollwertgebermittels 13 verzögert wurde, ist es genau­ sogut möglich, das Eingangssignal oder die Eingangssignale für das Sollwertgebermittel 13 zu verzögern. Wo die Ver­ zögerung am vorteilhaftesten angewandt wird, hängt von der jeweiligen Detailrealisierung des gesamten Systems ab, z. B. davon, wie der Vorsteuerwert TIV gewonnen wird, was im folgenden anhand der Fig. 6-9 erläutert wird.

Gemäß Fig. 6 ist das Vorsteuermittel 10 ein Vorsteuer­ zeitspeicher 29, der direkt Vorsteuerzeiten TIV aus einem Kennfeld ausgibt, das mit 8×8 Stützstellen über Werte der Stellung eines Fahrpedales FP und Werte der Drehzahl n adressierbar ist. In das Kennfeld ist bereits die Tatsache integriert, daß es an einem System mit Magerregelung ein­ gesetzt werden soll. Mit einer Änderung des Betriebszustan­ des wird daher sofort ein richtiger neuer Wert für die Vorsteuerzeit TIV ausgegeben.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 verfügt das Vorsteuer­ mittel über einen Vorsteuerzeitspeicher 29.1, der dem Vor­ steuerzeitspeicher 29 gemäß Fig. 6 ähnlich ist, und über einen Lambda-Dividierschritt 30. Im Vorsteuerzeitspei­ cher 29.1 sind Korrekturzeiten TIK gespeichert, die aus­ schließlich für den Lambdawert 1 gelten. Dies hat den Vor­ teil, daß dieses Kennfeld auch dann Verwendung finden kann, wenn die Brennkraftmaschine 20 in besonderen Betriebszu­ ständen mit dem Lambdawert 1 betrieben werden soll. Soll der Vorsteuerwert jedoch für Magerregelung gelten, wird er durch den Lambda-Sollwert im Lambda-Dividierschritt 30 dividiert, um die Vorsteuerzeit TIV zu erhalten. Es han­ delt sich hier um den Lambda-Sollwert, der für den Betriebs­ zustand nach der Änderung gilt. Dieser Lambda-Sollwert stammt vom Sollwertgebermittel 13. Damit dieses den neuen Lambda-Sollwert direkt liefern kann, dürfen nicht seine Eingangsgrößen verzögert sein, sondern das Verzögerungs­ mittel 15 darf erst auf den unverzögert ausgegebenen Lambda- Sollwert wirken.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist das Vorsteuer­ mittel ein Vorsteuerrechenschritt 31, der Werte einer lastanzeigenden Betriebsgröße und Werte der Drehzahl n und wahlweise Lambda-Sollwerte verarbeitet. Erhält das Vor­ steuermittel nur Werte zu den ersten beiden genannten Grö­ ßen, muß der Vorsteuerrechenschritt 31 so arbeiten, daß er direkt Werte für die Vorsteuerzeit TIV unter Berück­ sichtigung des Vorliegens einer Magerregelung ausgibt. Erhält das Vorsteuermittel 10 dagegen wiederum Lambda-Soll­ werte wie das Vorsteuermittel gemäß Fig. 7, arbeitet der Vorsteuerrechenschritt zweckmäßigerweise so, daß er wie­ der nur Korrekturzeiten TIK für den Lambdawert 1 berech­ net und diese Werte durch den jeweils für die Zeit nach einer Änderung geltenden Lambda-Sollwert teilt. Auch für diese Ausführungsform gilt wieder, daß sie mit einem Soll­ wertgebermittel 13 zusammenarbeiten muß, das unverzögert einen neuen Sollwert ausgibt.

Bei der Variante eines Vorsteuermittels 10 gemäß Fig. 9 ist die lastanzeigende Größe die Luftmasse ML, wie sie z.B. von einem Hitzdrahtluftmesser ermittelt wird. Das Vorsteuer­ mittel weist einen Drehzahldividierschritt 23, einen Fak­ torenspeicher 33, einen Faktorenmultiplizierschritt 34 und einen Lambda-Dividierschritt 30 auf. Der Drehzahldividier­ schritt 32 bildet den Quotienten aus der Luftmasse ML und der Drehzahl n zum Bilden einer Lastgröße TL, die bereits ein zeitliches Maß in der Größenordnung der Einspritzzeit darstellt. Diese Lastgröße wird im Faktorenmultiplizier­ schritt 34 mit einem Faktor F multipliziert, der aus dem Faktorenspeicher 33 ausgelesen wird. Dazu wird dieser Spei­ cher mit den aktuellen Werten der Drehzahl n und der Last­ größe TL adressiert. Er weist z. B. 8×8 Stützstellen auf, so daß in ihm 64 Faktoren abgelegt sind, die jeweils für den Lambdawert 1 vorbestimmt sind. Um die Korrektur auf den jeweils gültigen Lambdawert herbeizuführen, erfolgt im Lambda-Dividierschritt 30 die Division durch den Lambda­ Sollwert, wodurch die Vorsteuerzeit TIV erhalten wird. Auch hier wird also der neue Lambda-Sollwert direkt nach der Änderung des Betriebszustandes benötigt. Wäre dagegen das Kennfeld im Faktorenspeicher 33 ein solches, das bereits auf Magerregelung zugeschnitten ist, müßte das Vorsteuer­ mittel den Lambda-Sollwert nicht berücksichtigen, was zur Folge hätte, daß das Sollwertgebermittel 13 auch mit ver­ zogerten Adressiergrößen angesteuert werden könnte.

Entsprechend wie die Verzögerungszeit z. B. durch das Aus­ lesen aus einem Kennfeld oder durch Berechnung gewonnen werden kann (Fig. 2 bzw. 3) oder wie Vorsteuerwerte durch Auslesen aus Kennfeldern oder durch Berechnen gewonnen werden (z. B. Fig. 6 bzw. 8), kann der Sollwert, in der Regel ein Sollwert für Magerregelung, auf verschiedene Arten und Weisen gewonnen werden. Üblich ist in der der­ zeitigen Technologie ein Sollwertspeicher, der also zweck­ mäßigerweise als Sollwertgebermittel 13 eingesetzt wird. Als Adressiergrößen kommen insbesondere Werte der Dreh­ zahl n und Werte einer lastabhängigen Größe , z. B. der Fahrpedalstellung, der Drosselklappenstellung oder Meß­ werte von Luftmenge oder Luftmasse in Frage. Aus den Werten derartiger Größen kann jedoch auch eine Berech­ nung aufgrund eines mathematischen Zusammenhanges erfol­ gen, oder es kann teilweise eine Berechnung und teilweise ein Auslesen aus einer Kennlinie, z. B. einer nur last­ abhängigen Kennlinie erfolgen.

Das Auswertemittel 23 kann auf vielfältige Arten und Wei­ sen wirken, um eine Größe zu gewinnen, die ein Maß für den Lambda-Istwert ist. Es kann z. B. nur die Sondenspan­ nung mitteln und diese weiterliefern. In diesem Fall gibt auch das Sollwertgebermittel 13 Spannungssollwerte aus. Das Auswertemittel 23 kann die Spannungswerte jedoch auch in Lambdawerte oder Kehrwerte von Lambdawerten um­ rechnen. Entsprechende Werte müssen immer vom Sollwert­ gebermittel 13 geliefert werden.

In praktischen Systemen wird der Vorsteuerwert TIV nicht nur durch ein Übergangsmittel 11, sondern durch viele unterschiedliche Rechenschritte beeinflußt, die den vor­ läufigen Wert multiplikativ oder additiv verändern. Multi­ plikativ wirken z. B. Faktoren aus Lernstufen, die z. B. Alterungs- oder Höheneffekte berücksichtigen. Additiv wirkt z. B. ein Korrektursummand, der die Abhängigkeit der Schaltzeiten des Einspritzventils von der Batterie­ spannung berücksichtigt.

Statt eines Einspritzventiles 18 kann auch eine andere Kraftstoff-Zumeßeinrichtung vorhanden sein.

Die vorstehenden Absätze verdeutlichen, daß die beschrie­ benen Ausführungsbeispiele auf zahlreiche Arten und Weisen abgewandelt werden können, und zwar mit vielen Möglichkei­ ten, die weiter oben nicht erwähnt wurden. Wesentlich ist nur, daß nach einer Änderung im Betriebszustand der für den neuen Zustand geltende Lambda-Sollwert erst verzö­ gert an einer Stelle angelangt, an der er mit dem Lambda- Istwert verglichen wird.

Die genannte Verzögerung hat zur Folge, daß es nicht zu einer hohen Regelabweichung kommt, wenn die Lambdasonde noch den zum alten Betriebszustand gehörigen Istwert aus­ gibt, an der Vergleichsstelle aber schon der Lambda-Sollwert für den neuen Zustand ansteht. Eine sol­ che hohe Regelabweichung besteht bei herkömmlichen Verfah­ ren und Vorrichtungen während einer relativ langen Zeit­ spanne, die je nach Betriebszustand zwischen einigen 10 und wenigen 100 ms liegen kann. Die erfindungsgemäße Maßnahme verringert diese Zeitspanne aufgrund der vorgenommenen Verzögerung erheblich und macht die Zeitspanne im Ideal­ fall zu null, nämlich dann, wenn die Verzögerungszeit mit der tatsächlichen Verzugszeit übereinstimmt, die zwischen dem Zeitpunkt des Einstellens eines neuen Luft/Kraftstoff­ gemisches und dem Messen des Lambdawertes des zugehörigen Abgases vergeht.

Dadurch, daß beim beschriebenen Verfahren große, verzugs­ bedingte Regelabweichungen nicht mehr auftreten, sondern nur noch kleine Regelabweichungen auftreten, die damit zusammenhängen, daß Vorsteuerwerte nicht ideal bestimmt sind, kann in den beschriebenen Vorrichtungen ein Regler­ rechenablauf mit erheblich höherem Verstärkungsfaktor ver­ wendet werden als bei bisher bekannten Vorrichtungen. Dies ermöglicht es, Regelabweichungen noch schneller zu besei­ tigen als bisher.

Claims (5)

1. Verfahren zum Vorsteuern und Regeln des Lambdawertes des einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft/Kraftstoff­ gemisches, bei dem

• - Werte einer Vorsteuergröße abhängig von Werten von Betriebsgrößen bestimmt werden,
• - Lambda-Sollwerte abhängig von Werten von Betriebsgrößen bestimmt werden,
• - Werte einer Regelstellgröße abhängig von der Differenz zwischen einem jeweiligen Lambda-Sollwert und dem aus dem jeweiligen Signal einer Lambdasonde gebildeten Lambda-Istwert bestimmt werden, und
• - ein jeweiliger Vorsteuerwert mit einem jeweiligen Wert der Regelstellgröße korrigiert wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - eine Verzögerungszeit bestimmt wird, die im wesentli­ chen derjenigen Zeitspanne entspricht, die im vorlie­ genden Betriebszustand zwischen der Änderung im Wert einer Betriebsgröße und der damit verbundenen Änderung im Wert der Vorsteuergröße und demjenigen Zeitpunkt vergeht, zu dem an der Lambdasonde dasjenige Abgas angelangt, das aus dem Luft/Kraftstoffgemisch herrührt, das zum Änderungszeitpunkt aufgrund des neuen Wertes der Vorsteuergröße gebildet wurde, und
• - der nach der Änderung im Betriebszustand geltende Lambda-Sollwert um die Verzögerungszeit verzögert zum Bilden der Differenz mit dem Lambda-Istwert weiterge­ geben wird.

2. Vorrichtung zum Vorsteuern und Regeln des Lambdawertes des einer Brennkraftmaschine zuzuführenden Luft/Kraft­ stoffgemisches, mit

• - einem Mittel (10) zum Ausgeben von Werten einer Vor­ steuergröße für Kraftstoffmengen abhängig von Werten von Betriebsgrößen,
• - einem Mittel (13) zum Ausgeben von Lambda-Sollwerten abhängig von Werten von Betriebsgrößen,
• - einem Mittel (12) zum Bestimmen der Werte einer Regel­ stellgröße abhängig von der Differenz zwischen einem jeweiligen Lambda-Sollwert und dem aus dem jeweiligen Signal einer Lambdasonde gebildeten Lambda-Istwert und
• - einem Mittel zum Korrigieren des jeweiligen Vorsteuer­ wertes mit dem jeweiligen Wert der Regelstellgröße, gekennzeichnet durch
• - ein Mittel (14) zum Bestimmen einer Verzögerungszeit, die im wesentlichen derjenigen Zeitspanne entspricht, die im vorliegenden Betriebszustand zwischen der Än­ derung im Wert einer Betriebsgröße und der damit ver­ bundenen Änderung im Wert der Vorsteuergröße und dem­ jenigen Zeitpunkt vergeht, zu dem an der Lambdasonde dasjenige Abgas angelangt, das aus dem Luft/Kraftstoff­ gemisch herrührt, das zum Änderungszeitpunkt aufgrund des neuen Wertes der Vorsteuergröße gebildet wurde, und
• - ein Mittel (15) zum Verzögern der Berechnung der Dif­ ferenz zwischen Lambda-Ist- und -Sollwert um die Ver­ zögerungszeit.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittel zum Bestimmen der Verzö­ gerungszeit ein Verzögerungszeitspeicher (24) ist, in dem Verzögerungszeiten adressierbar über Werte von Be­ triebsgrößen gespeichert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• - das Mittel zum Bestimmen der Verzögerungszeit folgende Untermittel aufweist:
  • - ein Untermittel (27) zum Ausgeben eines Stopsignales und eines Ausgangs-Lambda-Istwertes, welchem Untermit­ tel der tatsächliche Lambda-Istwert zugeführt wird und das das Stopsignal dann ausgibt, wenn der tat­ sächliche Lambda-Istwert einen vorgegebenen Schwell­ wert erreicht, der zwischen dem zum Änderungszeitpunkt gemessenen Wert und dem für die Zeit nach der Änderung vorgegebenen Lambda-Sollwert liegt, und wobei der Aus­ gangs-Lambda-Istwert bis zum Ausgeben des Stopsignales dem zum Änderungszeitpunkt vorliegenden Lambda-Ist­ wert und danach dem tatsächlichen Lambda-Istwert ent­ spricht, und
  • - ein Untermittel (26), das zum Änderungszeitpunkt ein Startsignal ausgibt, und
• - das Mittel (15) zum Verzögern das Weiterleiten des neuen Lambda-Sollwertes für den Vergleich mit dem Lambda-Istwert im Zeitraum zwischen dem Startsignal und dem Stopsignal sperrt.