DE3133911C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Luft/Kraft­ stoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff-Gemisches auf einen Wert, bei dem die Maschine eine optimale Leistung abgibt, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-OS 25 07 055 ist ein Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine auf unter den jeweils gegebenen Betriebs­ bedingungen maximale Leistung bzw. minimalen Kraftstoffver­ brauch durch oszillierendes Verändern von Maschinenvariablen und Abtastung der sich dadurch ergebenden relativen Verände­ rung der Maschinenfunktionen, beispielsweise der Kurbelwellen­ reaktion, und entsprechendem Nachführen des Schwingungsmittel­ punktes der Maschinenvariablen in Abhängigkeit zu einem durch­ geführten Vergleich bekannt, wobei die oszillierende Verände­ rung der jeweiligen Maschinenvariablen mit zur Maschinendreh­ zahl synchronen Modulationsfrequenz erfolgt und zur optimalen Einstellung der Maschinenvariablen die Kurbelwellenbeschleu­ nigungsänderung verwendet wird. Hierbei wird eine soeben beendete Umlaufzeit mit der vorhergehenden Umlaufzeit der Kurbel­ welle anhand der Spannung von zwei Kondensatoren verglichen, die einen Impuls erhalten. Ergibt sich ein Differenzstromfluß in der einen oder anderen Richtung, so wird dieser zu propor­ tionalen Spannungen umgewandelt, die bei ihrer Übergabe an die nächste Stufe noch einem Differenziervorgang unterworfen werden. Dabei erhält man einmal am Ausgang einer Vergleichsschaltung eine Aussage über das Vorzeichen der Änderung zweier aufeinander­ folgender Umlaufzeiten der Kurbelwelle und zum anderen können aufgrund einer doppelten Differenzierung alle Störeinflüsse einschließlich der gleichförmigen Beschleunigungen oder Ver­ zögerungen herausgefiltert werden, so daß eine Auswertschaltung ausschließlich auf die auf die Modulation zurückzuführende Beschleunigungsänderung der Kurbelwelle reagiert. Dieses Verfahren ist durch den Differenzierschritt relativ umständlich.

Aus der US-PS 40 26 251 ist ein Verfahren zum Regeln des Betriebs einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei periodisch über jeweils ein vorbestimmtes Zeitintervall der Zündzeitpunkt vor- und zurückgestellt, oder das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf magerer oder fetter eingestellt wird, während die Drehzahl der Maschine wiedergebende Impulse während dieser Zeitintervalle gezählt werden und durch Differenzbildung festgestellt wird, ob bei Änderung des zuvor erwähnten Betriebsparameters in der einen oder anderen Richtung eine Maximierung der Maschinenleistung erreicht wird. Wird eine Differenz bzw. ein Leistungsabfall oder eine Leistungssteigerung festgestellt, so wird eine Drehzahlsteuereinrichtung so angesteuert, daß der Betrieb der Maschine in Richtung auf einen Differenzwert Null bzw. maximale Leistung verändert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß auf einfache Weise festgestellt werden kann, ob eine Laständerung des Betriebs vorliegt, um bei einer solchen Laständerung den Regelvorgang zu unterbrechen. Ferner soll eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen werden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale in den Ansprüchen 1 und 2 bzw. im Anspruch 4 gelöst. Die Entscheidung über die Richtung der Korrektur des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt danach aufgrund eines Vergleiches zwischen zwei von drei oder mehr Daten an drei oder mehr Punkten, so daß eine fehlerhafte Entscheidung aufgrund einer Änderung in der Dreh­ zahl, die durch eine Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs hervorgerufen wird, entfällt, ohne daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1A schematisch den Aufbau einer Vor­ richtung zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des Verfahrens zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses,

Fig. 1B den Aufbau des Computers bei der in Fig. 1A dargestellten Vorrichtung,

Fig. 2 die Kennlinie der Beziehung zwischen der Breite des Kraftstoff­ einspritzimpulses und der Kraft­ stoffeinspritzmenge,

Fig. 3 das Flußdiagramm eines Beispiels der Arbeitsabfolge der in Fig. 1 dargestellten Computerschaltung,

Fig. 4 eine Tabelle, die bei der Arbeits­ abfolge verwandt wird, die im Flußdiagramm von Fig. 3 darge­ stellt ist,

Fig. 5 die Kennlinie der Änderungen der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der gezählten Anzahl von Taktimpulsen, entsprechend der eingespritzten Kraftstoffmenge,

Fig. 6 die Änderungen der zu regelnden Größen gegenüber der Zeit bei der in Fig. 3 dargestellten Arbeits­ abfolge,

Fig. 7 das Flußdiagramm eines Beispiels der Arbeitsabfolge der in Fig. 1 dargestellten Computerschaltung, und

Fig. 8 die Änderungen der zu steuernden Größen gegenüber der Zeit bei der in Fig. 7 dargestellten Arbeitsabfolge.

Eine Vorrichtung zum Regeln ist schematisch in Fig. 1A dargestellt. Der von einem der Kraftstoffeinspritzventile 51 bis 56 zu­ geführten Kraftstoff wird mit Luft gemischt, die von einem Ansaugkrümmer 2 zugeführt wird. Die Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 wird durch einen Dreh­ winkelsensor 4 aufgenommen, während der Ansaugdruck von einem Drucksensor 3 aufgenommen wird. Wenn an den Wicklungen der Kraftstoffeinspritzventile 51 bis 56 ein Kraftstoffeinspritzimpuls liegt, wird das Einspritzventil geöffnet und der Kraftstoff eingespritzt. Ein Computer 6 nimmt die Signale des Drucksensors 3 und des Drehwinkel­ sensors 4 auf, berechnet die optimale einzuspritzende Kraft­ stoffmenge und liefert ein Ausgangssignal entsprechend der optimalen Kraftstoffmenge den Einspritz­ ventilen 51 bis 56. Der Computer 6 wird über Versorgungs­ schaltungen 605 und 606 betrieben, die über eine Batterie 7 im Fahrzeug mit Energie versorgt werden. Als Computer 6 kann ein Mikrocomputer verwandt werden.

Im Computer 6 wird die Grundimpulsbreite des Kraftstoffein­ spritzimpulses hauptsächlich auf der Grundlage der Signale des Drucksensors 3 und des Drehwinkelsensors 4 berechnet und eine Korrekturimpulsbreite dieser berechneten Grund­ impulsbreite zuaddiert, um eine Kraftstoffeinspritzimpuls­ breite zu erhalten. Signale mit dieser Kraftstoffeinspritz­ impulsbreite werden den Einspritzventilen 51 bis 56 geliefert. Die Einspritzventile 51 bis 56 werden über die Signale des Drehwinkelsensors 4 synchron mit der Drehung der Kurbelwelle betätigt, um den Kraftstoff periodisch einzuspritzen.

Der Aufbau des Computers 6 ist in Fig. 1B dargestellt. Die Computerschaltung 6 umfaßt eine zentrale Datenverarbeitungs­ einheit (CPU) 600, eine gemeinsame Sammelleitung 613, einen Zeitgeber 611, einen Unterbrechnungssteuerteil 602, einen Drehwinkelzähler 601, einen Digitalsignalempfänger 603, einen Analogsignalempfänger 604, einen Eingangsteil 612, an dem die Signale des Drehwinkelsensors 4 und des Drucksensors 3 liegen, einen Speicher 607 mit direktem Zugriff, einen Fest­ speicher 608, einen Zähler 609 zum Steuern des Zeitpunktes der Kraftstoffeinspritzung, der Register aufweist, und einen Leistungsverstärker 610, der die Signale zum Betätigen der elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventile 51 bis 56 erzeugt. Energieversorgungsschaltungen 605 und 606 werden von der Batterie 7 mit Energie versorgt und liefern die Energieversorgung des Speichers mit direktem Zugriff und der anderen Baueinheiten der Computerschaltung 6. Der Zündschalter 71 ist zwischen der Batterie 7 und der Energieversor­ gungsschaltung 606 vorgesehen.

Die Beziehung zwischen der Breite der Kraftstoffeinspritzimpulse und der eingespritzten Kraftstoffmenge ist in Form einer Kenn­ linie in Fig. 2 dargestellt. Wenn die Breite T der Ausgangs­ impulse vom Computer 6 zunimmt, nimmt die Menge J des ein­ gespritzten Kraftstoffes linear zu. In Fig. 2 ist die Impulsbreite, die der Verzögerungs­ zeit des Öffnens oder Schließens des Einspritzventiles ent­ spricht, mit Tv bezeichnet, und der effektive Bereich der Impulsbreite zum Steuern des Einspritzventiles ist mit Te bezeichnet.

Ein Beispiel der Arbeitsabfolge in der Computerschaltung 6 ist in einem Arbeitsflußdiagramm in Fig. 3 und in einer Tabelle in Fig. 4 dargestellt. Die folgende Beschreibung geht von der Annahme aus, daß ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis für optimale Leistung bei einem absoluten Ansaugleitungs­ druck von wenigstens 610 mm Hg erforderlich ist.

Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnis

Wenn die Brennkraftmaschine 1 angelassen wird, beginnt das Programm mit dem Programmschritt S 1 und es wird der Wert eines Zählers zum Zählen der Anzahl Z der Einspritzungen auf Null gesetzt. Im Arbeitsschritt S 2 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm durch den Drehwinkelsensor 4 und den Ansaugdrucksensor 3 aufgenommen. Im Arbeitsschritt S 3 wird die Grundimpulsbreite Tm, die für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis bei optimaler Leistung notwendig ist, aus der Drehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm berechnet. Im Arbeitsschritt S 4 werden Daten der Korrekturimpulsbreiten Δ T(p,r) entsprechend der vorliegenden Drehzahl Ne und entsprechend dem Ansaugdruck Pm von der Tabelle in Fig. 4 ausgelesen. Die in Fig. 4 dar­ gestellten Daten werden in einem permanent an die Batterie angeschlossen Speicher im Computer 6 gespeichert, wobei in diesem Speicher die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm in bestimmten Inter­ vallen geteilt und die Daten der Korrekturimpulsbreite Δ T(p,r) als Lerndaten gespeichert werden.

Im Arbeitsschritt S 5 werden zu der Grundimpulsbreite Tm die Korrekturimpulsbreite Δ T(p,r) und die Verzögerungszeit Tv des Öffnens und Schließens des Einspritzventils in der Beziehung zwischen der Impulsbreite und der eingespritzten Kraftstoffmenge, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, addiert. Im Arbeitsschritt S 6 wird ein Signal an die Einspritzventile 51 bis 56 mit einer Impulsbreite T an einem bestimmten Kurbelwellenwinkel übertragen. Im Arbeitsschritt S 7 wird die Einspritzanzahl Z um eins erhöht und im Arbeitsschritt S 8 zweigt der Programmablauf zum negativen Zweig NEIN ab, bis die Einspritzanzahl Z auf die vorbestimmte Einspritzanzahl K erhöht ist, indem die Arbeitsschritte S 2 bis S 8 wiederholt werden. Bei einer 4-Zylinder-Brennkraftmaschine wird der Kraftstoff immer dann eingespritzt, wenn die Maschine eine Umdrehung ausgeführt hat. Die addierte Anzahl der Umdrehung kann daher dadurch erhalten werden, daß die Kraftstoffeinspritzanzahl gezählt wird.

Es sei im folgenden angenommen, daß die vorbestimmte Ein­ spritzanzahl K gleich 4 ist. Wenn im Schritt S 8 die Ein­ spritzanzahl Z gleich K wird, zweigt das Diagramm zum positiven Entscheidungszweig JA ab, und im Schritt S 9 wird ein Zählwert Nb von über eine Dauer entsprechend der Zahl K der Einspritzungen gezählten Taktimpulsen einer vorbestimmten Frequenz gespeichert. Nb entspricht dem Zeitintervall, in dem ein K Einspritzungen entsprechender Drehwinkel durchlaufen wurde. Im Arbeitsschritt S 10 wird die Ein­ spritzanzahl Z auf Null gesetzt. Die Arbeitsschritte S 2 bis S 10 sind die Grundarbeitsschritte (BS).

Arbeitsschritte zur Verminderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (Gemischanreicherung; RS)

Im Arbeitsschritt S 11 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm wie im obenerwähnten Schritt S 2 aufgenommen, und im Arbeitsschritt S 12 wird die Grundimpulsbreite Tm berechnet. Im Arbeitsschritt S 13 werden die Korrektur­ impulsbreiten Δ T(p,r) entsprechend der vorliegenden Drehzahl­ Ne und dem vorliegenden Ansaugdruck Pm aus der Tabelle im Speicher ausgelesen.

Im Arbeitsschritt S 14 wird die Impulsbreite Δ t₁ berechnet, die notwendig ist, um ein Verhältnis zu erzeugen, das etwas fetter als das Grundverhältnis ist. Diese Impulsbreite Δ t₁ wird nach der folgenden Gleichung berechnet, so daß über dem gesamten Arbeits­ bereich der Brennkraftmaschine die Änderungsgeschwindigkeit des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gleich ist:

Δ t₁ = [T _m + Δ T(p,r)]×α

wobei α eine Konstante kleiner als 1,0 ist, die gewöhnlich im Bereich von 0,02 bis 0,04 liegt.

Im Arbeitsschritt S 15 werden die Grundimpulsbreite Tm, die Korrekturimpulsbreite Δ T(p,r), der Wert Δ t₁, der im Arbeitsschritt S 14 berechnet wurde, und der Korrekturwert Tv zur Kompensation der Einspritzverzögerung addiert. Im Arbeitsschritt S 16 wird ein Signal, das der Impulsbreite ent­ spricht, den Einspritzventilen 51 bis 56 zugeführt.

In den Arbeitsschritten S 17 und S 18 werden in ähnlicher Weise dieselben Arbeitsvorgänge durchgeführt, wie es in den Schritten S 7 und S 8 der Fall war. Die Arbeitsschritte S 11 bis S 18 werden K-mal wiederholt. Im Arbeitsschritt S 19 wird die Anzahl Nr der über die Dauer von K Einspritzungen gezählten Taktimpulse gespeichert. Nr entspricht dem Zeitintervall in dem ein K Einspritzungen entsprechender Drehwinkel durchlaufen wurde. Im Arbeitsschritt 20 wird die Einspritzanzahl Z auf Null gesetzt.

Arbeitsschritte zur Erhöhung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (Gemischabmagerung; LS)

Im Arbeitsschritt S 21 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm, wie in den Schritten S 2 und S 11 aufgenommen und im Arbeitsschritt S 22 wird die Grundimpulsbreite Tm berechnet. Im Arbeitsschritt S 23 wird die Korrekturimpuls­ breite Δ T(p,r), die der vorliegenden Drehzahl Ne und dem vorliegenden Ansaugdruck Pm entspricht, aus der Tabelle im Speicher ausgelesen.

Im Arbeitsschritt S 24 wird eine Impulsbreite Δ t₂ berechnet, die notwendig ist, um ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erzeugen, das etwas magerer als das Grundverhältnis ist. Wie im Fall der Berechnung von Δ t₁ wird Δ t₂ nach der folgenden Gleichung berechnet:

Δ t₂ = [T _m + Δ T(p,r)]×α

wobei α eine Konstante kleiner als 1,0 ist, die gewöhnlich im Bereich von 0,02 bis 0,04 liegt.

Im Arbeitsschritt S 25 werden die Grundimpulsbreite Tm, die Korrekturimpulsbreite Δ T(p,r) und der Korrekturwert Tv zum Kompensieren der Verzögerung des Einspritzventils addiert und es wird Δ t₂ von der Summe abgezogen. Es wird die folgenden Rechenoperation durchgeführt:

T _l = T _m + Δ T(p,r)-Δ t₂ + T _v

Im Arbeitsschritt S 26 wird ein Signal, das der Impulsbreite entspricht, an die Einspritzventile 51 bis 56 gegeben. In den Arbeitsschritten S 27 und S 28 werden dieselben Arbeitsvor­ gänge wie bei den oben beschriebenen Schritten S 7 und S 8 in ähnlicher Weise durchgeführt. Die Schritte S 21 bis S 28 werden K-mal wiederholt. Im Schritt S 29 wird der Zählwert Nl der Taktimpulse für K Einspritzungen im Speicher gespeichert. Nl gibt das Zeitintervall wieder, in dem ein K Einspritzungen entsprechender Drehwinkel durchlaufen wurde, im Schritt S 30 wird die Einspritzanzahl Z auf Null gesetzt.

Vergleich und Bestimmung

In den Arbeitsschritten S 31 und S 32 werden die Zeitinter­ valle Nb, Nr und Nl, die in den Arbeitsschritten S 9, S 19 und S 29 erhalten wurden, miteinander verglichen. Zur Erleichterung des Verständnisses dieses Vergleiches sind die Änderungskennlinien der Drehzahl C/N der Brennkraftmaschine und des Zählwertes N der Taktimpulse gegenüber der einge­ spritzten Kraftstoffmenge J in Fig. 5 dargestellt. Wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge geändert wird, während die angesaugte Luftmenge konstant bleibt, und berücksichtigt wird, daß die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge, die die maximale Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine liefert, gleich Qm ist, während die vorliegende eingespritzte Kraftstoff­ menge auf der mageren Seite der optimalen Kraft­ stoffmenge Qm liegt, ergibt sich, daß die einzuspritzende Kraftstoffmenge, die dann erhalten wird, wenn das Einspritz­ ventil mit der Impulsbreite T betrieben wird, gleich Qb ist, der Zählwert der Taktimpulse gleich Nb ist und die Drehzahl (1/min) gleich C/Nb ist, wobei C eine Konstante ist. Wenn das Einspritzventil mit der Impulsbreite Tr betrieben wird, ist die eingespritzte Kraftstoffmenge gleich Qr, der Zählwert der Taktimpulse gleich Nr und die Drehzahl gleich C/Nr. Wenn das Einspritzventil mit der Impulsbreite Tl betrieben wird, ist die eingespritzte Kraft­ stoffmenge gleich Ql, der Zählwert der Taktimpulse gleich Nl und die Drehzahl gleich C/Nl. Wenn diese Drehzahlen verglichen werden, ergibt sich die Beziehnung C/Nl<C/Nb<C/Nr. Wenn die Zeitintervalle verglichen werden, ergibt sich die Beziehung Nr<Nb<Nl. Wenn somit die Beziehung Nr<Nb<Nl besteht, wird bestätigt, daß das Grundverhältnis auf der mageren Seite des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses für die optimale Leistung liegt und das Programm geht vom Arbeitsschritt S 31 auf den Schritt S 33 über, wobei das Verhältnis zur fetteren Seite bewegt wird.

In den Arbeitsschritten S 33 und S 34 wird die Rechenoperation des Impulsbreitenkorrekturwertes Δ T(p,r) durchgeführt. Der Korrekturwert Δ T(p,r), der dem jeweils vorliegenden Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine, nämlich der Drehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm, entspricht, wird von der entspre­ chenden Adresse in der Tabelle im Festspeicherbereich ausge­ lesen, wobei ein Änderungswert Δ t₃ zuaddiert oder abgezogen wird, und der Wert Δ T(p,r) nach der Rechenoperation an die entsprechende Adresse des Speichers geschrieben wird. Die im Speicher gespeicherte Tabelle ist in Fig. 4 dargestellt, wobei die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm in vorbestimmte Intervalle unterteilt sind, und Δ T(p,r) gespeichert wird.

Im Schritt S 33 wird der Änderungswert Δ t₃ zum Korrekturwert Δ T(p,r) zuaddiert, so daß ein Wert nahe der optimalen Kraft­ stoffmenge Qm erhalten wird.

Wenn die Beziehung der obigen Gleichung nicht erfüllt ist, geht das Programm vom Schritt S 31 zum Schritt S 32 über. Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge wesentlich größer als die optimale Kraftstoffeinspritzmenge ist, und keine Änderung im Betriebszustand der Brennkraftmaschine auftritt, dann ergibt sich die Beziehung C/Nr<C/Nb<C/Nl bezüglich der Drehzahl, und wenn die Zeitintervalle verglichen werden, ergibt sich die Beziehung Nl<Nb<Nr. Wenn daher die Beziehung Nl<Nb<Nr erfüllt ist, zeigt sich, daß das Grund­ verhältnis auf der fetten Seite des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses für die optimale Leistung liegt, so daß das Programm vom Schritt S 32 auf den Schritt S 34 übergeht, Δ t₃ vom Korrekturwert Δ T(p,r) abgezogen wird und das Ergebnis an der entsprechenden Adresse des Speichers gespeichert wird.

Wenn weder die Beziehung Nr<Nb<Nl noch die Beziehung Nl<Nb<Nr erfüllt ist, wird Δ T(p,r) nicht geändert. Wenn beispielsweise der Betriebszustand der Brennkraftmaschine sich bei einem Übergang ändert und die Maschine mit einer Impulsbreite T der Grundarbeitsschritte, einer Impulsbreite Tr der Arbeitsschritte für fettes Gemisch und einer Impulsbreite Tl der Arbeitsschritte für mageres Gemisch zum Zeitpunkt einer Beschleunigung arbeitet, ist die Änderung der Drehzahl aufgrund einer Änderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses viel kleiner als die durch eine Beschleunigung hervorgerufene Änderung der Drehzahl und es nimmt die Drehzahl allmählich zu. Dementsprechend wird die Beziehung C/Nb<C/Nr<C/Nl erfüllt, so daß die Beziehung Nl<Nr<Nb erfüllt wird. Es wird daher weder die Bedingung des Schrittes S 31 noch die Bedingung des Schrittes S 32 erfüllt, so daß das Programm auf den Schritt S 35 übergeht und im Wert Δ T(p,r) keine Änderung erfolgt. Bei einer Verzöge­ rung oder bei einer Steigung erfolgt in ähnlicher Weise keine Änderung des Wertes Δ T(p,r). Bei der optimalen Ein­ spritzmenge sind weiterhin die Beziehungen C/Nl<C/Nb, C/Nr<C/Nb, Nb<Nl und Nb<Nr erfüllt, und es erfolgt keine Änderung des Wertes Δ T(p,r), so daß der Arbeitsvorgang so erfolgt, daß die optimale einzuspritzende Kraftstoffmenge bei­ behalten wird.

Wenn die Arbeitsschritte S 33, S 34 oder S 35 vollendet sind, kehrt das Programm wieder zum Schritt S 2 zurück und es wird der oben beschriebene Arbeitsablauf wiederholt. Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß bei dem Ver­ fahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses, das durch das Arbeitsflußdiagramm in Fig. 3 dargestellt ist, drei Verhältnisse gewählt werden, und daß durch einen Vergleich der Intervalle, die dann erhalten werden, wenn die Brennkraftmaschine mit diesen drei Luft/Kraftstoff- Verhältnissen betrieben wird, das Verhältnis auf jenes für die optimale Leistung geregelt wird.

Die Änderungen der jeweiligen, durch den Arbeitsablauf in Fig. 3 gesteuerten Werte mit Ablauf der Zeit sind in Fig. 6 dargestellt, in der auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Drehzahl Ne, die Impulsbreite T, die Taktimpulse N und die Einspritzanzahl Z aufgetragen sind. In Fig. 6 ist der Wert K gleich 4 und es sind die Grundarbeits­ schritte und die Arbeitsschritte für fettes und mageres Gemisch jeweils mit BS, RS und LS bezeichnet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Arbeitsabfolge im Computer 6 ist im Flußdiagramm von Fig. 7 dargestellt. Wenn die Brennkraftmaschine angelassen wird, wird die Einspritz­ anzahl Z im Schritt S′ 1 auf Null gesetzt. Im Schritt S′ 2 werden die Drehzahl Ne und der Ansaugdruck Pm durch den Drehwinkelsensor und den Drucksensor aufgenommen. Im Schritt S′ 3 wird die Grundimpulsbreite, die zum Bestimmen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses notwendig ist, aus der Drehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm berechnet. Im Schritt S′ 4 wird die Korrekturimpulsbreite Δ T(p,r) entsprechend der gerade vorliegenden Drehzahl Ne und dem vorliegenden Ansaug­ druck Pm aus der Tabelle in Fig. 4 im Speicher ausgelesen.

Im Schritt S′ 5 wird die Impulsbreite Δ t₁ zum Erzeugen des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses berechnet, das etwas fetter als das Grundverhältnis mit einer Impulsbreite ist, die Entsprechend T _m+Δ T(p,r)+T _v bestimmt ist. Wie im Fall des Flußdiagrammes von Fig. 3 wird diese Impulsbreite nach der folgenden Gleichung berechnet:

Δ t₁ = [T _m + Δ T(p,r)]×α

wobei α eine Konstante ist.

Im Schritt S′ 6 wird die Impulsbreite Tr der Arbeits­ schritte für fettes Gemisch dadurch erhalten, daß die Grundimpulsbreite Tm, der Korrekturwert Δ T(p,r), die Impulsbreite Δ t₁ zum Erzeugen eines etwas fetten Verhältnisses und der Korrekturwert Tv zum Kompensieren der Verzögerung des Ein­ spritzventils addiert werden. Im Schritt S′ 7 wird die Impulsbreite Tr an die Einspritzventile gegeben.

Im Schritt S′ 8 wird die Einspritzfrequenz Z um eins erhöht und im Schritt S′ 9 zweigt das Programm zum negativen Zweig NEIN ab und es werden die Schritte S′ 2 bis S′ 9 in einer Schleife durchlaufen, bis die Einspritzfrequenz Z auf den vorbe­ stimmten Wert erhöht ist. Bei einer 4-Zylinder-Brennkraft­ maschine erfolgt die Einspritzung alle 180° des Kurbelwellen­ winkels und es kann die Drehzahl durch das Zählen der Einspritzungen erhalten werden. Wenn die Ein­ spritzfrequenz auf den vorbestimmten Wert K zugenommen hat, zweigt das Programm zum positiven Zweig JA und zum Schritt S′ 10 ab.

Im Schritt S′ 10 wird die Information darüber gespeichert, ob der vorliegende Schritt ein Schritt in Richtung fettes oder mageres Gemisch ist. X ist gleich 1 im Falle eines fetten und gleich 0 im Falle eines mageren Gemisches. Da beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der Schritt ein Schritt für fettes Gemisch ist, ist X gleich 1. Im Schritt S′ 11 wird der Zählwert Nr der Taktimpulse konstanter Frequenz über die Dauer von K Ein­ spritzungen gespeichert.

In den Schritten S′ 12 und S′ 13 werden die letzten vier Intervalle einschließlich des vorliegenden Zeitintervalls Nr des Anreicherungsschrittes miteinander verglichen. D. h. im einzelnen, daß das Zeitintervall Nr des vorliegenden Anreicherungsschrittes, nämlich das Zeitintervall mit der Impulsbreite Tr in Fig. 6, das Zeitintervall Nl, das der Impulsbreite Tl des letzten Abmagerungsschrittes entspricht, das Zeitintervall Nr-1, das der Impulsbreite Tr-1 des vorhergehenden Anreicherungsschrittes entspricht, und das Zeitintervall Nl-1, das der Impulsbreite Tl-1 des vorletzten Abmagerungsschrittes entspricht, miteinander verglichen werden.

Wenn dieser Vergleich im Schritt S′ 12 bestätigt, daß die Beziehung Nl-1<Nr-1<Nl<Nr erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S′ 16 über. D. h. im einzelnen, daß - wenn die Drehzahl bei einem Anreicherungs­ schritt zunimmt und bei einem Abmagerungs­ schritt abnimmt - die Drehzahl dadurch erhöht wird, daß die Kraftstoffmenge erhöht wird und die Ausgangsleistung zu­ nimmt. In den Schritten S′ 14 und S′ 16 erfolgt die Berech­ nung des Impulsbreiten-Korrekturwertes Δ T(p,r).

Wenn das Programm vom Schritt S′ 12 auf den Schritt S′ 16 über­ gegangen ist, wird die Kraftstoffmenge nahe an die optimale Kraftstoffmenge durch ein Zuaddieren eines Änderungswertes Δ t₃ zum Impulsbreiten-Korrekturwert Δ T(p,r) gebracht.

Wenn die Beziehung Nl-1<Nr-1<Nl<Nr im Schritt S′ 12 nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S′ 13 über. Diese Beziehung ist z. B. dann nicht erfüllt, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge viel größer als die optimale Einspritzmenge ist und sich der Lastzustand der Brenn­ kraftmaschine nicht geändert hat. In diesem Fall gilt die Beziehung Nl<Nr-1<Nl<Nr und das Programm geht auf den Schritt S′ 14 über. Im Schritt S′ 14 wird Δ t₃ von dem gespeicherten Impulsbreiten-Korrekturwert Δ T(p,r) entsprechend dem Betriebszustand subtrahiert und das Ergebnis wird gespeichert. Die Einspritzmenge wird daher um einen Betrag verringert, der der Impulsbreite Δ t₃ entspricht, und die eingespritze Kraftstoffmenge wird nahe an die optimale Kraftstoffmenge Qm gebracht.

Wenn die Beziehung Nl-1<Nr-1<Nl<Nr (S′ 12) und die Beziehung Nl-1<Nr-1<Nl<Nr (S′ 13) nicht erfüllt sind, geht das Programm auf den Schritt S′ 15 über und es erfolgt keine Änderung des Impuls­ breiten-Korrekturwertes Δ T(p,r). Wenn sich beispielsweise der Lastzustand der Brennkraftmaschine ändert, ist die Änderung der Drehzahl aufgrund einer leichten Änderung des Luft/Kraftstoff- Verhältnisses zu einem fetten oder mageren Gemisch im Zeitpunkt einer Beschleunigung viel kleiner als die Änderung der Drehzahl, die durch die Beschleunigung hervorge­ rufen wird. In diesem Fall gilt dementsprechend die Beziehung Nl-1<Nr-1<Nl<Nr und es sind die Bestimmungsbedingungen an den Schritten S′ 12 und S′ 13 nicht erfüllt, so daß das Programm zum Schritt S′ 15 übergeht und keine Änderung des Impulsbreiten-Korrekturwertes Δ T(p,r) erfolgt. Bei einer Verzögerung der Brennkraftmaschine oder bei einem Gefälle oder einer Steigung erfolgt weiterhin keine Änderung dieses Wertes. Wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge gleich der optimalen Kraftstoffmenge ist, erfolgt keine Änderung. In diesem Fall gilt die Beziehung Nl-1=Nr-1= Nl=Nr und die Regelung erfolgt derart, daß die optimale Einspritzung beibehalten wird.

Wenn die Programmschritte S′ 14, S′ 15 oder S′ 16 vollendet sind, geht das Programm auf den Schritt S′ 17 über und es wird die Einspritzanzahl Z auf Null gesetzt. Im Schritt S′ 18 wird bestimmt, ob der vorliegende Schritt ein Anreicherungsschritt (X=1) oder ein Abmagerungsschritt (X=0) ist. Wenn der vor­ liegende Schritt ein Anreicherungsschritt ist, geht das Programm auf den Schritt S′ 19 über, und wenn der vorliegende Schritt ein Abmagerungsschritt ist, geht das Programm auf den Schritt S′ 2 über. Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß dann, wenn die Anreicherungsschritte S′ 2 bis S′ 11 vollendet sind, X=1 wird und das Programm zum positiven Zweig JA am Schritt S′ 18 abzweigt, um auf den Schritt S′ 19 überzugehen. Dieselbe Be­ rechnung wie an den Schritten S′ 2 bis S′ 5 erfolgt in den Schritten S′ 19 bis S′ 22.

Da der Schritt S′ 23 in einer Schleife der Abmagerungsschritte liegt, wird in ihm der Rechenvorgang

T _l = T _m + T(p,r) - Δ t₁ + T _v

ausgeführt und es wird ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzeugt, das entsprechend der um Δ t₁ kleineren Impuls­ breite etwas magerer als das Grundverhältnis (T _m+Δ T(p,r)+T _v) ist. An den Schritten S′ 24 und S′ 25 erfolgt dieselbe Berechnung wie an den Schritten S′ 8 und S′ 9 und die Schritte S′ 19 bis S′ 26 werden in einer Schleife durchlaufen, bis die Einspritzanzahl Z auf den vorbe­ stimmten Wert K zugenommen hat. Wenn die Einspritzanzahl Z am Schritt S′ 26 auf K zugenommen hat, geht das Programm zum Schritt S′ 27 über und es wird X=0 gesetzt, um die Tat­ sache zu speichern, daß der vorliegende Zustand der Zustand der Abmagerungsschritte ist.

Im Schritt S′ 28 wird der Zählwert Nl der Taktimpulse konstanter Frequenz über die Dauer von K Einspritzungen entsprechend einem Zeitintervall gespeichert. An den Schritten S′ 29 und S′ 30 werden die letzten vier Zeitintervalle ein­ schließlich des Zeitintervalls Nl des vorliegenden Abmagerunsschrittes miteinander verglichen, wie es bei den Schritten S′ 12 und S′ 13 der Fall war. Wenn die Beziehung Nr-1<Nl-1<Nr<Nl am Schritt S′ 29 erfüllt ist, wird die Drehzahl erhöht, indem die Kraftstoffmenge erhöht wird, so daß die Maschinenausgangsleistung zunimmt. Dementsprechend geht das Programm auf den Schritt S′ 16 über und es wird Δ t₃ dem Impulsbreiten-Korrekturwert Δ T(p,r) zuaddiert. Wenn die Beziehung Nr-1<Nl-1<Nr<Nl am Schritt S′ 29 nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S′ 30 über und es wird beurteilt, ob die Beziehung Nr-1<Nl-1<Nr<Nl erfüllt ist oder nicht.

Die Beziehung Nr-1<Nl-1<Nr<Nl ist dann erfüllt, wenn das vorliegende Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf der fetten Seite des Verhältnisses für die optimale Leistung liegt und der Lastzustand der Brennkraft­ maschine beibehalten wird, d. h., daß der Betrieb stationär ist. In diesem Fall geht das Programm auf den Schritt S′ 14 über und es wird der Impulsbreiten-Korrektur­ wert Δ T(p,r) nach einer Substraktion von Δ t₃ gespeichert. Wenn die Beziehung Nr-1<Nl-1<Nr<Nl (S′ 29) und Nr-1<Nl-1<Nr<Nl (S′ 30) nicht erfüllt ist, geht das Programm auf den Schritt S′ 15 über und es erfolgt keine Änderung des Impulsbreiten-Korrekturwertes Δ T(p,r).

Wenn die Schritte S′ 14, S′ 15 oder S′ 16 vollendet sind, wird die Einspritzanzahl am Schritt S′ 17 auf Null gesetzt und es wird am Schritt S′ 18 bestimmt, ob der vorliegende Schritt ein Anreicherungsschritt (X=1) oder ein Abmagerungschritt (X=0) ist. Da der vorliegende Schritt ein Abmagerungsschritt ist, zweigt das Programm zum negativen Zweig NEIN ab und das Programm kehrt zum Schritt S′ 2 zurück, so daß die Steuerung des Anreicherungsschrittes beginnt.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß bei dem Regelverfahren für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das durch das Arbeitsfluß­ diagramm in Fig. 7 dargestellt ist, zwei Verhältnisse gewählt werden, und daß durch einen Vergleich der Zeitintervalle, die dann erhalten werden, wenn die Brennkraft­ maschine mit vier Verhältnissen betrieben worden ist, das Luft/Kraftstoff-Verhältnis auf jenes für die optimale Leistung geregelt wird.

Die Änderungen der jeweils zu regelnden Größen bei der Arbeitsabfolge in Fig. 7 über die Zeit sind in Fig. 8 dargestellt.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen wird die Dreh­ zahl bei einem Anreicherungs­ schritt verglichen mit der Drehzahl bei einem Abmagerungsschritt. Das Beurteilungsverfahren ist nicht auf die Drehzahl beschränkt. Die Beurteilung kann auch z. B. auf der Basis von Drehmomentsignalen erfolgen.

Bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erfolgte die Berechnung der Kraftstoffmenge auf der Grundlage des Ansaugdruckes und der Drehzahl und es wurde gleichfalls die Tabelle für die Korrekturimpulsbreite Δ T(p,r) auf der Grundlage des Ansaugdruckes und der Drehzahl gebildet. Beispielsweise kann die Menge an angesaugter Luft durch einen Luftmengensensor aufgenommen werden, der stromaufwärts des Drosselventils angeordnet ist, und es kann die Tabelle für den Impulsbreiten-Korrekturwert Δ T(p,r) auf der Grundlage nur der angesaugten Luftmenge oder auf der Grundlage der angesaugten Luftmenge in einer Kombination mit der Drehzahl gebildet werden.

Claims (7)

1. Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff- Gemisches auf einen Wert, bei dem die Maschine eine optimale Leistung abgibt, mit folgenden Schritten:

• - Bestimmen eines Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)) in Abhängigkeit von den Lastzustand der Maschine wiedergegebenden Parametern (Ne, Pm),
• - Bestimmen eines gegenüber dem Grund-Luft/Kraftstoff- Verhältnis (T _m+Δ T(p,r)) geringfügig verminderten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)+Δ t₁) und eines gegenüber dem Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses geringfügig erhöhten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)-Δ t₂,
• - Betreiben der Maschine mit dem Grund-Luft/Kraftstoff- Verhältnis, dem verminderten und dem erhöhten Luft/Kraft­ stoff-Verhältnis jeweils für die Dauer eines Zeitin­ tervalls, das einem vorgegeben Wert (Anzahl K der Einspritzungen) entspricht.
• - Aufnehmen von einer Ausgangsgröße (Drehzahl, Dreh­ moment) der Maschine abhängigen Daten (Nb, Nr, Nl) jeweils für die Dauer des dem vorgegebenen Wert (K) ent­ sprechenden Zeitintervalls für jedes der drei unter­ schiedlichen Luft/Kraftstoff-Verhältnisse,
• - Vergleichen der aufgenommenen Daten (Nb, Nr, Nl) mit­ einander und Feststellen, ob der dem Grund/Luft/ Kraftstoff-Verhältnis entsprechende Datenwert (Nb) zwischen den dem verminderten und dem erhöhten Luft/ Kraftstoff-Verhältnis entsprechenden Datenwerten (Nr, Nl) liegt, (Nr<Nb<Nl; Nr<Nb<Nl),
• - Korrigieren des Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)) um einen vorgegebenen Betrag (Δ t₃) in der Richtung einer Annäherung an das der optimalen Leistung entsprechende Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur dann, wenn die vorangegangene Feststellung positiv gewesen ist.

2. Verfahren zum Regeln des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Kraftstoff- Gemisches auf einen Wert, bei dem die Maschine eine optimale Leistung abgibt, mit folgenden Schritten:

• - Bestimmen eines Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)) in Abhängigkeit von den Lastzustand der Maschine wiedergegebenen Parametern (Ne, Pm),
• - Bestimmen eines gegenüber dem Grund-Luft/Kraftstoff- Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)) geringfügig verminderten Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)+Δ t₁) und eines gegenüber dem Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses gering­ fügig erhöhten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)-Δ t₁),
• - Betreiben der Maschine in abwechselnder Folge mit dem verminderten und dem erhöhten Luft/Kraftstoff-Verhältnis jeweils für die Dauer eines Zeitintervalls, das einem vorgegebenen Wert (Anzahl K der Einspritzungen) entspricht,
• - Aufnehmen von von einer Ausgangsgröße (Drehzahl; Dreh­ moment) der Maschine abhängigen Daten jeweils für die Dauer des dem vorgegebenen Wert (K) entsprechenden Zeitintervalls für vier aufeinanderfolgende Zeitintervalle als erste bis vierte Daten (Nl-1, Nr-1, Nl, Nr),
• - Vergleichen der aufgenommenen Daten (Nl-1, Nr-1, Nl, Nr) miteinander und Feststellen, ob die Richtung des Größenverhältnisses (größer, kleiner) der ersten Daten (Nl-1) gegenüber den zweiten Daten (Nr-1) dieselbe ist wie die Richtung des Größenverhältnisses (größer, kleiner) der dritten Daten (Nl) gegenüber den vierten Daten (Nr) und ob zugleich die Richtung des Größen­ verhältnisses (kleiner, größer) der zweiten Daten (Nr-1) gegenüber den dritten Daten (Nl) umgekehrt ist wie die Richtung des Größenverhältnisses (größer, kleiner) der ersten Daten (Nl-1) gegenüber den zweiten Daten (Nr-1),
• - Korrigieren des Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnisses (T _m+Δ T(p,r)) um einen vorgegebenen Betrag (Δ t₃) in der Richtung einer Annäherung an das der optimalen Leistung entsprechende Luft/Kraftstoff-Verhältnis nur dann, wenn die vorangegangene Feststellung positiv gewesen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch Ändern der zugeführten Kraftstoffmenge bei gleichbleibender Luftmenge geändert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grund-Luft/Kraftstoff-Verhältnis aus einer Grund­ impulsbreite (T _m) und einer Korrekturimpulsbreite (Δ T(p,r)) gebildet wird, wobei die Korrektur des Grund-Luft/Kraftstoff- Verhältnisses um den vorgegebenen Betrag (Δ t₃) durch Korrektur der Korrekturimpulsbreite (Δ T(p,r)) erfolgt, und daß die korrigierten Daten (Δ T(p,r)+Δ t₃) in einem permanent an die Batterie angeschlossenen Speicher (607) gespeichert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung des geringfügig verminderten und des geringfügig erhöhten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses die Summe aus Grundimpulsbreite (T _m) und Korrekturimpulsbreite (Δ T(p,r)) um einen Betrag (Δ t₁, Δ t₂) verändert wird, der einem geringfügigen Anteil (α) der Summe (T _m+Δ T(p,r)) entspricht.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als von einer Ausgangsgröße der Maschine abhängige Daten Taktimpulse vorbestimmter Frequenz verwendet werden, deren über die Dauer des den vorgegebenen Wert (K) entspre­ chenden Zeitintervalls gezählte Summe (Nb, Nr, Nl) einen reziproken Wert (C/Nb, C/Nr, C/Nl) der Drehzahl darstellt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, mit

• - Sensoren (3, 4) zur Aufnahme von den Lastzuständen der Maschine entsprechenden Parametern (Pm, Ne),
• - Einrichtungen zur Aufnahme von von einer Ausgangsgröße (Drehzahl, Drehmoment) der Maschine abhängigen Daten (Nb, Nr, Nl),
• - Einrichtungen (51-56) zum Zumessen von der Maschine zuzuführendem Kraftstoff,
• - einem Computer (6) zum Bestimmen und Korrigieren der Luft/ Kraftstoff-Verhältnisse, zum Steuern des Betriebs der Maschine mit den unterschiedlichen Luft/Kraftstoff-Verhält­ nissen, zum Vergleich der aufgenommenen Daten, zum Feststellen der vorgegebenen Bedingungen und zum Speichern von Daten.