DE3134365C2 - Verfahren zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses bei einer BrennkraftmaschineInfo
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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,
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
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-
br> 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.
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.
(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-'.
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) — .
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 + rr
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
11 12
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
65
Claims (1)
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
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,
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