DE3134365C2

DE3134365C2 - Verfahren zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3134365C2
Application number: DE3134365A
Authority: DE
Inventors: Hideo Miyagi; Jiro Okazaki Aichi Nakano
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1980-09-01
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DE3134365A1; US4392471A; JPH0214976B2; JPS5744752A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Luft/Brennstoffverhältnisregelung für eine Brennkraftmaschine wird die der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von einem Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten korrigiert. Wenn sich die Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen ersten Betriebszustand befindet, wird der Korrekturkoeffizient in Abhängigkeit von der ermittelten Konzentration einer be stimmten Abgaskomponente berechnet und die vorstehend ge nannte Korrektur in einem geschlossenen Regelkreis durchgeführt. Befindet sich die Brennkraftmaschine nicht in diesem ersten Betriebszustand, wird der Korrekturkoeffizient festgelegt und die Korrektur somit im Rahmen einer offenen Steuerkette durchgeführt. Ein Durchschnittswert bzw. Mittelwert der berechneten Korrekturkoeffizienten wird nur dann ermittelt, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen zweiten Betriebszustand befindet. Wenn die Regelung im geschlossenen Regelkreis wieder aufgenommen wird, wird der Anfangswert des Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten derart bestimmt, daß er dem berechneten Durchschnittswert bzw. Mittelwert entspricht.

Description

dadurch gekennzeichnet,

Q daß ein M'Uulwert des errechneten Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten berechnet wird, wenn sich die Brennkraftmaschine im zweiten Betriebszustand befindet,

g) daß die der Brennkraftmaschine zugeführte Brennstoffmenge entsprechend dem Luft/ Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten
im geschlossenen Regelkreis korrigiert wird, wenn sich die Brennkraftmaschine im ersten Betriebszustand befindet, und mittels einer offenen Steuerkette korrigiert wird, wenn sich die Brennkraftmaschine nicht im ersten Betriebszustand befindet,

h) und daß der Anfangswert des Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten beim Übergang der Brennstoffdosierungskorrektur von der offenen Steuerkette zum geschlossenen Regelkreis auf den berechneten Mittelwert festgelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert aus dem derzeit berechneten Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten und dem zuletzt errechneten Mittelwert gebildet wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelwert aus dem derzeit und dem vorhergehend errechneten Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten gebildet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebszustand beinhaltet, daß die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine über einem vorgegebenen Tcmpeiaturwert liegt und keine Brennstoffanreicherung stattfindet.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebszustand darüber

hinaus umfaßt, daß das Drosselventil der Brennkraftmaschine nicht vollständig geschlossen ist oder daß das Drosselventil vollständig geschlossen ist, die Drehzahl der Brennkraftmaschine jedoch unter einem vorgegebenen Drehzahlwert liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebszustand ferner umfaßt, daß die Drehzahl der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen Bereiches iiegi„

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebszustand weiterhin umfaßt, daß die Ansaugluft-Durchflußrate innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Betriebszustand ferner umfaßt, daß die Last der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen Lastbereiches liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zar Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1.

Bekanntermaßen kann bei Brennkraftmaschinen zur Erzielung einer maßgeblichen Schadstoffverringerung in den Abgasen eine Regelung des Luft/Brennstoff-Ansauggemischverhältnisses in einem geschlossenen Regelkreis in Betracht gezogen werden, wobei in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen eines die Konzentration einer bestimmten Abgaskomponente ermittelnden Meßfühlers, wie eines die Abgas-Sauerstoffkonzentration erfassenden sogenannten O₂-Meßfühlers, laufend ein Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient berechnet und die jeweilige Brennstoff-Einspritzmenge auf der Basis dieses Korrekturkoeffizienten auf den zur Erzielung eines optimalen Luft/Brennstoff-Verhältnisses erforderlichen Wert eingeregeil wird (MTZ Motortechnische Zeitschrift 34 (1973). 1, Seiten 7 bis 11). Unter bestimmten Betriebsbedingungen muß diese Regelung jedoch unterbrochen und unabhängig von den Ausgangssignaien des O₂-Meßfühlers mit festen Werten des Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten gearbeitet werden, was z. B. der Fall ist, wenn die Brennkraftmaschine im Kaltlauf betrieben oder aber beschleunigt wird, so daß eine zusätzliche Erhöhung der Brennstoff-Einspritzmenge erforderlich wird, oder wenn der O₂-Meßfühler aufgrund unzureichender Betriebstemperatur noch inaktiv bzw. ausgefallen ist, usw. So ist z. B. aus der DE-OS 28 15 109 eine Vorrichtung zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses Sei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der der Betriebszustand des Regelkreises manuell überwacht und das erhaltene Ergebnis angezeigt werden kann. Hierbei wird einerseits die Betriebstemperatur eines im Regelkreis verwendeten Abgasmeßfühlers überprüft, da ein solcher Abgasmeßfühler nur bei ausreichenden Temperaturwerten mit der erforderlichen Genauigkeit auswertbare Ausgangssignale abgeben kann, während andererseits die Frequenz eines vom Ausgangssignal des Abgasmeßfühlers abgeleiteten und im Rahmen einer Pl-Rcgelung rückgekoppelten Rcgelsignals überwacht wird, das ebenfalls einen gewissen Wert über-

b^r> schreiten oder innerhalb eines bestimmten Bereiches liegen muß, damit eine ausreichende Rcgelgenauigkcit gewährleistet ist.

Bei ausreichend hoher Temperatur des Abgasmeß-

fühlers und normaler Frequenz des Regelsignals wird somit ein Normalzustand des Regelkreises angezeigt, während bei Frequenzabweichungen des Regelsignals und/oder unzureichender Temperatur des Abgasmeßfühlers ein Störzustand angezeigt wird. Da die vom Abgasmeßfühler erfaßten Konzentrationsähderungen eines Abgasbestandteils, wie z. B. Sauerstoff, auch drehzahlabhängig sind, ist es bei Vornahme einer solchen Überprüfung des Regelkreises darüber hinaus zweckmäßig, die Mischinendrehzahl durch entsprechende Gaspedalbetätigung in einem bestimmten Bereich zu halten, da nur dann der Schwellenwert bzw. der Meßbereich der davon ebenfalls abhängigen Frequenz des Regelsignals mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden kann. Im abgeschalteten Zustand des Regelkrei- ts ses bzw. eines das Regelsignal erzeugenden Signalgenerators wird das Regelsignai dann auf einem konstanten Wert festgehalten.

Auf diese Weise lassen sich zwar Störungen oder Regelabweichungen im geschlossenen Regelkreis ermitteln und anzeigen, jedoch kann zur Vermeidung einer unerwünschter. Gemischbildung lediglich eine Abschaltung der gesamten Regelung in Betracht gerogen werden, durch die einerseits die Gemischaufbereitung nicht wesentlich verbessert wird und andererseits bei Wiedervorliegen korrekter Betriebsbedingungen und demzufolge vorgenommener Wiedereinschaltung des geschlossenen Regelkreises häufig eine längere Zeitdauer erforderlich ist, bis sich die Regelung von einem im Abschaltzustand verwendeten Konstantwert des Regelsignals wieder auf den jeweils erforderlichen Optimalwert eingeschwungen hat. Falls darüber hinaus bei einer solchen Regelung eine zwangsweise Unterbrechung des Regelkreises in Betracht gezogen wird, wenn das Regelsignai oder ein entsprechender Korrekturkoeffizient über eine vorgegebene Zeitdauer hinaus nennenswerte Abweichungen zeigt, kann häufig der einzuregelnde Optimalwert überhaupt nicht mehr erreicht werden. Auf diese Weise kann in solchen Fällen auch nach Wiederherstellung des geschlossenen Regelkreises die Einregelung des erforderlichen Luft/Brennstoff-Verhältniswertes erheblich beeinträchtigt werden, mit der nachteiligen Folge einer maßgeblichen Verschlechterung der Betriebseigenschaften der Brennkraftmaschine sowie der angestrebten Abgasreinigung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genanntet. Art. zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine derart auszugestalten, daß Dach einer slörungsbedingten oder aufgrund unzureichender Betriebsbedingungen etiolgten Unterbrechung des geschlossenen Regelkreises und sodann erfolgtem Übergang zur offenen Steuerkette bei Wiederherstellung des geschlossenen Regelkreises möglichst schnell die erforderlichen Optimalwerte des Luft/Brenristoff-Gemisch-Verhältnisses einregelbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit die der Brennkraftma- ω schinc zugeführte Brennstoffmenge entsprechend einem errechneten Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten im geschlossenen Regelkreis korrigiert, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem dem Normalzustand gleichzusetzenden ersten Betriebszustand befindet, während rHese Korrektur mittels einer offenen Steuerkette erfolgt, wenn sich die Brennkraftmaschine nicht in diesem ersten äetriebszustand befindet. Liegt ein einem Störzustand gleichzusetzender zweiter Betriebszustand vor, so wird ein Mittelwert des vorliegenden errechneten Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten berechnet Bei Wiederaufnahme der Rcgeiung im geschlossenen Regelkreis, d.h. beim Übergang von der offenen Steuerkette zum geschlossenen Regelkreis, wird dann der Anfangswert des Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten auf den bereits berechneten Mittelwert festgelegt. Auf diese Weise kann bei Wiederaufnahme der Regelung im geschlossenen Regelkreis stets ein aus dem bisher errechneten Korrekturkoeffizienten in bestimmter Weise gebildeter Mittelwert vorgegeben werden, so daß nunmehr innerhalb kurzer Zeit ausgehend von diesem gezielt berechneten Mittelwert die Einregelung des angestrebten Optimalwertes des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses gewährleistet ist.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargelegt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines Luft/ Brennstoffverhältnis-Regelkreises, bei dem das Verfahren Anwendung findet,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Regelschaltung gemäß Fig.l,

F i g. 3 und 4 Ablaufdiagramme, die die Arbeitsweise eines Digitalrechners der Regelschaltung gemäß F i g. 2 veranschaulichen und

F i g. 5 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Regelschaltung gemäß F i g. 2.

Es wird zunächst auf F i g. 1 eingegangen, in der die Bezugszahl 10 eine Brennkraftmaschine, die Bezugszahl 12 einen Ansaugkanal bzw. eine Ansaugleitung, die Bezugszahl 14 einen Brennraum und die Bezugszahl 16 einen Abgaskanal bzw. eine Abgasleitung bezeichnen. Die Durchflußrate der über ein nicht dargestelltes Luftfilter zugeführten Ansaugluft wird von einem Drosselventil 18 gesteuert, das mit einem ebenfalls nicht dargestellten Gaspedal verbunden ist. Die Ansaugluft wird üfc?r eine Ausgleichskammer 20 und ein Einlaßventil 22 in den Brennraum 14 eingeführt. Zumindest ein Brennstoff-Einspritzventil 24 ist im Ansaugkanal 12 in der Nähe des Einlaßventiles 22 angebracht und wird in Abhängigkeit von elektrischen Treiberimprulsen geöffnet und geschlossen, die von einer Regelschaltung 28 über eine Leitung 26 zugeführt werden. Das Brennstoff-Einspritzventil 24 spritzt unter Druck stehenden Brennstoff ein, der von einem nicht dargestellten Brennstoff-Zufuhrsystem zugeführt wird. Die durch die Verbrennung im Brennraum 14 gebildeten Abgase werden über ein Auslaßventil 30, den Abgaskanal 16 und einen nicht d^rgeste'lten katalytischen Umsetzer in die Atmosphäre abgeführt.

Im Abgaskanai 16 ist ein 02-Meßfühler 31 angeordnet, dessen Ausgangssignal die Konzentration des Sauerstoffanteiles der Abgase angibt und über eine Leitung 33 der Regelschaltung 28 zugeführt wird.

Stromauf des Crosselventiles 18 ist im Ansaugkanal 12 ein Li/ftdurchflußmesser 32 angeordnet, der die Durchflußrate der Ansaugluft ermittelt und über eine Leitung 34 ein Ausgangssignal der Regelschaltung 28 zuführt.

Ein in einem Zündverteiler 36 angebrachter Kurbelwellen-Drehwinkelii'hler 3% gibt Impulssignale jeweils bei Kurbelwellen-Drehwinkeln von 30° und 360° ab. Die jeweils bei einem Kurbelwellen-Drehwinkel von

30° abgegebenen Impulssignale werden über eine Leitung 40a der Regelschaltung 28 zugeführt, während die jeweils bei einem Kurbelwellen-Drehwinkel von 360° abgegebenen Impulssignale der Regelschaltung 28 über eine Leitung 406 zugeführt werden.

Ein Kühlmittel-Temperaturfühler 42 stellt die Temperatur des Kühlmittels der Brennkraftmaschine fest und gibt über eine Leitung 44 ein Ausgangssignal an die Regelschaltung 28 ab.

Ein mit dem Drosselventil 18 verbundener Drosselmeßfühler 46 gibt ein Schließstellungssignal ab, das anzeigt, ob das Drosselventil 18 vollständig geschlossen ist oder nicht, und erzeugt darüber hinaus ein öffnungsstellungssignal, das angibt, ob das Drosselventil 18 um einen ein vorgegebenes Maß überschreitenden Betrag geöffnet ist, der annähernd der vollständig geöffneten Stellung entspricht. Das Schließstellungssignal und das öffnungsstellungssignal werden über eine Leitung 48;i bzw. eine Lei'.i.'Pg^e^Hpr Rpgpkrhaliung 2S7iigeführt.

In Fig.2 ist die Regelschaltung 28 gemäß Fig. I in Form eines Blockschahbildes dargestellt, wobei der O₂-Meßfühler31,der Luftdurchflußmesser 32,der Kühlmittel-Temperaturfühler 42, der Kurbelwellen-Drehwinkelfühler 38, der Drosselmeßfühler 46 und das Brennstoff-Einspritzventil 24 jeweils in Form von Blocks dargestellt sind.

Die Ausgangssignale des (^-Meßfühlers 31, des Luftdurchflußmessers 32 und des Kühlmittel-Temperaturfühlers 42 werden einem einen Analog-Multiplexer aufweisenden Analog-Digital-Umsetzer 54 zugeführt und dort in Binärzahlenwerten entsprechende Binärsignale umgesetzt.

Die vom Kurbelwellen-Drehwinkelfühler 38 jeweils bei einem Kurbelwellen-Drehwinkel von 30° gebildeten Impulssignale werden über die Leitung 40a einer Drehzahl-Signalgeberschaltung 56 zugeführt, während die jeweils bei einem Kurbelwellen-Drehwinkel von 360° gebildeten Impulssignale als Brennstoff-Einspritzinitialisierungssignale über die Leitung 40b einer Brennstoff-Einspritzsteuerschaltung 58 sowie als Unterbrechungsanforderungssignale für den Rechenvorgang zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzzeit einem ersten Unterbrechungseingabekanal einer aus Mikroprozessoren bestehenden Zentraleinheit (CPU) 60 zugeführt werden. Die Drehzahl-Signalgeberschaltung 56 weist ein Verknüpfungsglied, das von den jeweils bei einem Kurbelwellen-Drehwinkel von 30° gebildeten Impulssignalen durchgeschaltet und gesperrt wird, sowie einen Zähler zur Zählung der von einer Taktgeberschaltung 62 über das Verknüpfungsglied zugeführten Anzahl von Takiimpulsen auf und biH.et ein Drehzahlsignal in Form einer Binärzahl, das der Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.

Das Schließstellungssignal und das öffnungsstellungssignal des Drosselmeßfühlerr. 46 werden einer Eingabe-Schnittstelle 64 zugeführt und dort zwischengespeichert

Die Brennstoff-Einspritzsteuerschaltung 58 weist einen voreinstellbaren Abwärtszähler und ein Ausgaberegister auf. Die Zentraleinheit (CPU) 60 gibt über eine Sammelleitung 70 einen Ausgangsdatenwert ab, der einem Zeitpunkt der Einspritzzeit r des Brennstoff-Einspritzventils 24 entspricht und im Ausgaberegister gesetzt wird.

Wenn die vom Kurbelwe!len-Dreh\vinke!füh!er38 bei jedem Kurbelwellen-Drehwinkel von 360° gebildeten Impulssignale (Brennstoff-Einspritzinitialisierungssignale) anstehen, wird der derart gesetzte Datenwert in den Abwärtszähler eingegeben. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal des Abwiirtszählers invertiert und nimmt einen hohen Pegel an, woraufhin der eingegebene Datenwert aufeinanderfolgend jeweils bei Anliegen eines Taktimpulses der Taktgcberschaltung 62 subtrahiert wird. Wenn der eingegebene Datenwert zu null wird, geht das Ausgangssignal des Abwärtszahlers wieder auf einen niedrigen Pegel über. Das Ausgungssignal der Brennstoff-Einspritzsteuerschaltung 58 stellt somit ein Einspritzsignal mit einer der Einspritzzeit rentsprechenden Dauer dar, das dem Brennstoff-Einspritzventil 24 über eine Treiberschaltung 72 zugeführt wird.

Der Analog-Digital-Umsetzer 54, die Drehzahl-Signalgeberschaltung 56, die Eingabe-Schnittstelle 64 und die Brennstoff-Einspritzsteuerschaltung 58 sind über die Sammelleitung 70 mit der Zentraleinheit (CPU) SO, einem Festwertspeicher (ROM) 74, einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 76 und der Taktgeberschaltung 62 verbunden, die zusammen einen Mikrorechner bilden. Die Eingangsdaten und Ausgangsdaten werden über die Sammelleitung 70 übertragen. Obwohl dies in Fig. 2 nicht näher dargestellt ist, ist der Mikrorechner in der üblichen Weise mit einer Ausgabe-Schnittstelle, einer Eingabe/Ausgabe-Steuerschaltung, einer Speichersteuerschaltung und dergleichen versehen. Im Festspeicher (ROM) 74 befindet sich ein vorher eingespeichertes Programm einer Hauptverarbeitungsroutine, ein Unterbrechungswarbeitungsprogramm zur Berechnung von Liift/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten und Ermittlung eines Mittelwertes der Korrekturkoeffizienten, ein Unterbrechungsverarbeitungsprogramm zur Berechnung der Brennstoff-Einsprfzimpulsdauer, weitere Unterbrechungsvcrarbeitungsprogrammc suwie verschiedene zur Durchführung der arithmetischen Rechenvorgänge erforderliche Daten.

Nachstehend wird in Verbindung mit den Ablaufdiagrammen gemäß F i g. 3 und 4 näher auf die Arbeitsweise des Mikrorechners der Regelschaltung 28 eingegangen.

Im Rahmen der Hauptverarbeitungsroutine fragt die Zentraleinheit 60 jeweils die letzten von der Drehzahl-Signalgeberschaltung 56 abgegebenen und die Drehzahl N der Brennkraftmaschine bezeichnenden Daten ab und speichert sie in einen vorgegebenen Speicherbereich des Direktzugriffsspeichers (RAM) 76 ein. Ferner fragt die Zentraleinheit 60 jeweils die letzten Daten bezüglich der Durchflußrate Q der Ansaugluftmenge sowie bezüglich der Kühlmitteltemperatur W in Abhängigkeit von der in einem bestimmten Zeitintervall aus-

geführten Unterbrechungsverarbeitungsroutine für die Analog-Digital-Umsetzung ab und speichert sie eb nfalls in vorgegebene Speicherbereiche des Direktzugriffsspeichers 76 ein.
Die Zentraleinheit 60 führt den in F i g. 3 veranschaulichten Datenverarbeitungsablauf in Abhängigkeit von der Unterbrechungsverarbeitungsroutine für die Analog-Digitai-Umsetzung oder in Abhängigkeit von einer anderen Unterbrechungsverarbeitungsroutine aus, die in einem bestimmten vorgegebenen Zeitintervall durchgeführt wird. Zunächst trifft die Zentraleinheit 60 in einem Programmschritt 80 eine Unterscheidung dahingehend, ob das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis im geschlossenen Regelkreis geregelt wird oder nicht. Erfolgt die Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses im Rahmen einer offenen Steuerkette, überspringt das Programm sämtliche nachfolgenden Programmschritte des Ablaufdiagrammes gemäß Fig.3 und beendet damit die Unterbrechungsverarbeitung.

Erfolgt dagegen die Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisscs im Rahmen eines geschlossenen Regelkreises, so geht das Programm auf einen Programmschritt 81 über, in dem ein Meßdatenwert des C>2-Meßfühlers 31 aus dem Direktzugriffsspeicher 76 ausgelesen wird. In einem Programmschritt 82 vergleicht die Zentraleinheit 60 dann den Meßdatenwert mit einem vorgegebenen Referenzwert und trifft eine Unterscheidung dahingehend, ob die Sauerstoffkonzentration der Abgase kleiner als ein stöchiometrischer Konzentrationswert ist, d. h., ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Luft/ Brennstoff-Ansauggemisches relativ zum stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis unter- oder überstöchiometrisch ist. Eine unterstöchiometrische Kennung bzw. ein Kennbit wird bei einem unterstöchiometrischcn Luft/Brennstoff-Verhältniszustand der Brennkraftmaschine auf den Wert »1« und bei einem überstöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältniszustand der Brennkraftmaschine auf den Wert »0« gesetzt. In einem Programmschritt 83 wird der Zustand dieses unterstöchiometrischen Kennbits unterschieden. Wenn das unterstöchiometrische Kennbit den Wert »1« aufweist, geht das Programm auf einen Programmschritt 84 über, in dem ein Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient f, (A/F) im Vergleich zum Korrekturkoeffizienten /■,_i(A/F) des vorherigen Operationszyklus um einen vorgegebenen Wert λ verringert wird, das heißt, im Programmschritt 84 führt die Zentraleinheit 60 den Rechenvorgang

/;-(A/F) = i-i (A/F)- λ

aus. Wenn das unterstöchiometrische Kennbit den Wert »0« aufweist, geht das Programm auf einen Programmschritt 85 über, wodurch ein Luft/Brennstoffverhältnis-Korrckturkoeffizient Λ (A/F) erhalten wird, der um einen vorgegebenen Wert β größer als der Korrekturkoeffizient /;_i (A/F) ist, das heißt, im Programmschritt 85 führt die Zentraleinheit den Rechenvorgang

aus. Der erhaltene Luft/Brennstoffverhältnis-Korreklurkoeffizient ί (A/F) wird in einem Programmschritt 86 in einen vorgegebenen Speicherbereich des Direktzugriffsspeichers 76 eingespeichert. Wenn das im vorherigen Operationszyklus den Wert »1« aufweisende unterstöchiometrische Kennbit beim jetzigen Operationszyklus nunmehr den Wert »0« aufweist oder umgekehrt, kann zu diesem Zeitpunkt z. B. durch einen entsprechenden Sprungbefehl eine erhebliche Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Koeffizienten //(A/F) vorgenommen werden. Das Programm geht dann auf einen Programmschritl 87 über, in dem eine Unterscheidung dahingehend getroffen wird, ob ein vorgegebener zweiter Betriebszustand der Brennkraftmaschine erreicht ist oder nicht, d. h, ob der Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Berechnung eines Mittelwertes der Luft/ Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten ermöglicht. Der zweite Betriebszustand der Brennkraftmaschine umfaßt die nachstehend wiedergegebenen Bedingungen (A) und/oder (B). In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Betriebszustand auch dahingehend definiert werden, daß zusätzlich zu den Bedingungen (A) und (B) schrittweise aufeinanderfolgend auch noch die nachstehend aufgeführten Bedingungen (C), (D), (E) und (F) gegeben sind, das heißt, der zweite Betriebszustand kann auch die Bedingungen (A), (B), (A) und (B). (A) bis (C), (A) bis (DX (A) bis (E) oder (A) bis (F) umfassen.

(A) Die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine liegt über einem vorgegebenen Temperaturwert.
(B) Es findet keine Brennstoff-Anreicherung statt.

(C) Das Drosselventil ist nicht vollständig geschlossen, oder das Drosselventil ist vollständig geschlossen, jedoch liegt die Drehzahl der Brennkraftmaschine unter einem vorgegebenen Drehzahlwert,
ίο (D) Die Drehzahl der Brennkraftmaschine liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von z. B. 800 min-' bis4000 min-'.

(E) Die Ansaugluft-Durchflußrate liegt innerhalb eines vorgegebenen Bereiches von z. B. 50 mVh bis

,5 15OmVh.

(F) Die Brennkraftmaschine wird innerhalb eines vorgegebenen Lastbereiches betrieben, d. h., eine der jeweiligen Last entsprechende Brennstoffeinspritz-Basisimpulsdauer ro liegt in einem Bereich von 3 ms bis 8 ms.

Der zweite Betriebszustand wird aus den nachstehenden Gründen von der Bedingung (A) bestimmt. Da die Warmlauf-Anreicherung bei niedriger Kühlmitteltemperatur erfolgt, und zwar auch dann, wenn das Luft/ Brennstoff-Gemischverhältnis in einem geschlossenen Regelkreis geregelt wird, wird der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient /j(A/F) auf einem ziemlich kleinen Wert gehalten. Wenn der Mittelwert F, (A/F) der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizieriten unter einer solchen Bedingung berechnet wird, neigt der berechnete Mittelwert zu starken Abweichungen von den nach vollständigem Warmlaufen der Brennkraftmaschine unter üblichen Betriebsbedingungen erhaltenen Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten. Aus diesem Grund wird der gemittelte Korrekturkoeffizient F₁ (A/F) nur nach Beendigung der Warmlauf-Anreicherung im vollständig warrngelaufsncn Zustand der Brennkraftmaschine berechnet. Hierbei werden die auf die Kühlmitteltemperatur bezogenen Daten in der vorstehend beschriebenen Weise über den Analog-Digital-Umsetzer 54 im Direktzugriffsspeicher 76 zwischengespeichert. Die Speicherdaten können daher auf einfache Weise mit dem vorgegebenen Wert für die Feststellung verglichen werden, ob sich die Brennkraftmaschine in diesem Betriebszustand befindet oder nicht.

Die Festlegung des zweiten Betriebszustandes durch die Bedingung (B) entspricht im wesentlichen der Bedingung (A). Ob eine Brennstoff-Anreicherung stattfindet

5c oder nicht, läßt sich leicht in Abhängigkeit davon unterscheiden, ob ein Brennstoffzuwachs-GesamtkorrekturkDeffizient R den Wert 1,0 aufweist oder nicht. Dieser Korrekturkoeffizient R findet bei einem nachstehend noch näher beschriebenen Unterbrechungsverarbeitungsprogramm zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer Verwendung.

Wenn der zweite Betriebszustand durch die Bedingung (C) festgelegt ist, nimmt der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient einen vom üblichen Betrag abweichenden Wert an. wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine hoch und das Drosselventil vollständig geschlossen sind. Das vollständige Schließen des Drosselventiles kann über das der Eingabe-Schnittstelle 64 zugeführte SchlieBstellungssignal ermittelt werden.

während das Oberschreiten eines vorgegebenen Drehzahiwertes sich auf einfache Weise aus den die Drehzahl der Brennkraftmaschine betreffenden Daten ermitteln läßt

Die weiteren Bedingungen (D), (E) und (F) werden aufgrund der Tatsache verwendet, daß der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient von üblichen Werten abweicht, wenn die Brennkraftmaschine unter Bedingungen betrieben wird, die außerhalb der Bedingungen (D), (E) und (F) liegen. Die Brennsioffeinspritz-Basisimpulsdauer To "vird in dem nachstehend noch näher beschriebenen Unterbrechungsv^rarbeitungspro-

gramm zur Berecnnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer ermittelt, während die Feststellung, ob die Belastung der Brennkraftmaschine innerhalb eines vorgegebenen Lastbereiches liegt, in Abhängigkeit davon erfolgt, ob der berechnete Wert ro in den vorgegebenen Lastbereich fällt oder nicht.

Wenn im Programmschritt 87 ermittelt wird, daß der zweite Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorliegt, geht das Programm auf einen Programmschritt 88 über, in dem ein Mittelwert Fi(AZF) der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten berechnet wird.

vorher berechneten Mittelwertes /v_i(A/F) gemäß nachstehender Beziehung berechnet werden:

^F'(^A/F)

liegt oder nicht, d. h., ob das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis im geschlossenen Regelkreis zu regeln ist oder nicht. Wie bei cits vorstehend erwähnt, ist der erste Betriebszustand im allgemeinen dadurch festgelegt, daß die Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine höher als ein vorgegebener Temperaturwert (der wiederum niedriger als die durch die Bedingung (A) für den zweiten Betriebszustand festgelegte vorgegebene Temperatur ist), der Öffnungsgrad des Drosselventiles nicht so groß wie zur zusätzlichen Steigerung der Brennstoff-Zufuhrrate erforderlich und die Brennstoffzufuhr niehl unterbrochen sind.

Wenn im Programmsehriit 92 festgestellt wird, daß für die Brennkraftmaschine der erste Betriebszustand vorliegt, geht das Programm auf einen Programmschritt 93 über, in dem der bei der Verarbeitung des nächsten Programmschrittes 94 verwendete Korrekturkoeffizient /"(A/F)auf

ti A /C\ -__ f. I Δ /ΕΛ . V ■· · / · -ι ν ·· ■ /

eingestellt wird. Sodann wird im Programmschritt 94 die Einspritzimpulsdauer r gemäß folgender Beziehung berechnet:

30

35

40

wobei A und B Konstanten bezeichnen. Der Mittelwert Fi(AIF) kann auch unter Verwendung der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten

fi (A/F), /·,_, (A/F). f,-_z (A/F) 4 (A/F)

des derzeitigen und der vorherigen Operationszyklen gemäß nachstehender Beziehung berechnet werden:

r # λ /ο - / (A/F) +/,-, (A/F) + ■ ■ · +/ρ (A/F)
F₁ (A/F) — .

In einem Programmschritt 89 wird der berechnete Mittelwert F₁(AZF) dann in einen vorgegebenen Speicherbereich des Direktzugriffsspeichers 76 eingespeichert und damit die Unterbrechungsverarbeitung gemäß F i g. 3 abgeschlosset:.. Wenn im Programmschritt 87 ermittelt wird, daß der zweite Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht vorliegt, wird die Unterbrechungsverarbeitung ohne Berechnung oder Erneuerung des Mittelwertes beendet.

Da ein Unterbrechungsanforderungssignal bei jedem Kurbelwellen-Drehwinkel von 360° über die Leitung 40b eingegeben wird, führt die Zentraleinheit 60 außerdem die in Fi g. 4 dargestellte Unterbrechungsverarbeitungsroutine zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer durch. In einem Programmschritt 90 liest die Zentraleinheit 60 zunächst die die Ansaugluft-Durchflußrate Q und die Drehzahl N betreffenden Daten aus dem Direktzugriffsspeicher 76 aus und berechnet sodann in einem Programmschritt 91 die Brennstoffeinspritz-Basisimpulsdauer r₀ des dem Brennstoff-Einspritzventil 24 zugeführten Brennstoff-Einspritzsignales gemäß folgender Beziehung:

Γη = Λ. - -fr

/V

wobei K eine Konstante ist

In einem Programmschritt 92 trifft die Zentraleinheit 60 sodann eine Unterscheidung dahingehend, ob derzeit der erste Betriebszustand der Brennkraftmaschine vorr = ro · /"(A/F) · R + r_r

wobei R den Brennstoffzuwachs-Gesamtkorrekturkoeffizienten zur Steigerung der Brennstoff-Zufuhrrate im Warmlaufbetrieb sowie bei Start oder Beschleunigung der Brennkraftmaschine angibt und r, einen Wert bezeichnet, der einer ineffektiven Einspritzdaucr des Brennstoff-Einspritzventiles 24 entspricht.

Die der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer r entsprechenden errechneten Daten werden in einem Programmschritt 95 in das Ausgaberegister der Brennstoff-Einspritzsteuerschaltung 58 eingegeben, womit die Unterbrechungsverarbeitungsroutine für diesen Ablauf beendet ist. Wenn der erste Betriebszustand weiterhin vorliegt, wird somit der im Programmschritl 84 oder 85 der Unterbrechungsverarbeitungsroutine gemäß F i g. 3 berechnete Luft/Brennstoffverhältnis-Korrek'urkoeffizient /)(A/F) zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer r verwendet und das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis in der üblichen Weise im geschlossenen Regelkreis geregelt.

Wenn im Programmschritt 92 ermittelt wird, daß der erste Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht vorliegt, geht das Programm auf die Programmschritte % und 97 über. Im Programmschritt 96 wird der Koeffizient f (AIF) zunächst auf den im Programmschritt 88 der Unterbrechungsverarbeitungsroutine gemäß F i g. 3 berechneten Durchschnittswert Fi(AZF) gemittelt, das heißt, im Programmschritt 96 wird die Operation

f (AZF)*-Fi(AZF)

ausgeführt Im Programmschritt 97 wird der Koeffizient fi (AZF) auf den vorstehend genannten Durchschnittswert Fi(AZF) gemittelt, d. h„ im Programmschritt 97 wird die Rechenoperation

fi (AZF) ^ Fi(AZF)

ausgeführt In diesem Falle ist daher der zur Berech-T ing der Einspritzimpulsdauer τ verwendete Korrekturkoeffizient f (AIF) auf den Mittelwert F₁(AIF) festgelegt auf den das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis

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von einer offenen Steuerkette angesteuert wird. Wenn für die Brennkraftmaschine wieder der erste Betriebszustand vorliegt, geht die Regelung des Luft/Brennstoff-Germschverhältnisses wieder von der offenen Steuerkette zum geschlossenen Regelkreis über. Da hierbei der Korrekturkoeffizient f, (A/F) zum Zeitpunkt der Wiederherstellung des geschlossenen Regelkreises ,luf F, (A/F) eingestellt ist, wird der zur Berechnung der Einspritzimpulsdauer r verwendete Anfangskorrekturkoeffizient f (AIV) gleich dem Mittelwert F, (A/F).

Die im Programmschritt % zu verarbeitende Größe kann

sein, wobei γ eine Konstante ist. Hierdurch kann der zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer r im Rahmen der offenen Steuerkette verwendete Korrekturkoeffizient f(A/F) auf einen vorgegebenen Wert γ festgelegt werden. ?n

In Fig.5 ist die Regelung gemäß dem vorstehend beschriebe! =>n Ausführungsbeispiel des Verfahrens näher veranschaulicht. Wie F i g. 5 zu entnehmen ist, wird bei Vorliegen des ersten Betriebszustandes der Brennkraftmaschine der zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer r verwendete Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient /(A/F) in Abhängigkeit von den Meßsignalen des C^-Meßfühlers verändert und das Luft/Brennstoff-Gemischverhültnis im geschlossenen Regelkreis geregelt. Lie?t jedoch der erste Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht vor, wird der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient /■(A/F) auf den Mittelwert F₁ (A/F) festgelegt und das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis im Rahmen einer offenen Steuerkette gesteuert. Der Anfangskorrekturkoeffizient /"(A/F) bei der Wiederaufnahme der Regelung im geschlossenen Regelkreis wird ebenfalls auf den Mittelwert Fi(AiF) eingesteuert Ferner wird der Mittelwert Fi(AZF) erneuert und kann sich nur dann ändern, wenn für die Brennkraftmaschine der zweite Betriebszustand vorliegt, während unter anderen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine keine Erneuerung des Mittelwertes erfolgt. Der zweite Betriebszustand ist derart vorgegeben, daß er vom ersten Betriebszustand mitumfaßt wird, bei dem das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis im geschlossenen Regelkreis geregelt wird. Der Lmft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizient kann daher bei Wiederaufnahme der Regelung im geschlossenen Regelkreis innerhalb kurzer Zeitdauer einen Optimalwert erreichen. Dementsprechend läßt sich die Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses erheblich verbessern, was bessere Betriebseigenschaften zur Folg;e hat und Verbesserungen bei der Abgasreinigung ermöglicht.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Verfahrens wird die Unterbrechungsverarbeitungsroutine zur Berechnung der Brennstoff-Einspritzimpulsdauer jeweils bei einem Kurbelwellen-Drehwinkcl von 360° ausgeführt. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Unterbrechungsverarbeitungsroutine jeweils zu einem vorgegebenen Zeitintervall durchzuführen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine, mit den Verfahrensschritten:

a) Ermittlung der Konzentration einer vorgegebenen Abgaskomponente in der Brennkraftmaschine,

b) Ermittlung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine zur Unterscheidung, ob sich die Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen ersten Betriebszustand befindet,

c) Berechnung eines Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturkoeffizienten in Abhängigkeit von der ermittelten Konzentration der Abgaskomponente, wenn sich die Brennkraftmaschine im ersten Betriebszustand befindet,

d) Aufrechterhaltung eines Wertes des Luft/ Brennstöiiverhältnis-Korrekturkoeffizienten,
wenn sicii die Brennkraftmaschine nichi im ersten Betriebszustand befindet, und

e) Ermittlung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine zur Unterscheidung, ob sich die Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen zweiten Betriebszustand befindet, der vom ersten Betriebszustand mitumfaßt wird,