DE3612826C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine mit Schaltgetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer Vorrichtung dieser Art gemäß EP 01 36 519 A2 ist ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor vorgesehen, der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine gelieferten Gemisches in einem breiten Bereich von einem armen bis zu einem reichen Bereich ermitteln kann, wobei das Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnis auf der Grundlage bestimmter Maschinenbetriebsparameter wie beispielsweise der Maschinendrehzahl, der Maschinenlast und der Kühlmitteltemperatur der Maschine bestimmt wird, und das durch den Luft-Kraftstoff-Sensor ermittelte tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis so geregelt wird, daß es dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis folgt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung sind weiterhin eine Detektoreinrichtung, die die Schaltgetriebestellung der Brennkraftmaschine wahrnimmt, und eine Einrichtung vorgesehen, die nur dann, wenn die Schaltgetriebestellung nicht der erste Gang ist, dafür sorgt, daß das Luft- Kraftstoff-Verhältnis auf λ 1 nach Maßgabe des Unterdruckes im Ansaugkrümmer festgelegt wird. Wenn die Schaltgetriebestellung andererseits der erste Gang ist, dann wird das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen festen Wert λ = 1 festgesetzt, wobei bei dieser Festlegung das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis weder durch die Maschinenbetriebsparameter beeinflußt wird noch in irgendeiner Weise korrigiert wird.

Als ein Beispiel einer Vorrichtung zum Regeln des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses ist in der DE-OS 25-53 696 eine luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrichtung für die Regelung mit Rückführung vorgeschlagen worden, bei der ein Auf/Zu-Ventil in einem luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal angeordnet ist, der zum Vergaser der Maschine führt, und das Tastverhältnis des Öffnens und Schließens des Auf/Zu-Ventils, d. h. die Versorgung mit luftansaugseitiger Sekundärluft auf den Ausgangssignalpegel des O₂-Sensors ansprechend, geregelt wird.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen zum Regeln des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses wird im allgemeinen ein O₂-Sensor verwandt, dessen Ausgangssignalpegel nicht proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas ist. Es ist andererseits in der jüngsten Zeit ein O₂-Sensor entwickelt worden, dessen Ausgangssignalpegel sich im wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas ändert, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine zugeführten Gemisches ärmer als das stöchiometrische Luft- Kraftstoff-Verhältnis ist. Eine Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, die einen O₂-Sensor der oben beschriebenen Art verwendet, um das Luft-Kraftstoff- Verhältnis genau auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem armen Luft-Kraftstoffbereich zu regeln, ist beispielsweise in der JP-OS 58-59 330 beschrieben.

Bei einer Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses, bei der das Luft-Kraftstoff-Verhältnis über eine Rückführung auf ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis unter Verwendung eines derartigen sogenannten armen O₂- Sensors geregelt wird, wird das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis gewöhnlich aus dem Druck in der Ansaugleitung auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils und der Drehzahl der Maschine bestimmt. Bei einer derartigen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wird im allgemeinen das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis jedoch ohne Berücksichtigung des Lastzustandes des Fahrzeuges bestimmt. Die Abnahme des Kraftstoffverbrauches der Maschine bei normaler Fahrt ist daher selbst bei einer Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf das Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis, insbesondere in einem Betriebsbereich des Fahrzeuges unzureichend, in dem die Maschinenlast relativ gering ist.

Wenn weiterhin eine Änderung der Maschinenlast aufgrund eines Herauf- oder Herunterschaltens des Getriebes auftritt, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine gelieferten Gemisches vom Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis abweichen. Unter diesen Umständen wurde eine Verzögerung in der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei herkömmlichen Vorrichtungen festgestellt, da ein gewisses Zeitintervall benötigt wird, um die Abweichung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des Gemisches in Form einer Änderung der Sauerstoffkonzentration im Abgas über den O₂-Sensor festzustellen. Das führt zu einer Beeinträchtigung des Fahrverhaltens des Fahrzeuges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Kraftstoffverbrauch der Maschine bei normaler Fahrt verringert und dennoch das Fahrverhalten des Fahrzeuges zum Zeitpunkt einer Laständerung nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit zunächst im Grunde unabhängig von der Schaltgetriebestellung ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach Maßgabe bestimmter Betriebsparameter festgelegt, wobei diese Festlegung in allen Lastbereichen erfolgt und es wird dann das in der Weise festgelegte Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das auch als ein sogenanntes Grund-Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis angesprochen werden kann, in Abhängigkeit von der jeweiligen Schaltgetriebestellung derart korrigiert, daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis umso ärmer ist, je höher die Schaltgetriebestellung, d. h. der gewählte Gang ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Grundaufbaus eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in einem Diagramm die Ausgangssignalkennlinie des O₂-Sensors der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3 in einem Blockschaltbild den Aufbau der Steuerschaltung der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 4 bis 6 in Flußdiagrammen die Arbeitsweise der Zentraleinheit der Steuerschaltung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses, wobei Fig. 4 das Hauptprogramm, Fig. 5 das Luft-Kraftstoff- Programm und Fig. 6 ein Unterprogramm zum Festlegen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zeigen,

Fig. 7 in einem Diagramm eine Datenliste, die vorher im Festspeicher der Steuerschaltung gespeichert ist,

Fig. 8 in einem Zeitdiagramm die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der Erfindung mit dem in Fig. 1 dargestellten Grundaufbau,

Fig. 9 in einem schematischen Diagramm den Grundaufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Gemisches,

Fig. 10 in einem Blockschaltbild den Aufbau der Steuerschaltung des zweiten in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbespiels und

Fig. 11 und 12 in Flußdiagrammen die Arbeitsweise der Zentraleinheit bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wobei Fig. 11 das Luft-Kraftstoff-Programm und Fig. 12 ein Unterprogramm zum Berechnen des Grundventil-Öffnungszeitintervalls zeigen.

Im folgenden wird anhand der Fig. 1 bis 8 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Form einer luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung beschrieben.

Bei der in Fig. 1 im Grundaufbau dargestellten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung wird die am Lufteinlaß 1 angesaugte Luft über ein Luftfilter 2, einen Vergaser 3 und einen Ansaugkrümmer 4 der Brennkraftmaschine 5 zugeführt. Der Vergaser 3 ist mit einem Drosselventil 6 und einem Venturi 7 an der stromaufwärts liegenden Seite des Drosselventils 6 versehen. Die Innenseite des Luftfilters 2 in der Nähe einer Luftauslaßöffnung steht mit dem Ansaugkrümmer 4 über einen luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 8 in Verbindung. Der luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal 8 ist mit einem Auf/Zu-Solenoidventil 9 versehen. Das Auf/Zu-Solenoidventil 9 ist so ausgebildet, daß es offen ist, wenn ein Steuerstrom seinem Solenoid 9a geliefert wird.

Die Vorrichtung weist weiterhin einen Absolutdrucksensor 10 auf, der im Ansaugkrümmer 4 vorgesehen ist und ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel dem absoluten Druck im Ansaugkrümmer 4 entspricht, einen Kurbelwellenwinkelsensor 11, der impulsförmige Signale auf die Umdrehung der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine ansprechend erzeugt, einen Maschinenkühlwassertemperatursensor 12, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel der Temperatur des Maschinenkühlwassers entspricht, und einen O₂-Sensor 14 auf, der im Abgaskrümmer 15 der Maschine vorgesehen ist und ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel sich proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas ändert.

Fig. 2 zeigt die Ausgangssignalkennlinie des O₂-Sensors 14. Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, steigt der Ausgangssignalpegel des O₂-Sensors proportional an, wenn die Sauerstoffkonzentration im Abgas vom stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis (14,7) aus zur ärmeren Seite wandert. Weiterhin ist ein katalytischer Wandler 33 zur Beschleunigung der Abnahme der Schadstoffe im Abgas im Abgaskrümmer 15 an einer Stelle stromabwärts von der Stelle des O₂-Sensors 14 vorgesehen. Das Auf/Zu-Solenoidventil 9, der Absolutdrucksensor 10, der Kurbelwellenwinkelsensor 11, der Maschinenkühlmittelwassertemperatursensor 12 und der O₂-Sensor 14 sind elektrisch mit einer Steuerschaltung 20 verbunden. Mit der Steuerschaltung 20 ist weiterhin ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 16 elektrisch verbunden, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit ist.

Fig. 3 zeigt den Aufbau der Steuerschaltung 20. Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, weist die Steuerschaltung 20 eine Pegelumwandlungsschaltung 21 auf, die eine Pegelumwandlung der Ausgangssignale des Absolutdrucksensors 10, des Maschinenkühlwassertemperatursensors 12, des O₂-Sensors 14 und des Fahrzeuggeschwindigkeitssensors 16 bewirkt. Die Ausgangssignale der Pegelumwandlungsschaltung 21 liegen ihrerseits an einem Multiplexer 22, der wahlweise eines der Ausgangssignale von jedem Sensor ausgibt, das durch die Pegelumwandlungsschaltung 21 hindurchgegangen ist. Das vom Multiplexer 22 gelieferte Ausgangssignal liegt dann an einem Analog/Digital-Wandler 23, der das Eingangssignal in ein digitales Signal umwandelt. Die Steuerschaltung 10 enthält weiterhin eine wellenformende Schaltung 24, die eine Wellenformung des Ausgangssignals des Kurbelwellenwinkelsensors 11 bewirkt, um Signale für den oberen Totpunkt in Form von Impulssignalen zu liefern. Die Signale für den oberen Totpunkt von der wellenformenden Schaltung 24 liegen ihrerseits an einem Zähler 25, der die Intervalle der Signale für den oberen Totpunkt zählt. Die Steuerschaltung 20 enthält eine Treiberschaltung 28 zum Betreiben des Auf/Zu-Solenoidventils 9 in Öffnungsrichtung, eine Zentraleinheit CPU 29, die die digitalen Arbeitsvorgänge nach verschiedenen Programmen ausführt, einen Festspeicher ROM 30, in dem die verschiedenen Arbeitsprogramme und Daten vorher gespeichert sind, und einen Speicher mit direktem Zugriff RAM 31. Der Multiplexer 22, der Analog/Digital- Wandler 23, der Zähler 25, die Treiberschaltung 28, die Zentraleinheit CPU 29, der Speicher ROM 30 und der Speicher RAM 31 sind miteinander über eine Eingangs/Ausgangs-Sammelleitung 32 verbunden.

In der in dieser Weise aufgebauten Steuerschaltung 20 werden die Informationen über den absoluten Druck im Ansaugkrümmer 4, über die Maschinenkühlwassertemperatur, die Sauerstoffkonzentration im Abgas und die Fahrzeuggeschwindigkeit wahlweise vom Analog/Digital-Wandler 23 der Zentraleinheit CPU 29 über die Eingangs/Ausgangs-Sammelleitung 32 zugeführt. Der Zentraleinheit CPU 29 wird über die Eingangs/ Ausgangs-Sammelleitung 32 gleichfalls eine Information vom Zähler 25 zugeführt, die die Maschinendrehzahl angibt. Die Zentraleinheit CPU 29 ist so aufgebaut, daß sie ein internes Unterbrechungssignal bei jedem Arbeitsintervall T_SOL von beispielsweise 100 ms erzeugt. Auf dieses interne Unterbrechungssignal ansprechend führt die Zentraleinheit CPU 29 einen Arbeitsvorgang für die Tastverhältnissteuerung der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgung aus, der später beschrieben wird.

Im folgenden wird anhand der Fig. 4 bis 6 die Arbeitsweise des obigen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beschrieben. In einem Programmschritt 51 wird ein Befehlssignal zum Unterbrechen der Ventilöffnung in der Zentraleinheit CPU 29 erzeugt und an die Treiberschaltung 28 immer dann gelegt, wenn das interne Unterbrechungssignal in der Zentraleinheit CPU 29 erzeugt wird. Über dieses Signal wird die Treiberschaltung 28 so gesteuert, daß sie das Auf/Zu- Solenoidventil 9 schließt. Dieser Arbeitsvorgang ist dazu vorgesehen, Fehlfunktionen des Auf/Zu-Solenoidventils 9 während des Rechenvorganges der Zentraleinheit CPU 29 zu vermeiden. Danach wird ein Ventilschließ-Zeitintervall T_AF des Auf/Zu-Solenoidventils 9 gleich einem Zeitintervall von einem Arbeitszyklus T_SOL im Programmschritt 52 gemacht und wird ein Luft-Kraftstoff-Programm zum Berechnen des Ventilöffnungszeitintervalls T_OUT des Auf/Zu-Solenoidventils 9, das in Fig. 5 dargestellt ist, über die Schritte ausgeführt, die zusammengefaßt mit 53 bezeichnet sind.

Im Luft-Kraftstoff-Programm wird in einem Programmschritt 531 festgestellt, ob der Betriebszustand des Fahrzeuges einschließlich des Betriebszustandes der Maschine die Bedingung für eine Regelung mit Rückführung erfüllt oder nicht. Diese Bestimmung erfolgt nach Maßgabe verschiedener Parameter, d. h. nach Maßgabe des absoluten Druckes im Ansaugkrümmer, der Maschinenkühlwassertemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Maschinendrehzahl. Wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit niedrig ist, oder wenn die Maschinenkühlwassertemperatur niedrig ist, wird festgestellt, daß die Bedingung für die Regelung mit Rückführung nicht erfüllt ist. Wenn festgestellt wird, daß die Bedingung für eine Regelung mit Rückführung nicht erfüllt ist, wird das Ventilöffnungszeitintervall T_OUT gleich "0" im Programmschritt 532 gesetzt, um die Regelung mit Rückführung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu unterbrechen. Wenn andererseits festgestellt wird, daß die Bedingung für eine Regelung mit Rückführung erfüllt ist, wird in einem Programmschritt 533 die Sekundärluftversorgung auf das Zeitintervall eines Arbeitszyklus T_SOL, d. h. auf ein Zeitintervall des Grundtastverhältnisses D_BASE zum Öffnen des Auf/Zu-Solenoidventils 9 festgelegt. Verschiedene Werte des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D_BASE, die nach Maßgabe des absoluten Druckes im Ansaugkrümmer P_BA und der Maschinendrehzahl N_e bestimmt sind, sind vorher im Festspeicher ROM 30 gespeichert, um die D_BASE-Datenliste zu bilden, die in Fig. 7 dargestellt ist. Die Zentraleinheit CPU 29 liest zunächst die laufenden Werte des absoluten Druckes P_BA und der Maschinendrehzahl N_e und sucht einen Wert des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D_BASE, der den gelesenen Werten von der D_BASE-Datenliste im Festspeicher ROM 30 entspricht. Dann wird in einem Schritt 534 festgestellt, ob ein Zählintervall eines Zeitzählers A in der Zentraleinheit CPU 29, der nicht dargestellt ist, ein vorbestimmtes Zeitintervall Δt₁ erreicht hat oder nicht. Dieses vorbestimmte Zeitintervall Δt₁ entspricht einer Verzögerungszeit vom Zeitpunkt der Versorgung mit luftansaugseitiger Sekundärluft bis zu einem Zeitpunkt, an dem das Ergebnis der Versorgung mit luftansaugseitiger Sekundärluft durch den O₂-Sensor 14 in Form einer Änderung der Sauerstoffkonzentration im Abgas wahrgenommen wird. Wenn das vorbestimmte Zeitintervall Δt₁ abgelaufen ist, nachdem der Zeitzähler A rückgesetzt ist, um wieder mit dem Zählen der Zeit zu beginnen, wird der Zähler erneut zurückgesetzt, um mit dem Zählen der Zeit von einem vorbestimmten Anfangswert an zu beginnen. Das heißt mit anderen Worten, daß in einem Schritt 534 ermittelt wird, ob das vorbestimmte Zeitintervall Δt₁ vergangen ist oder nicht, nachdem der Zeitzähler A mit dem Zählen der Zeit von einem Anfangswert aus begonnen hat, d. h. mit der Ausführung des Schrittes 535 begonnen hat. Nachdem der Zeitzähler A in dieser Weise mit dem Zählen des vorbestimmten Zeitintervalls Δt₁ begonnen hat, wird ein das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis festlegendes Unterprogramm über die gemeinsam mit 536 bezeichneten Programmschritte ausgeführt, das in Fig. 6 dargestellt ist und dazu dient, ein Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis festzulegen.

Im das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis festlegenden Unterprogramm werden bei diesem Ausführungsbeispiel in einem Programmschritt 361 die laufenden Werte der Maschinendrehzahl N₂ und des absoluten Druckes P_BA gelesen. Dann wird ein Wert des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses λ_T aus der Luft-Kraftstoff-Datenliste im Festspeicher ROM 30 in einem Programmschritt 362 aufgesucht. Im Festspeicher ROM 30 sind vorher als Luft-Kraftstoff-Datenliste getrennt von der D_BASE-Datenliste verschiedene Werte für das Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnis λ_T gespeichert, die nach Maßgabe der Werte des Absolutdruckes im Ansaugkrümmer P_BA und der Maschinendrehzahl N_e bestimmt sind, wie es bei der D_BASE- Datenliste der Fall ist. Nach dem Aufsuchen des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses wird in einem Programmschritt 363 festgestellt, ob der dritte Gang eines Fünfgang-Getriebes eingelegt ist oder nicht. Wenn der dritte Gang eingeschaltet ist, wird der aufgesuchte Wert des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses beibehalten. Wenn der dritte Gang nicht eingeschaltet ist, wird in einem Schritt 364 festgestellt, ob der vierte Gang eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der vierte Gang eingeschaltet ist, wird im Schritt 365 ein Wert von 0,4 dem aufgesuchten Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis zuaddiert und wird als Folge dieses Rechenvorganges ein neues Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis festgelegt. Wenn der vierte Gang nicht eingeschaltet ist, wird im Schritt 366 wiederum festgestellt, ob der fünfte Gang eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der fünfte Gang eingeschaltet ist, wird in einem Schritt 367 ein Wert von 0,6 dem aufgesuchten Wert des Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnisses zuaddiert und wird als Folge dieses Rechenvorganges ein neuer Wert des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses festgelegt. Wenn der fünfte Gang nicht eingeschaltet ist, bedeutet das, daß die Getriebestellung der erste Gang, der zweite Gang oder die neutrale Getriebestellung ist, und es bestimmt die Zentraleinheit CPU 29, daß das Luft-Kraftstoff- Programm abgeschlossen ist und auf die Ausführung des Hauptprogrammes zurückzugehen ist. In den oben beschriebenen Programmschritten wurde die Getriebestellung über die Fahrzeuggeschwindigkeit V_H und die Maschinendrehzahl N_e bestimmt, da für den ersten bis fünften Gang des Getriebes voneinander verschiedene Bereiche des Verhältnisses zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeit V_H und der Maschinendrehzahl N_e erhalten werden.

Nachdem das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_T in dieser Weise festgelegt ist, wird in einem Schritt 537 festgestellt, ob das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches, das aus der Information über die Sauerstoffkonzentration im Abgas ermittelt wird, ärmer als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_T ist. Diese Feststellung erfolgt derart, daß ein Sauerstoffkonzentrationspegel LO₂ (Ausgangssignalpegel des O₂-Sensors) mit einem Pegel Lλ verglichen wird, der dem Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ_T entspricht. Wenn im Schritt 537 festgestellt wird, daß das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Gemisches ärmer als das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis ist, wird in einem Schritt 538 ein Subtraktionswert I_L berechnet. Dieser Subtraktionswert I_L wird dadurch erhalten, daß eine Konstante K₁, die Maschinendrehzahl N_e und der absolute Druck P_BA multipliziert werden, d. h. K₁ · N_e · P_BA gebildet wird, und hängt von der angesaugten Luftmenge der Maschine 5 ab. Nach der Berechnung des Subtraktionswertes I_L wird ein Korrekturwert I_OUT, der vorher durch die Ausführung der Operationen des Luft-Kraftstoff-Programmes berechnet wurde, von einem Speicherplatz a₁ im Speicher mit direktem Zugriff RAM 31 ausgelesen. Anschließend wird in einem Schritt 539 der Subtraktionswert I_L vom Korrekturwert I_OUT abgezogen und wird das Ergebnis an dem Speicherplatz a₁ des Speichers RAM 31 als neuer Korrekturwert I_OUT eingeschrieben. Wenn andererseits im Schritt 537 festgestellt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis reicher als das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird ein Additionswert I_R im Schritt 5310 berechnet. Der Additionswert I_R wird dadurch berechnet, daß ein konstanter Wert K₂ ≠ K₁, die Maschinendrehzahl N_e und der absolute Druck P_BA multipliziert werden, d. h. K₂ · N_e · P_BA gebildet wird, und hängt von der angesaugten Luftmenge der Maschine 5 ab. Nach der Berechnung des Additionswertes I_R wird der Korrekturwert I_OUT, der vorher durch die Ausführung des Luft-Kraftstoff- Programmes berechnet wurde, vom Speicherplatz a₁ des Speichers RAM 31 ausgelesen und wird der Additionswert I_R dem ausgelesenen Korrekturwert I_OUT zuaddiert. Das Ergebnis dieser Addition im Schritt 5311 wird wiederum am Speicherplatz a₁ des Speichers RAM 31 als neuer Korrekturwert I_OUT gespeichert. Nach der Berechnung des Korrekturwertes I_OUT im Schritt 539 oder im Schritt 5311, die in dieser Weise erfolgt, werden der Korrekturwert I_OUT und das Zeitintervall des Grundtastverhältnisses D_BASE, das im Schritt 533 festgelegt wurde, addiert, wobei das Ergebnis dieser Addition im Schritt 5312 als Ventilöffnungs-Zeitintervall T_OUT verwandt wird.

Nach dem Rücksetzen des Zeitzählers A und dem Beginn des Zählens vom Anfangswert im Schritt 535 wird dann, wenn im Schritt 534 festgestellt wurde, daß das vorbestimmte Zeitintervall Δt₁ noch nicht abgelaufen ist, der Arbeitsvorgang des Schrittes 5312 unmittelbar ausgeführt. In diesem Fall wird der Korrekturwert I_OUT, der durch das Luft-Kraftstoff- Programm bis zum vorhergehenden Zyklus berechnet wurde, ausgelesen.

Nach Abschluß des Luft-Kraftstoff-Programmes wird in einem Schritt 54 ein Ventilschließ-Zeitintervall dadurch berechnet, daß das Ventilöffnungs-Zeitintervall T_OUT vom Zeitintervall eines Arbeitsintervalls T_SOL abgezogen wird. Anschließend wird in einem Schritt 55 ein Wert, der dem Ventilschließintervall T_AF entspricht, in einem nicht dargestellten Zeitzähler B in der Zentraleinheit CPU 29 eingestellt und wird mit dem Abzählen des Zeitzählers B begonnen. Danach wird in einem Schritt 56 festgestellt, ob der Zählwert des Zeitzählers B einen Wert "0" erreicht hat oder nicht. Wenn der Zählwert des Zeitzählers B den Wert "0" erreicht hat, wird ein Ventilöffnungsbefehlssignal der Treiberschaltung 28 in einem Schritt 57 ausgegeben. Nach Maßgabe dieses Ventilöffnungsbefehlssignals arbeitet die Treiberschaltung 28 so, daß sie das Auf/Zu-Solenoidventil 9 öffnet. Die Öffnung des Auf/Zu-Solenoidventils 9 wird bis zu einem Zeitpunkt fortgesetzt, an dem der Arbeitsvorgang des Schrittes 51 erneut ausgeführt wird. Wenn im Schritt 56 festgestellt wird, daß der Zählwert des Zeitzählers B den Wert "0" nicht erreicht hat, wird der Schritt 56 wiederholt ausgeführt.

Bei der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung wird dann das Auf/Zu-Solenoidventil 9 unmittelbar auf die Erzeugung eines internen Unterbrechungssignals INT geschlossen, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, um die Zuführung von luftansaugseitiger Sekundärluft zur Maschine 5 zu beenden. Wenn das Ventilschließ-Zeitintervall T_AF für das Auf/Zu-Solenoidventil 9 im Zeitintervall eines Arbeitszyklus berechnet wird und das Ventilschließ-Zeitintervall T_AF nach der Erzeugung des Unterbrechungssignals abgelaufen ist, wird das Auf/Zu-Solenoidventil 9 geöffnet, um der Maschine über den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 8 Sekundärluft zu liefern. In dieser Weise erfolgt eine Tastverhältnissteuerung der Sekundärluftversorgung über eine wiederholte Ausführung dieser Arbeitsvorgänge. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Maschine 5 gelieferten Gemisches wird weiterhin auf das Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis über eine Tastverhältnissteuerung der Sekundärluftversorgung geregelt. Während dieser Arbeitsvorgänge ist die Genauigkeit der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und das charakteristische Ansprechvermögen der Regelvorrichtung bezüglich des Sekundärluftversorgungsbefehls verbessert. Weiterhin ist die Ansprechverzögerung der Regelung aufgrund einer Änderung im Betriebszustand der Maschine dadurch kompensiert, daß das Zeitintervall des Grundtastverhältnisses D_BASE nach Maßgabe der Arbeitsverhältnisse der Maschine festgelegt wird.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hatte die Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses die Form einer luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung. Es versteht sich jedoch, daß die erfindungsgemäße Ausbildung nicht darauf beschränkt ist und beispielsweise auch bei einer Vorrichtung verwirklicht werden kann, die die Kraftstoffmenge steuert, die der Maschine geliefert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft- Kraftstoff-Verhältnisses wird somit ein Soll-Luft-Kraftstoff- Verhältnis, das nach bestimmten Maschinenparametern bestimmt wird, auf die Getriebestellung des Getriebes ansprechend korrigiert. Das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird somit so korrigiert, daß es für den Zustand der Maschinenlast und der verschiedenen Laufbedingungen des Fahrzeuges geeignet ist. Das heißt mit anderen Worten, daß eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauches insbesondere im Bereich der niedrigen Last des Maschinenbetriebes dadurch möglich wird, daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis zur armen Seite derart korrigiert wird, daß die Korrektur bei einem höheren Gang des Schaltgetriebes größer wird, da die Maschinenlast im höchsten Gang niedriger als in einem niedrigeren Gang ist.

Im folgenden wird anhand der Fig. 9 bis 13 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beschrieben.

Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, hat das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Aufbau, der grundsätzlich mit dem des ersten Ausführungsbeispiels identisch ist. Der einzige Unterschied im Aufbau besteht darin, daß ein Außenluftdrucksensor 17 vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal an der Steuerschaltung 20 liegt.

Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, liegt in der Steuerschaltung 20 das Ausgangssignal des Außenluftdrucksensors 17 zusammen mit den Ausgangssignalen der Sensoren 10, 12, 14 und 16 an der Pegelumwandlungsschaltung 21.

Da die Arbeitsvorgänge bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses mit der Ausnahme des Luft-Kraftstoff- Programmes die gleichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel sind, werden sie nicht nochmals beschrieben.

Fig. 11 zeigt im einzelnen das Luft-Kraftstoff-Programm des zweiten Ausführungsbeispiels. Im Luft-Kraftstoff-Programm dieses Ausführungsbeispiels wird in einem Schritt 531 in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel ermittelt, ob der Betriebszustand des Fahrzeuges einschließlich des Betriebszustandes der Maschine die Bedingung für eine Regelung mit Rückführung erfüllt. Insbesondere erfolgt diese Feststellung anhand verschiedener Parameter, d. h. anhand des Absolutdruckes im Ansaugkrümmer, der Maschinenkühlwassertemperatur, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Maschinendrehzahl. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedrig ist, die Maschinenkühlwassertemperatur niedrig ist, oder wenn die Schaltstellung des Getriebes der erste Gang, der zweite Gang oder die neutrale Stellung ist, wird bestimmt, daß die Bedingung für eine Regelung mit Rückführung nicht erfüllt ist. Wenn die Bedingung für die Regelung mit Rückführung nicht erfüllt ist, wird in einem Schritt 532 das Ventilöffnungs-Zeitintervall T_OUT gleich "0" gesetzt, um die Regelung mit Rückführung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu unterbrechen. Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist bis zu diesem Schritt gleich der des vorhergehenden Ausführungsbeispiels. Wenn andererseits festgestellt wird, daß die Bedingung für eine Regelung mit Rückführung erfüllt ist, wird ein Rechenprogramm zum Berechnen des Grundventilöffnungs- Zeitintervalls T_BASE zum Öffnen des Auf/Zu-Solenoidventils 9 innerhalb des Zeitintervalls eines Arbeitszyklus T_SOL über Programmschritte ausgeführt, die gemeinsam mit 5330 bezeichnet sind.

Wie es in Fig. 12 dargestellt ist, werden in diesem Rechenprogramm in einem Schritt 331 die laufenden Werte der Maschinendrehzahl N_e und des Absolutdruckes im Ansaugkrümmer P_BA eingelesen. Verschiedene Werte für ein Zeitintervall des Grundtastverhältnisses D_BASE, die nach Maßgabe des Absolutdruckes P_BA und der Maschinendrehzahl N_e bestimmt sind, sind vorher im Festspeicher ROM 30 in Form einer D_BASE-Datenliste gespeichert, wie sie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Zentraleinheit CPU 29 liest daher zunächst die laufenden Werte des Absolutdruckes P_BA und der Maschinendrehzahl N_e und sucht dann einen Wert des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D_BASE, der den gelesenen Werten entspricht, in der D_BASE-Datenliste im Speicher ROM 30. Nachdem das Zeitintervall des Grundtastverhältnisses D_BASE aufgesucht ist, wird in einem Schritt 333 ermittelt, ob das Fünfgang-Getriebe des Fahrzeuges auf den dritten Gang geschaltet ist oder nicht, d. h. ob der dritte Gang eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der dritte Gang eingeschaltet ist, wird ein Getriebestellungskorrekturkoeffizient α_si gleich einem vorbestimmten Wert α₃ von beispielsweise 18 µs in einem Schritt 334 gesetzt. Wenn die Getriebestellung nicht der dritte Gang ist, wird in einem Schritt 335 festgestellt, ob der vierte Gang eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der vierte Gang eingeschaltet ist, wird in einem Schritt 336 der Getriebestellungskorrekturkoeffizient α_si auf einen bestimmten Wert α₄ von beispielsweise 38 µs gesetzt, der größer als der Wert α₃ ist. Wenn der vierte Gang nicht eingeschaltet ist, wird in einem Schritt 337 festgestellt, ob der fünfte Gang eingeschaltet ist oder nicht. Wenn der fünfte Gang eingeschaltet ist, wird in einem Schritt 338 der Getriebestellungskorrekturkoeffizient α_si auf einen bestimmten Wert α₅ von beispielsweise 58 µs gesetzt, der größer als der Wert α₄ ist. Wenn der fünfte Gang nicht eingeschaltet ist, heißt das, daß die Getriebestellung der erste Gang, der zweite Gang oder die neutrale Stellung ist. Die Zentraleinheit CPU 29 bestimmt daher, daß der Arbeitsablauf des Luft-Kraftstoff-Programmes beendet ist, und geht auf die Ausführung des Hauptprogrammes zurück. Nach der Festlegung des Getriebestellungskorrekturkoeffizienten α_si wird der laufende Wert des Außenluftdruckes P_A im Schritt 339 eingelesen. Anschließend wird ein Außenluftdruckkorrekturkoeffizient α_PA, der nach Maßgabe des Wertes P_A des Außenluftdruckes bestimmt ist, der im Schritt 339 eingelesen wurde, aus einer α_PA-Datenliste in einem Schritt 3310 gesucht. Im Festspeicher ROM 30 sind verschiedene Werte für den Außenluftdruckkorrekturkoeffizienten α_PA, die aus dem Außenluftdruck P_A bestimmt sind, als α_PA-Datenliste getrennt von der D_BASE-Datenliste gespeichert. Die Werte für den Außenluftdruckkorrekturkoeffizienten α_PA sind so festgelegt, daß sie mit abnehmendem Außenluftdruck größer werden. Anschließend wird das Grundventilöffnungszeitintervall T_BASE nach der Gleichung

T_BASE = D_BASE + K₀ (α_PA+α_si) · P_BA · N_e

in einem Schritt 3311 berechnet, wobei K₀ eine Konstante ist.

Nach der in dieser Weise erfolgten Berechnung des Grundventilöffnungs- Zeitintervalls T_BASE wird die Arbeitsabfolge über die Schritte 534 und 535, d. h. die Ermittlung des Ablaufes des vorbestimmten Zeitintervalls Δt₁ in der gleichen Weise wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgeführt. Wenn mit dem Zählen des vorbestimmten Zeitintervalls Δt₁ über den Zähler A begonnen wird, wird das Unterprogramm 536 zum Festlegen des Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ausgeführt.

Nach der in dieser Weise erfolgten Festlegung des Soll-Luft- Kraftstoff-Verhältnisses werden die restlichen Schritte des Luft-Kraftstoff-Programms, d. h. die Schritte 537 bis 5312 in derselben Weise wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgeführt. Nach der Ausführung des Luft-Kraftstoff- Programmes werden weiterhin die Steuerungen des Auf/Zu-Ventils, d. h. die Schritte 54 bis 57 in der gleichen Weise wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel ausgeführt.

Der Getriebestellungskorrekturkoeffizient α_si ist so festgelegt, daß er für einen höheren Gang größer als für einen niedrigeren Gang ist. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird daher für einen höheren Gang ärmer gemacht, indem das Grundventilöffnungs- Zeitintervall T_BASE verlängert wird. Darüber hinaus wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auch dann ärmer gemacht, wenn das Fahrzeug in größerer Höhe fährt, indem der Außenluftdruckkorrekturkoeffizient α_PA erhöht wird, der das Grundventilöffnungs-Zeitintervall T_BASE ausdehnt.

Aus dem obigen ist ersichtlicht, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses das Ventilöffnungs-Zeitintervall dadurch bestimmt wird, daß das Grundventilöffnungs-Zeitintervalls wenigstens auf die Getriebestellung des Getriebes und das Ergebnis der Ermittlung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses über den Ausgangssignalpegel des O₂-Sensors ansprechend korrigiert wird. Das Auf/Zu-Ventil wird nur während des Ventilöffnungs- Zeitintervalls geöffnet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches wird daher unmittelbar zur reichen Seite beim Herunterschalten des Getriebes gesteuert. Das Luft-Kraftstoff- Verhältnis wird daher an einer Verarmung gehindert und das Fahrverhalten während eines Übergangs-Zeitintervalls auf hohe Lastverhältnisse ist verbessert. Das Luft-Kraftstoff- Verhältnis wird andererseits unmittelbar zur armen Seite beim Heraufschalten gesteuert. Es wird daher verhindert, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis angereichert wird und es ist eine Verbesserung des wirtschaftlichen Kraftstoff-Verbrauches ohne Beeinträchtigung des Fahrverhaltens während eines Übergangs-Zeitintervalls möglich, bei dem sich die Maschinenlast zur Seite geringerer Last ändert.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine mit Schaltgetriebe gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches mit

• - einem Sauerstoffkonzentrationssensor (14), der im Abgaskanal der Maschine angeordnet ist und ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude im wesentlichen proportional zur Sauerstoffkonzentration des Abgases ist,
• - einer Einrichtung zum Ermitteln der Stellung des Schaltgetriebes,
• - einer Einrichtung (20), die ein Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ_T) nach Maßgabe vorbestimmter Betriebsparameter (N_e, P_BA) der Maschine bestimmt und in Abhängigkeit von der ermittelten Schaltstellung korrigiert, und
• - einer Regeleinrichtung (20), die auf das Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors (14) anspricht und das daraus ermittelte Ist- Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf das Soll- Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ_T) regelt,

dadurch gekennzeichnet, daß das Soll-Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ_T) derart korrigiert wird, daß es umso höher (λ_T + 0,6; λ_T + 0,4) und das Gemisch umso ärmer ist, je höher die Stellung (4. Gang, 5. Gang) des Schaltgetriebes ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einem im Luftansaugkanal angeordneten Vergaser (3), einem luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal (8), der an einer Stelle stromabwärts des Vergasers (3) im Luftansaugkanal mündet, einem Auf/Zu- Ventil (9) im Sekundärluftversorgungskanal (8), und einer Einrichtung (20), die ein Grundventilöffnungsintervall (D_BASE) für das Auf/Zu-Ventil (9) in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Betriebsparametern (N_e, P_BA) der Maschine festlegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20) einen Korrekturwert (α_si = α₃, α₄, α₅) für das Grundventilöffnungsintervall (D_BASE) in Abhängigkeit von der Stellung des Schaltgetriebes bestimmt.