DE4341874A1

DE4341874A1 - Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses des Verbrennungsgemisches einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4341874A1
Application number: DE4341874A
Authority: DE
Inventors: Craig Robert Swailes
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1992-12-11
Filing date: 1993-12-08
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: GB2273372A; DE4341874C2; GB2273372B; JPH06257489A; US5251605A; GB9322277D0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses der Anteile Luft- und Brennstoff des Verbrennungsgemisches einer Brennkraftmaschine der durch den Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Art.

Es ist auf dem vorliegenden Gebiet allgemein bekannt, daß die Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen eine Verteilungssteuerung haben, welche das an die Maschine gelieferte Luft-Brennstoff-Gemisch während des Betriebes regelt. Daneben ist in dem Abgassystem der Maschine herkömm lich ein Sensor zur Erfassung des Sauerstoffanteils der Abgase angeordnet, durch welchen an diese Verteilungssteue rung ein von der Höhe des Sauerstoffanteils der Abgase abhängiges Meßsignal geliefert wird, um die Sauerstoffmenge des an die Maschine gelieferten Verbrennungsgemisches entweder zu erhöhen oder zu verringern. Dieser sog. EGO- Sensor im Abgassystem der Maschine arbeitet häufig als ein Schalter, um in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Höhe des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses entweder einen Hochwert (oder Wert "eins" bzw. "1") oder einen Niedrigwert (oder Wert "null" bzw. "0") anzugeben, wenn diese vorbe stimmte Höhe des Mischungsverhältnisses entweder unter schritten oder überschritten wird.

Eine Rückkoppelung dieser Art, mit welcher somit lediglich angegeben wird, daß eine bestimmte Konzentration des Sauer stoffs in den Abgasen entweder höher oder niedriger als ein vorbestimmter Stellwert ist, ergibt jedoch nicht für jede Verbrennungskraftmaschine ein optimales Verhalten, da sich die Maschinen nach ihrer Bauart und nach ihren Umgebungs bedingungen voneinander unterscheiden. Das an die Maschine gelieferte Verbrennungsgemisch erfordert häufig eine Nach stellung nach oben oder nach unten in Abhängigkeit von einer Vielzahl von unterschiedlichen Variablen bzw. Para metern.

In der US-PS 49 53 351 ist die Verwendung eines Sauerstoff sensors für die Steuerung der Verbrennung einer Verbrennungs kraftmaschine beschrieben. Dabei ist angegeben, daß diese Steuerung durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt werden kann, so bspw. durch ein Altern des Lambda-Meßfühlers. Zur Berücksichtigung solcher Faktoren ist daher dort ein Nach stellen des Einstellpunktes unter bestimmten Bedingungen oder in bestimmten Zeitabständen vorgesehen. Die Information darüber, ob die Konzentration des Sauerstoffes in den Abgasen einen vorbestimmten Einstellpunkt entweder über schreitet oder unterschreitet, stellt daher aus sich selbst heraus nicht zwingend sicher, daß alle Maschinen unter allen Bedingungen bei einem optimalen Mischungsverhältnis arbeiten.

Das Mischungsverhältnis der Anteile Luft und Brennstoff des einer Brennkraftmaschine angelieferten Verbrennungsgemisches wird wie vorerwähnt durch eine Vielzahl von Faktoren beein flußt. Zu benennen sind in diesem Zusammenhang bspw. Ver änderungen bei der Regelung des Brennstoffs, Abweichungen bei den Maschinentoleranzen, unterschiedliche Ausbildungen des Abgassystems, Beschleunigungen oder Verzögerungen der Fahrgeschwindigkeit mit und ohne Beeinflussung durch den Fahrer des Fahrzeuges, die Qualität der Verbrennung, die innerhalb der Maschine stattfindet, die Drehzahl und die Belastung, die von der Maschine aufgenommen wird, die geographischen und Temperatur-Umgebungsbedingungen, in welchen sich das Fahrzeug aufhält, das Alter des Lambda Meßfühlers, usw. Um das Mischungsverhältnis des einer Brennkraftmaschine zugeführten Verbrennungsgemisches optimal steuern zu können, müßten daher für jeden bestimmten Maschi nentyp alle diese Faktoren eine ständige Berücksichtigung durch Korrekturgrößen fahren, was jedoch bei den bisher bekannten Steuerungssystemen nicht der Fall ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird somit ein Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses der Anteile Luft und Brennstoff des Verbrennungsgemisches einer Brennkraftmaschi ne vorgeschlagen, mit welchem die Aufgabe gelöst wird, den Einfluß solcher Faktoren für die Bereitstellung eines optimalen Mischungsverhältnisses besser berücksichtigen zu können. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren der in den Patentansprüchen angegebenen Ausbildung erfindungsgemäß gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet im wesentlichen mit zwei Stufen: einer ersten Stufe mit einem Open-Loop-Betrieb beim Steuern des Mischungsverhältnisses der Anteile Luft und Brennstoff des Verbrennungsgemisches auf der Basis von kalibrierten Einstellungen und einer zweiten Stufe mit einem momentanen Closed-Loop-Betrieb, wobei aus dieser zweiten Stufe solche kalibrierten Einstellungen der ersten Stufe abgeleitet werden. Dabei wird ein Sauerstoffsensor eingesetzt, der bezüglich des von ihm erfaßten Sauerstoff anteils der Abgase als ein Schalter arbeitet, womit erst dann, wenn dieser Schalter betätigt wird, diejenige Korrek tur für eine Veränderung des Mischungsverhältnisses vorge nommen wird, die aus einem Vergleich der dann aktuellen Abweichung des Mischungsverhältnisses von einer nominellen Abweichung erhalten und so für eine optimale Anpassung an stattgefundene Veränderungen bei einem oder mehreren unter den vorerwähnten Faktoren berücksichtigt wird. Der für das erfindungsgemäße Verfahren eingeführte Korrekturfaktor kann damit also für den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine bei einem Kraftfahrzeug benutzt werden, um ständig eine optimale Anpassung des Mischungsverhältnisses an veränderte Betriebsbedingungen zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schemadarstellung für eine nähere Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines bei dem Verfahren benutzten Sauerstoffsensors,

Fig. 3 ein Diagramm zur näheren Erläuterung des von dem Sauerstoffsensor der Fig. 2 gelieferten Meßsignals,

Fig. 4 ein Blockdiagramm der zur Ausübung des Verfahrens benutzten Steuereinrichtung und

Fig. 5 ein Flußdiagramm zur näheren Erläuterung der Arbeits weise des bei dem Verfahren verwendeten Mikroprozes sors.

In den Fig. 1 bis 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Ausbildung eines Luft-Brennstoff-Steuer systems 10 an einer Brennkraftmaschine 12 gezeigt. Das System 10 weist einen im Abgassystem der Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffsensor 14 auf, der als ein Schalter arbeitet und weiterhin als EGO-Sensor bezeichnet wird. Dieser EGO-Sensor 14 liefert ein von der Höhe des Sauer stoffanteils der Abgase abhängiges Meß- oder Zustandssignal über Anschlußleitungen 38 und 40 an eine Steuerungseinrich tung 16 und ist vorzugsweise stromaufwärts von einem kata lytischen Wandler 32 im Auspuffrohr 28 des Abgassystems 20 der Brennkraftmaschine 12 angeordnet. Die Brennkraftma schine 12 weist wie üblich einen Zylinderblock 18 auf und ist mit einer Luft-Brennstoff-Verteilungssteuerung 22 versehen, die über eine Anschlußleitung 48 an die Steue rungseinrichtung 16 von dieser gesteuert wird, wobei außer dem EGO-Sensor 14 auch noch ein Drehzahlsensor 24 und ein Lastsensor 26 Meßsignale an die Steuerungseinrichtung 16 liefern, um somit in Abhängigkeit dieser verschiedenen Para meter das Mischungsverhältnis der Anteile Luft und Brenn stoff des Verbrennungsgemisches der Brennkraftmaschine 12 zu steuern. Der EGO-Sensor 14, in dessen Nähe im übrigen ein Luftauflader 30 angeordnet ist, kann auch stromabwärts von dem katalytischen Wandler 32 angeordnet sein.

Der EGO-Sensor 14 besteht gemäß der Schemadarstellung in Fig. 2 aus einem Metallgehäuse 42 und einer Fühlerspitze 44. Das Gehäuse 42 wird an dem Auspuffrohr 28 derart befestigt, daß seine Spitze 44 von den Abgase umspült wird, die über das Auspuffrohr 28 aus der Maschine 12 abgeführt werden. Die Fühlerspitze 44 besteht aus Zirkondioxid und liefert eine Differentialspannung entlang der Leitungen 38 und 40, deren Größe somit einen Wert für die Sauerstoffkonzentration der Abgase in der Nähe der Fühlerspitze 44 angibt. Die Differentialspannung kann bspw. die Kennlinie 46 in der graphischen Darstellung der Fig. 3 für das Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis des Verbrennungsgemisches ergeben, welches der Brennkraftmaschine über die Verteilungssteue rung 22 angeliefert wird. Wenn das Luft-Brennstoff-Mischungs verhältnis bspw. weniger als etwa 14.7 ist, dann wird über die Leitungen 38, 40 eine "hohe" Spannung von bspw. mehr als 0.8 Volt geliefert, während für ein Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis von bspw. mehr als etwa 14.7 eine "niedrige" Spannung von bspw. weniger als 0.2 Volt geliefert wird.

Die Steuerungseinrichtung 16 ist gemäß dem Blockdiagramm der Fig. 4 bspw. mit einem Mikroprozessor 50 ausgebildet, der mit einem Taktkreis 52, einem RAM-Speicher 54 und einem ROM-Speicher 56 verbunden ist. Der ROM-Speicher 56 ist mit einer stabilisierten Open-Loop-Brennstofftabelle versehen, bei der es sich um eine 8 × 10-Tabelle von Lamda-Werten als Funktion der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast handelt.

Die Brennkraftmaschine 12 kann über die meiste Zeit "normal" oder in einem "Open-Loop" Betrieb arbeiten. Als "normal" wird hier der Betrieb als ein Open-Loop-Steuerungssystem bezeichnet, bei welchem die Luft-Brennstoff-Verteilungs steuerung 22 ein Luft-Brennstoff-Gemisch an die Zylinder der Maschine 12 liefert, ohne daß der EGO-Sensor 14 die Steuerung beeinflußt. Nach einer vorbestimmten Zeit von bspw. 8 Sekunden wird dann der Mikroprozessor 50 durch den Taktkreis 52 eingeschaltet, damit er bspw. das über die Leitung 48 an die Verteilungssteuerung 22 angelieferte Steuersignal für eine Vergrößerung des Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis des Verbrennungsgemisches stetig erhöhen (oder auch erniedrigen) kann, bis der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand ändert und bspw. anstelle eines Hochsignals ein Niedrigsignal über die Leitungen 38 und 40 an die Steuerungseinrichtung 16 liefert. Der Mikroprozessor 50 paßt sich dabei dieser Veränderung des Mischungsverhältnis ses des Verbrennungsgemisches bis zu diesem Zeitpunkt an, wenn der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand ändert. Der Betrag, um welchen sich das Verbrennungsgemisch bis zu diesem Zeitpunkt des Wechsels des Schaltzustandes des EGO- Sensors 14 geändert hat, kann als aktuelle Abweichung bzw. Änderung bezeichnet werden.

Wenn der Mikroprozessor 50 über die Anschlußleitungen 48 der Drehzahl- und Lastsensoren 24 und 26 aktuelle Informa tionen zur Drehzahl und zur Belastung der Brennkraftma schine 12 erhält, dann wird über ihn in dem ROM-Speicher 56 nach dem passenden Luft-Brennstoff-Gemisch nachgefragt, das auf diese aktuellen Werte zutrifft. Der Mikroprozessor 50 bestimmt dann zunächst die Menge, mit welcher das Verbren nungsgemisch hätte geändert werden müssen, damit der EGO- Sensor 14 hätte nicht seinen Schaltzustand während der Dauer ändern müssen, während welcher die Brennkraftmaschine 12 nur mit den Werten aus dem ROM-Speicher arbeitete. Die Änderungsmenge bei dem Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis, die bei einer bestimmten Drehzahl und Last der Maschine benötigt werden würde, um den Schaltzustand des EGO-Sensors 14 zu ändern, wird in Bezug auf den zutreffenden Wert bei dem ROM-Speicher 56 als nominelle Abweichung oder Änderung bezeichnet.

Die aktuelle Menge, um welche sich das Luft-Brennstoff- Verhältnis änderte, also die aktuelle Abweichung, wird dann mit der berechneten Änderungsmenge des Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnisses verglichen, die benötigt werden würde, wenn die Maschine genau mit dem Verbrennungsgemisch arbeiten würde, die mit den Werten des ROM-Speichers 56 vorgegeben sind, also mit der nominellen Abweichung. Die Abweichung zwischen der aktuellen und der nominellen Ab weichung wird dann zur Berechnung eines Korrekturfaktors benutzt, der dann, wenn die Brennkraftmaschine 12 wieder normal im Open-Loop-Betrieb arbeitet, zur Einstellung der Eingänge der Luft-Brennstoff-Verteilungssteuerung 22 benutzt werden kann.

Für eine nähere Erläuterung der Betriebsweise der Steuerungs einrichtung 16 wird zunächst angegeben, daß mit "Lamda" das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis gemeint ist, welches bei dem EGO-Sensor 14 die Lieferung eines Signals erzeugt, welches einen stöchiometrischen Betrieb angibt. Wenn die Brennkraftmaschine mit bleifreiem Benzin betrieben wird, dann ergibt sich für Lamda gewöhnlich ein Wert von etwa 14.7 des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses.

Der Einstell- oder Entscheidungspunkt des EGO-Sensors 14 beträgt daher in Übereinstimmung mit der Kennlinie 46 des Diagramms der Fig. 3 etwa 14.7. Bei einem Luft-Brennstoff- Gemisch höher als dieser Wert von 14.7 erhält der EGO- Sensor 14 einen "Null"-Zustand, der bspw. mit der Bereit stellung einer Niedrigspannung angezeigt werden kann. Bei einem Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis niedriger als 14.7 wird der EGO-Sensor 14 andererseits auf einen Schalt zustand "eins" umgeschaltet, was bspw. mit der Bereitstel lung einer Hochspannung angezeigt werden kann.

Die Größe "Lambse" ist weiterhin ein Faktor, welche Lambda mit einem bevorzugten Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis in Beziehung setzt. Das nominelle Luft-Brennstoff-Mischungs verhältnis für eine vorgegebene Drehzahl und Belastung einer Brennkraftmaschine kann theoretisch und/oder experi mentell abgeleitet werden und ist in dem ROM-Speicher 56 gespeichert. "Lambse" ist hierbei ein Wert, der zwischen 0 und 2 liegt und sich hierfür aus der Beziehung ermitteln läßt, daß bei einer Brennkraftmaschine, die mit normalem bleifreiem Benzin betrieben wird, das nominelle Luft-Brenn stoff-Mischungsverhältnis bei einer vorgegebenen Drehzahl und Belastung der Maschine dem Produkt aus Lamda und Lambse entspricht. Wenn daher das nominelle Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis bspw. den Wert von 13.0 bei einer vorgegebenen Drehzahl und Belastung der Maschine erhält, dann ergibt sich für Lambse der Wert 0.88 (weil 14.7 × 0.88 = 13.0), was gleichbedeutend damit ist, daß die in dem ROM- Speicher 56 für eine vorgegebene Drehzahl und Belastung der Maschine gespeicherte nominelle Abweichung, also der nomi nelle Wert für Lambse, mit dem Wert 0.88 angegeben wäre.

Wenn nach einer vorbestimmten Zeitdauer von bspw. 8 Sekunden der Mikroprozessor 50 das Steuersignal an die Luft-Brenn stoff-Verteilungssteuerung 22 derart ändert, daß sich eine Vergrößerung des Luft-Brennstoff-Gemisches bis zum Erreichen des Wertes von 14.7 ergeben würde, dann ändert sich dadurch der Schaltzustand des EGO-Sensors 14 und es kommt zur Lieferung einer Niedrigspannung an den Mikroprozessor 50 anstelle der Lieferung einer Hochspannung. Wird hier jedoch vorausgesetzt, daß die Maschine nicht entsprechend der Vorhersage genau arbeitet, weil Fertigungstoleranzen oder andere Faktoren gewisse Abweichungen ergeben, dann ergibt sich eine Abweichung von dem Lambse-Wert, der in dem ROM- Speicher 56 für die jeweils in Frage kommende Drehzahl und die Belastung der Maschine gespeichert ist. Wenn hier auch noch vorausgesetzt wird, daß das Luft-Brennstoff-Mischungs verhältnis nur um den Wert 1.0 und also nicht um den Wert 1.7 angestiegen ist, bevor der EGO-Sensor 14 seinen Schalt zustand geändert hat, dann ergibt sich daraus die Anzeige, daß die Maschine tatsächlich bei einem Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis von 13.7 und also nicht von 13.0 betrie ben wurde, obwohl das Mischungsverhältnis von 13.0 einen optimaleren Betrieb der Maschine ergibt.

Unter den vorstehenden Voraussetzungen würde der Mikropro zessor 50 jetzt einen Korrekturfaktor berechnen. Das Produkt aus Lamda und dem aktuellen Lambse-Wert wird dann weiter multipliziert mit einem Korrekturfaktor, um das nominelle Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis zu ergeben, das sich in dem ROM-Speicher 56 ergibt. Bei dem vorbeschriebenen Bei spiel würde daher der Korrekturfaktor den Wert 0.95 annehmen, nämlich
Lamda (14.7) × Lambse (0.88) × Korrekturfaktor (0.95) = nominelles Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis wie gespeichert in dem ROM-Speicher (13.0).

Der Korrekturfaktor 0.95 kann dann für alle weiteren Signale benutzt werden, die an die Luft-Brennstoff-Verteilungssteue rung 22 geliefert werden, wenn die Maschine 12 in einem Open-Loop-Zustand betrieben wird. Die Maschine 12 wird deshalb enger an das optimale Luft-Brennstoff-Mischungsver hältnis angepaßt, wenn sich die Umgebungsverhältnisse ändern.

Sobald das Luft-Brennstoff-Gemisch für eine Höherstellung momentan geändert wurde, der EGO-Sensor 14 seinen Schalt zustand geändert hat und der Korrekturfaktor berechnet wurde, kann das System 10 aus seinem Closed-Loop-Betrieb wieder in den Open-Loop-Betrieb der Maschine zurückkehren. Der EGO-Sensor 14 hat dann nicht länger einen direkten Einfluß auf die Verteilungssteuerung 22 und damit das Luft- Brennstoff-Mischungsverhältnis.

Wenn nach der Rückkehr zu einem Open-Loop-Betrieb die Luft- Brennstoff-Verteilungssteuerung 22 ein Signal erreicht, welches sonst dazu führen würde, ein Verbrennungsgemisch mit einem Verhältnis von 13.5 zu liefern, dann wird also in diesem Fall das Signal erniedrigt oder mit dem Korrektur faktor 0.95 multipliziert, was ein effektives Signal ent sprechend einem Mischungsverhältnis von 12.83 ergibt. Die Maschine 12 arbeitet deshalb dann entsprechend optimaler. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer von bspw. 8 Sekunden übernimmt dann die Steuerungseinrichtung 16 wieder die Regie über das Steuersignal an die Verteilungssteuerung 22, so daß sich dann wiederholt ein Wechsel bzw. auch eine Erhöhung des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses ergibt, bis sich der Schaltzustand des EGO-Sensors 14 ändert.

Während der Zeitdauer, wenn der EGO-Sensor 14 nicht für die Closed-Loop-Steuerung des Luft-Brennstoff-Gemisches benutzt wird und also die Maschine 12 dann in einem Open-Loop- Zustand arbeitet, kann die Einspritzung von Sekundärluft stromaufwärts von dem EGO-Sensor 14 eine Verringerung der Schadstoffemissionen bewirken. Der Luftauflader 30 kann Luft in die Abgase einspritzen, damit während dieser Zeit dauer eine Umwandlung der Abgasbestandteile in weniger giftige Verbindungen bewirkt werden kann. Der Luftauflader 30 arbeitet dagegen nicht während des momentanen Closed-Loop- Betriebes, wenn der Korrekturfaktor durch die Steuerungsein richtung 16 bestimmt wird.

Bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die vorbestimmte Zeitdauer nominell auf 8 Sekunden eingestellt. Der Taktkreis 52 gibt dem Mikroprozessor 15 den Ablauf dieser 8 Sekunden bekannt und informiert ihn somit über den Zeitpunkt, wenn er wieder mit der Erhöhung des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses zu beginnen hat. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden diejenigen Zeitintervalle, in denen die Maschine 12 unter bestimmten Betriebsbedingungen arbeitet, wie bspw. bei einer Verlang samung oder Abbremsung des Fahrzeuges, nicht als ein Teil dieser vorbestimmten Zeitdauer gezählt. Wenn so bspw. während der vorbestimmten Zeitdauer von 8 Sekunden eines Open-Loop-Betriebs die Maschine 12 eine Verlangsamung oder Abbremsung für 4 Sekunden erfährt, dann würde das aktuelle Zeitintervall zwischen den Closed-Loop-Betrieben der Maschine insgesamt 12 Sekunden betragen anstelle dieser 8 Sekunden.

Bei einer anderen Ausführungsform wird der Closed-Loop- Betrieb der Maschine 12 für eine vorbestimmte Zeitdauer nach einer vorbestimmten Zeitdauer des Open-Loo-Betriebs beibehalten. Die Steuerungseinrichtung 14 kann so bspw. nach dem Empfang eines Signals, das der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand geändert hat, das Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis verringern lassen bis der EGO-Sensor 14 wieder seinen Schaltzustand ändert. Danach kann die Steue rungseinrichtung 14 das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis wieder erhöhen lassen, bis der EGO-Sensor 14 wieder seinen Schaltzustand ändern. Dieses Erhöhen und Erniedrigen des Luft-Brennstoff-Gemischverhältnisses durch die Steuerungs einrichtung 16 kann dann solange fortgesetzt werden, bis der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand eine vorbestimmte Anzahl von Malen geändert hat, bspw. 8 mal, wonach dann der Korrekturfaktor, der während des nächsten Open-Loop-Betriebs benutzt wird, dann als ein Mittelwert der Korrekturfaktoren bestimmt wird, die während des Closed-Loop-Betriebs bestimmt wurden. Auf diese Weise werden sporadische oder irrtümliche Zustandsänderungen durch den EGO-Sensor 14 den Betrieb der Maschine 12 nicht dramatisch beeinflussen.

Der Korrekturfaktor wird daher bei der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Last der Maschine 12 erzeugt. Das optimale Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis für diese Drehzahl und die Leistung der Maschine können über eine kalibrierte Zeitdauer eingestellt und beibehalten werden. Während dieser Zeitdauer wird der Brennstoff-Korrekturfaktor auf den Brennstoffausgang auferlegt, und es wird ein optimales Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis im wesentlichen erhalten. Am Ende dieser Zeitdauer wird der EGO-Sensor 14 wieder für die Steuerung des Brennstoffsystems eingesetzt, und das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis wird dann momentan wieder auf 14.7 : 1 eingestellt. Es wird dann wieder ein neuer Brennstoff-Korrekturfaktor aufgestellt und in dem RAM-Speicher 54 gespeichert. Das optimale Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis mit dem neuen Brennstoff-Korrekturfaktor wird dann an die Maschine geliefert.

Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist, wird jedoch ein neuer Korrekturfaktor bestimmt, der den alten Korrekturfaktor in dem RAM-Speicher 54 ersetzt. Der neue Korrekturfaktor wird für den nächsten Open-Loop-Betrieb zur Kalibrierung der Eingänge an die Verteilungssteuerung 22 benutzt.

Das System 10 ergibt somit einen Korrekturfaktor für jedes beliebige Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis während des Betriebs der Maschine in diesem bestimmten Bereich. Der Brennstoff-Korrekturfaktor muß jedoch vollständig aktuali siert werden oder innerhalb einer kalibrierbaren Zeitdauer, um sich von dem Einfluß des EGO-Sensors 14 zu lösen. Dadurch wird der auf das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis aufer legte Korrekturfaktor präziser. Weil das Luft-Brennstoff- Mischungsverhältnis der Maschine abgetastet wird und die Korrekturfaktoren von den abgetasteten Werten abgeleitet werden, werden dafür die Komponentenänderungen der Maschine in Betracht gezogen, so bspw. Änderungen bei den Einspritz düsen, bei den Brennstoff-Druckreglern und bei anderen Maschinenbauteilen. Es werden somit die Risiken in Verbin dung mit den Schadstoffemissionen verringert.

In Fig. 5 ist das Flußdiagramm für das Verfahren gezeigt, nach welchem der Mikroprozessor 50 einen Korrekturfaktor bestimmt. In der Stufe 100 bestimmt so der Mikroprozessor 50 zuerst den Zeitpunkt, in welchem ein Closed-Loop-Betrieb nach dem Verlassen des normalen Open-Loop-Betriebs wieder erreicht ist. Wenn dieser Zeitpunkt noch nicht eingetreten ist, wartet der Mikroprozessor 50 eine vorbestimmte Zeit dauer in einer Stufe 102 und fragt dann erneut diesen bestimmten Zeitpunkt ab.

Wenn der Zeitpunkt für die Aufnahme des Closed-Loop-Betriebs gekommen ist, dann ändert der Mikroprozessor 50 in der Stufe 104 das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis. Wenn der Mikroprozessor 50 in einer Stufe 106 entdeckt, daß der EGO- Sensor 14 seinen Schaltzustand geändert hat, dann bestimmt er in einer Stufe 108 den Wert für einen neuen Lambse- Faktor.

Wenn in einer Stufe 110 festgestellt wird, daß eine vorbe stimmte Anzahl von EGO-Schaltungen stattgefunden hat, dann wird in einer Stufe 112 der passende nominelle Lambse-Wert von dem ROM-Speicher 56 entnommen. Der nominelle Lambse- Wert wird dann in einer Stufe 114 mit dem neuen Mittelwert von Lambse verglichen, um einen neuen Korrekturfaktor zu berechnen.

Der neue Korrekturfaktor wird dann in der Stufe 116 in den RAM-Speicher 54 übernommen. Die Steuerungseinrichtung 16 erlaubt der Maschine 12 eine Rückkehr in einen Open-Loop- Betrieb in der Stufe 118. Der Korrekturfaktor kann dann für weitere Eingänge an die Verteilungssteuerung 22 während des nächsten vorbestimmten Intervalls benutzt werden.

Durch den Mikroprozessor 50 werden bestimmte Subroutinen ausgeführt, bei welchen die folgenden Definitionen gelten:

BIAS: Einstellung des Luft-Brennstoff-Signals, wobei dessen Vornahme am Ausgang des EGO-Sensors 14 die Maschine 12 entweder in einem reicheren oder in einem ärmeren Mischungs verhältnis betreiben läßt.

CLOSED-LOOP-FLAG: Innere "Angabe" mit der Bedeutung, daß wenn dafür der Wert "eins" angegeben ist, das System in einem Closed-Loop-Betrieb arbeitet.

KORREKTURFAKTOR: Berechnete Zahl, die während des Open- Loop-Betriebs benutzt werden kann, um das an die Luft- Brennstoff-Verteilungssteuerung 22 gelieferte Signal ein zustellen, wobei sich für eine Brennkraftmaschine, die mit Benzin betrieben wird, die Beziehung ergibt: 14.7 × LAMBSE × Korrekturfaktor = nominelles Luft-Brennstoff-Mischungs verhältnis; unmittelbar nachdem die Maschine 12 den Closed- Loop-Betrieb beendet und mit dem Open-Loop-Betrieb beginnt, ergibt sich jedoch eine Gleichheit zwischen diesem Korrektur faktor und einem Mittelwert für LAMBSE.

EGO-CONSTANT: Kalibrierbare Anzahl von Zeiten, in welchen der EGO-Sensor 14 seine Schaltzustände ändern muß, bevor die Maschine 12 den Open-Loop-Betrieb wieder aufnimmt.

EGO-SWITCH-COUNTER: Zunehmender Parameter, der anzeigt, wieviele Male der EGO-Schalter 14 seine Schaltzustände geändert hat, seit das System 10 den Closed-Loop-Betrieb aufgenommen hat.

LAMDA: Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis zur Lieferung eines Signals von dem EGO-Sensor 14, welches einen stöchio metrischen Betrieb der Maschine angibt, wobei LAMBDA einen Wert von etwa 14.7 entspricht, wenn die Brennkraftmaschine mit Normalbenzin betrieben wird.

LAMBSE: Faktor, der eine Beziehung zwischen LAMBDA und dem nominellen Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis herstellt, wobei dieser Faktor im allgemeinen zwischen 0 und 2 liegt und sich berechnet aus der Beziehung einer Gleichheit zwischen einem bevorzugten Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis für die Maschine bei einer vorbestimmten Drehzahl und einer vorbestimmten Last mit dem Produkt aus LAMDA und LAMBSE.

AVERAGE-LAMBSE: Mittelwert von LAMBSE während früherer EGO- Schaltungen, die also während der unmittelbar vorhergehenden Zeiträume eines Closed-Loop-Betriebs stattgefunden haben.

DELTA-LAMBSE: Kalibrierbarer Wechsel des Mittelwertes von LAMBSE, welcher einer Rückkehr des Systems 10 zu einem Open-Loop-Betrieb erlaubt, wobei dieser Wert typischerweise 0.02 beträgt.

NEW-LAMBSE: Der unmittelbar vorhergehende Wert von LAMBSE, der somit für eine Schaltung des EGO-Sensors 14 benötigt wurde.

NOMINAL-LAMBSE: Der Wert von LAMBSE, der gemäß einer Tabelle von abgeleiteten Werten für eine vorbestimmte Drehzahl und eine vorbestimmte Belastung der Maschine gelten soll, um einen verbesserten Betrieb der Maschine zu erhalten, wenn sich die Umgebungsbedingungen der Maschine ändern.

LOOK-UP TABLE: Stabilisierte Brennstoff-Tabelle mit Gültig keit für den Open-Loop-Betrieb, wobei diese Tabelle ein 8 × 10-Tabelle von nominellen Lambse-Werten ist, die als eine Funktion der Maschinendrehzahl und der Belastung aufgestellt sind und in dem ROM-Speicher 56 gespeichert sind.

OPEN-LOOP-FLAG: Angabe mit der Bedeutung, daß wenn der Wert "eins" auftritt, das System 10 in einem Open-Loop-Betrieb arbeitet.

OPEN-LOOP-TIMER: Zeitgeber des Systems mit der Angabe in Sekunden, wie lange das System 10 in einem Open-Loop- Betrieb gearbeitet hat, wobei dieser Zeitgeber von einer vorbestimmten Zeitdauer diejenigen Zeiten ausschließen kann, in welchen die Maschine 12 unter bestimmten Bedingun gen arbeitet, bspw. mit einer Verzögerung oder Abbremsung.

OPEN-LOOP-TIMER TIME-OPEN: Zustand, mit welchem ein Verbleiben in einem Open-Loop-Betrieb bestimmt wird.

SWITCH-FLAG: Angabe mit der Bedeutung, daß der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand geändert hat.

TIME-OPEN: Kalibrierbare Zeit, in welcher das System 10 in einem Open-Loop-Betrieb verbleiben sollte, bevor es zu einem Closed-Loop-Betrieb zurückkehrt.

Eine erste Subroutine bestimmt die Bedingungen, die vor liegen, wenn das System 10 aus einem Closed-Loop-Betrieb zu einem Open-Loop-Betrieb zurückkehrt:

Wenn

CLOSED-LOOP-FLAG = 1

und

EGO-SWITCH-COUNTER EGO-CONSTANT

und

[1 + BIAS - AVERAGE-LAMBSE] DELTA-LAMBSE

dann

CLOSED-LOOP-FLAG = 1.

Daneben,

Einstellung

OPEN-LOOP-TIMER = 0

und

CLOSED-LOOP-FLAG = 0

und

Fortschaltung

OPEN-LOOP-TIMER.

Daneben,

Anhalten

OPEN-LOOP-TIMER.

Daneben ergibt sich eine Subroutine für eine Fortschaltung des EGO-SWITCH-COUNTER wenn der EGO-Sensor 14 während des Closed-Loop-Betriebes schaltet.

Wenn

CLOSED-LOOP-FLAG = 1

und

SWITCH-FLAG = 1

dann Fortschaltung

EGO-SWITCH-COUNTER.

Daneben,

und

EGO-SWITCH-COUNTER = 0.

Die Subroutine für die Berechnung des Korrekturfaktors ergibt sich wie folgt:

Wenn

[1 + BIAS - AVERAGE-LAMBSE] < DELTA-LAMBSE

dann Neuberechnung von

AVERAGE-LAMBSE mit NEW-LAMBSE

bis

[1 + BIAS - AVERAGE-LAMBSE] DELTA-LAMBSE.

Claims

1. Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses der Anteile Luft und Brennstoff des Verbrennungsgemisches einer Brennkraftmaschine (12), bei welcher ein Sauer stoffsensor (14) ein von der Höhe des Sauerstoffanteils der Abgase abhängiges Meß- bzw. Schaltsignal an eine Luft-Brennstoff-Verteilungssteuerung (16, 22) liefert und mit einem von diesem Meß- bzw. Schaltsignal abhängi gen Steuersignal dieser Verteilungssteuerung die Gemisch anlieferung an die Brennkraftmaschine (12) geregelt wird, wobei

- das Mischungsverhältnis des an die Brennkraftmaschine (12) gelieferten Gemisches bezüglich eines von dem Meß- bzw. Schaltsignal des Sauerstoffsensors (14) unbeeinflußten Normalbetriebs der Maschine solange geändert wird, bis von dem Sauerstoffsensor das Meß- bzw. Schaltsignal bei einer vorbestimmten Änderung dieser Normalbedingung geliefert wird;
- die stattgefundene Abweichung bzw. Änderung des Mischungsverhältnisses erfaßt und mit einer nominellen Abweichung bzw. Änderung zur Bestimmung eines Korrektur faktors verglichen wird, mit dem das Steuersignal der Verteilungssteuerung korrigiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die nominelle Abweichung bzw. Änderung des an die Brennkraftmaschine (12) gelieferten Mischungsverhältnisses durch die Erfassung von Änderungen von Betriebsparametern der Maschine bestimmt wird, die von Sensoren an einen ROM-Speicher (56) der Verteilungssteuerung (16, 22) geliefert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem als Betriebspara meter ein aktuelles Drehzahlsignal und ein Lastsignal der Brennkraftmaschine (12) bei der Bestimmung der nominellen Abweichung des an die Maschine gelieferten Mischungsverhältnisses berücksichtigt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Normalbetrieb der Brennkraftmaschine (12) über eine vorbestimmte Zeit beibehalten wird, bevor bei einer stattgefundenen Lieferung eines Meß- bzw. Schaltsignals durch den Sauerstoffsensor (14) eine mit dem Korrektur faktor beeinflußte Korrektur des Steuersignals der Verteilungssteuerung (16, 22) vorgenommen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das Steuersignal an die Verteilungssteuerung (16, 22) für eine stetige Änderung des an die Brennkraftmaschine (12) gelieferten Mischungsverhältnisses bis zu einer wiederholten Lieferung eines Meß- bzw. Schaltsignals durch den Sauerstoffsensor (14) bereitgestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das Steuersignal der Verteilungssteuerung (16, 22) im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine (12) erst nach einer mehrmaligen Lieferung des Meß- bzw. Schaltsignals durch den Sauerstoffsensor (14) korrigiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welchem die vorbestimmte Zeit zur Beibehaltung des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine (12) während einer Drehzahlver ringerung der Maschine verlängert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Meß- bzw. Schaltsignal des Sauerstoffsensors (14) im wesentlichen bei einer Veränderung des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses geliefert wird und das in dem ROM-Speicher (56) für jede vorgegebene Drehzahl und vorgegebene Last der Brennkraftmaschine gespeicherte nominelle Mischungsverhältnis sich ableitet aus dem Produkt des so vorbestimmten Wertes dieses Schaltsignals, eines auf ein bevorzugtes Mischungsver hältnis bei jeder vorgegebenen Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine bezogenen, von 0 bis 2 reichenden Korrekturfaktors und des für eine stattgefundene Abwei chung bzw. Änderung des Mischungsverhältnisses bestimmten Korrekturfaktors.