DE3624773C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors und bezieht sich auch auf ein Regelsystem für einen Verbrennungsmotor.

Im Hinblick auf die zunehmende Strenge der Emissionsregelungsvorschriften in verschiedenen Ländern in den letzten Jahren wurden viele Versuche durchgeführt, das Treibstoffversorgungssystem eines Motors so zu verbessern, daß die schädlichen Auspuffemissionen vermindert werden und ein guter Motorlauf beibehalten bleibt.

Ein Weg zum Reduzieren der schädlichen Emissionen besteht darin, den Zylindern Treibstoff und Luft in stöchiometrischen Verhältnissen zuzuführen, und die Verunreinigungen werden durch die Verwendung eines Katalysators entfernt. Dieses Vorgehen leidet unter dem Nachteil, daß der Katalysator mit der Verwendung in seiner Wirkung verschlechtert wird, und daß das Laufen eines Motors mit einem stöchiometrischen Gemisch in einem relativ hohen Treibstoffverbrauch resultiert.

Bei einem anderen Vorgehen, das bekannt ist als "Magerverbrennung", wird den Zylindern ein einen Überschuß an Luft enthaltendes Gemisch zugeführt. Die Erzeugung von Verunreinigungen in der Form von Kohlenmonoxid und Stickstoffoxiden ist sehr viel geringer als bei dem stöchiometrischen Vorgehen. Eine Anordnung, die dieses Vorgehen benutzt, ist weniger der Verschlechterung mit der Zeit ausgesetzt als eine Anordnung, die das stöchiometrische Vorgehen benutzt, und dieses Vorgehen resultiert in einer Verbesserung des Treibstoffverbrauches im Vergleich mit dem stöchiometrischen Vorgehen.

Die Bildung von Stickstoffoxiden geschieht bei hohen Temperaturen in der Verbrennungskammer. Die höchsten Temperaturen treten bei Gemischen auf, deren Zusammensetzung ungefähr gleich der stöchiometrischen ist. Bei diesen Bedingungen gibt es wenig freien Sauerstoff, der bei einer Bildung von Stickstoffoxiden teilnehmen kann. Deshalb ist die Bildungsrate von Stickstoffoxiden mit Gemischen, die etwas Überschußluft enthalten, am größten. Die Bildung von Stickstoffoxiden wird reduziert, wenn die Spitzentemperatur während der Verbrennung durch Verdünnung des Gemisches reduziert wird, entweder durch Überschußluft oder durch Auspuffgas oder durch Wassereinspritzen. Die Temperatur kann ebenfalls durch Reduzieren des Verdichtungsverhältnisses oder durch Verzögern der Zündpunkteinstellung reduziert werden, dieses Vorgehen führt jedoch zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch.

In einer Verbrennungskammer geschieht die Flammenfortpflanzung nach Zündung mit einer endlichen Geschwindigkeit. Es wurde gefunden, daß die maximale Effektivität auftritt, wenn die Spitzendrücke ungefähr 5° bis 15° nach Passieren des Kolbens durch den oberen Totpunkt erzeugt werden. Damit dieses erzielt wird, wird gezündet, bevor der Kolben den oberen Totpunkt erreicht.

Wenn die Mischung fortschreitend magerer gemacht wird, sinkt die Flammengeschwindigkeit, und die Zündung muß weiter vorgestellt werden, damit die maximale Effektivität aufrechterhalten wird. Mit sehr mageren Gemischen oder mit sehr hohen Anteilen von Auspuffgasrückführung wird die Flammengeschwindigkeit sehr niedrig, und die Zündpunkteinstellung sehr weit vorverlegt. Daher sind die Temperaturen und Drücke der Mischung zu dem Zeitpunkt der Zündung sehr gering, und die Flammenfortpflanzung ist ebenfalls sehr gering. Unter diesen Bedingungen können kleine Variationen in Gemischzusammensetzung und Turbulenz zu großen Variationen in der Zeit führen, die nötig ist, das Gemisch zu verbrennen, und diese Variationen in Zylinderdruck von Takt zu Takt erhöhen die Motorrauhigkeit.

Folglich ist es notwendig, die Gemischzusammensetzung zwischen einer Grenze der schnellen Verbrennung, jenseits von der die Erzeugung von Stickstoffoxiden ein gewünschtes Niveau überschreitet, und einer Grenze der langsamen Verbrennung, jenseits von der die Motorrauhigkeit unakzeptierbar wird, oder Fehlzündungen auftreten, zu steuern. In der Praxis gibt es einen schmalen Bereich von akzeptierbarer Gemischzusammensetzung zwischen den beiden Grenzen, und diese Gemischzusammensetzung ist mit einer optimalen Zündpunkteinstellung verbunden.

Moderne Systeme zum Steuern der Zündpunkteinstellung und der Treibstoffzusammensetzung in einem Verbrennungsmotor benutzen digital abgespeicherte Kurvenscharen bzw. Tabellen. Diese Tabellen weisen vorprogrammierte Speicher mit Daten auf, die sich auf Zündpunkteinstellung und Treibstoffzusammensetzung für eine Vielzahl von Kombinationen der Werte von zwei verschiedenen Motorbetriebsparametern, wie Motordrehzahl und Absolutladedruck, im weiteren als Ansaugdruck bezeichnet, beziehen. Diese Tabellen repräsentieren sehr komplexe Oberflächen, die mit mechanischen Nocken oder einfachen elektronischen Funktionsgeneratoren nicht erreichbar sind, und so geben sie eine deutliche Verbesserung über frühere Anordnungen. Sie erreichen jedoch keine vollständig ausreichende Antwort auf Emissions- und Effektivitätsprobleme, da es viele Variable gibt, die nicht berücksichtigt werden können, wie Treibstoffzusammensetzung und Flüchtigkeit, den Einfluß von Ablagerungen auf dem Motorzylinderkopf, die wiederum die Flammengeschwindigkeit beeinflussen, und Änderungen in der Genauigkeit des Betriebes der Ausrüstung, die das Treibstoffgemisch steuert, und Änderungen in Zündenergie und Elektrodenabstand.

Verschiedene Regelsysteme wurden zum Bewältigen dieser variablen Faktoren vorgeschlagen.

Ein solches Regelsystem verwendet einen Abgas- oder Auspuffgas-Sauerstoff-Sensor. Dieses System kann Variationen in der Treibstoffzusammensetzung und Variationen in dem Luft/Treibstoff-Verhältnis in dem Gemisch ausgleichen, aber es kann nicht Variationen im Verdichtungsverhältnis oder Variationen in der zurückgeführten Abgasmenge ausgleichen, wenn Abgas zum Verdünnen des Gemisches benutzt wird.

Ein anderes System benutzt einen Zylinderdrucksensor, der die Position der Kurbelwelle bestimmen kann, an der der Spitzendruck auftritt. Da die Position, bei der der Spitzendruck auftritt, mit der Flammengeschwindigkeit zusammenhängt, kann dieses System benutzt werden, um die Erzeugung von Stickstoffoxiden zu steuern. Unglücklicherweise können die gegenwärtig bekannten Zylinderdrucksensoren die Anforderungen an niedrige Kosten und an Zuverlässigkeit nicht erfüllen.

Ein anderes System benutzt einen Flammenfrontionisationssensor zum Messen der Zeit, die die Flamme zum Durchqueren des Zylinderkopfes braucht, und damit zum direkten Messen der Flammengeschwindigkeit. Der Sensor muß sehr sorgfältig positioniert werden, und dieses schränkt die Freiheit des Entwurfes der Form des Zylinderkopfes zur Erzielung geringer Emissionen und guten Treibstoffverbrauches ein.

In einem Artikel mit dem Titel "Electronic Spark Timing Control for Motor Vehicles" von Paul H. Schweitzer und Thomas W. Collins, veröffentlicht von "The Society of Automotive Engineers" als Artikel 780655, und ebenfalls im US-Patent 40 26 251, ist ein System zur Optminierung der Zündpunkteinstellung beschrieben. In diesem System werden kleine Änderungen der Zündpunkteinstellung überlagert, und die sich ergebenden Änderungen in der Motordrehzahl werden zum Bestimmen der Änderung oder des Differentiales bzw. der Ableitung der Motordrehzahl nach der Zündpunkteinstellung benutzt. Die Zündpunkteinstellung wird solange verändert, bis die Änderung Null wird.

Obwohl durch dieses System eine optimale Zündpunkteinstellung erzielt wird, und damit folglich für das vorherrschende Treibstoffgemisch ein optimales Motorausgangsdrehmoment, kann das System keine Abweichungen in der Gemischzusammensetzung ausgleichen. Zum Beispiel kann es keine Abweichung in der Gemischzusammensetzung ausgleichen, die eine übermäßige Erzeugung von Stickstoffoxiden bewirkt.

Ein weiteres System zur Regelung von Betriebskenngrößen eines Verbrennungsmotors auf optimale Werte ist aus der DE-OS 28 47 021 bekannt. Die Regelung erfolgt durch Verändern von Variablen bzw. Steuereingangsgrößen des Motors und Erfassen der relativen Veränderungen der Betriebskenngrößen bzw. Ausgangswerte des Motors und entsprechendem Nachführen der Variablen. Die Variablen, wie die Gemischzumessung und der Zündpunkt, werden vorgesteuert und werden zu wählbaren Zeiten und/oder beim Auftreten bestimmter Betriebskenngrößen oder deren Änderungen variiert und die entsprechenden Reaktionen werden zur Bestimmung des Leistungsoptimums und/oder des minimalen spezifischen Kraftstoffverbrauchs verwendet. Insbesondere werden die Gemischzusammensetzung und der Zündzeitpunkt abwechslungsweise auf den jeweils gewünschten Extremwert geregelt.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein neues oder verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors vorzusehen, und insbesondere ein neues oder verbessertes Regelsystem für einen Verbrennungsmotor anzugeben, mittels dem eine optimalen Zündpunkteinstellung erreicht werden kann und auch Abweichungen in der Gemischzusammensetzung ausgeglichen werden können.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Sollwert der Änderung kontinuierlich als eine Funktion der Betriebsparameter aufgestellt.

In einer weiteren Ausführungsform ist der eine Eingangswert ein Steuereingangswert an eine Zündpunkteinstellvorrichtung, und der andere Eingangswert ist ein Steuereingangswert an eine Gemischzusammensetzungssteuerung.

Die Anmelder haben herausgefunden, daß die Zündpunkteinstellung und die Gemischzusammensetzung in folgender Weise zusammenhängen. Für spezielle Motorbetriebsparameter, so wie ein spezieller Wert für die Motordrehzahl und ein spezieller Wert für den Ansaugdruck, wird die Gemischzusammensetzung durch einen besonderen Wert der Zündpunkteinstellung und einen besonderen Wert der Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung bestimmt. Die Anmelder haben ebenfalls gefunden, daß die Genauigkeit in der Zündpunkteinstellung normalerweise gut aufrechterhalten werden kann, während die Gemischzusammensetzung den oben ausgeführten Variationen unterliegt. Wenn daher die Zündpunkteinstellung für jede Kombination der Betriebsparameter festgelegt ist, und die Gemischzusammensetzung so eingestellt wird, daß ein gewünschter Wert der Änderung der Motorleistung, im weiteren als Ausgangswert des Motors bezeichnet, im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung erreicht wird, wird die gewünschte Treibstoffzuführung erzielt. Damit sieht die Erfindung eine extrem bequeme Möglichkeit vor, Abweichungen in der Treibstoffzuführung zu korrigieren.

Normalerweise ist der Sollwert der Änderung Null, da dieser Wert eine maximale Drehmomentabgabe bewirkt. Es kann jedoch unter bestimmten Betriebsparametern wünschenswert sein, einen anderen Wert als Null zu wählen. Zum Beispiel ist unter Leerlaufbedingungen die Zündpunkteinstellung gewöhnlich gegenüber der Position der optimalen Drehmomentabgabe verzögert, so daß die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen weiter reduziert wird.

Die Erfindung sieht ferner ein Regelsystem für einen Verbrennungsmotor vor, wie es im Patentanspruch 13 gekennzeichnet ist.

Obwohl die Erfindung besonders auf funkengezündete Benzinmotoren (Ottomotoren) angewendet werden kann und die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele sich alle auf solche Motoren beziehen, kann die Erfindung ebenfalls auf druckzündende Motoren (Dieselmotoren) angewandt werden. In diesem Fall ist in Übereinstimmung mit den obigen Ausführungen der eine Eingangswert ein Eingangswert an eine Einspritzzeitsteuerung, und der andere Eingangswert ein Eingangswert an eine Gemischzusammensetzungssteuerung von der Art, die bei solchen Motoren bekannt ist, wie ein Abgasrückführsteuersystem.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigt

Fig. 1 eine Abbildung der funktionalen Komponenten einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des Regelsystems;

Fig. 2 ein Diagramm, in dem die zum Erzeugen einer besonderen Höhe des Drehmomentes benötigte Zündpunkteinstellung gegen das Luft/Treibstoff-Verhältnis aufgetragen ist;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Mikrocomputersystems, das die in Fig. 1 gezeigten funktionalen Komponenten aufweist;

Fig. 4 ein Zusammenhangsdiagramm des Computerprogrammes für das in Fig. 3 gezeigte Mikrocomputersystem;

Fig. 5 und 6 Ablaufdiagramme des Programmes; und

Fig. 7 bis 11 Diagramme von funktionalen Komponeten von fünf weiteren Ausführungsformen des Regelsystems.

In Fig. 2 bezeichnen die Kurven a, b, c, d, Linien konstanten Drehmomentes, die in ein Diagramm mit Achsen für das Luft/Treibstoff- Verhältnis und die Zündpunkteinstellung eingezeichnet sind. Diese Kurven werden erhalten, wenn ein Motor auf einem Prüfstand bei einer bestimmten Drehzahl und einer bestimmten Luftzuführmenge läuft, und das sich ergebende Drehmoment bei verschiedenen Werten der Zündpunkteinstellung und des Luft/Treibstoff-Verhältnisses gemessen wird. Insbesondere wird dabei der Motor mit bestimmt festgesetzten Werten für die Luftzufuhr und die Zündpunkteinstellung laufen gelassen. Die Treibstoffeinstellung des Motors und die Bremslast auf dem Motor werden dann eingestellt, bis ein bestimmter Treibstofffluß und eine bestimmte Motordrehzahl erreicht werden. Dann wird das Drehmoment ermittelt.

Punkte in dem Diagramm des Luft/Treibstoff-Verhältnisses gegen die Zündpunkteinstellung, die bei einem bestimmten Wert des Drehmomentes erhalten werden, werden zum Erhalten der Kurve gleichen Drehmomentes d miteinander verbunden. Ähnlich können die Kurven gleichen Drehmomentes c, b und a für entsprechende höhere Werte des Drehmomentes bezeichnet werden. Zu jedem Punkt in Fig. 2 gibt es einen Änderungsvektor der Steigung, der in die Richtung zeigt, in der das Drehmoment am stärksten steigt. Überall entlang einer Kurve gleichen Drehmomentes ist der Änderungsvektor im rechten Winkel zu der Kurve, da das Entlanggehen entlang einer Kurve gleichen Drehmomentes keine Änderung des Drehmomentes erzeugt. Daher sind die Punkte, denen die Kurven gleichen Drehmomentes parallel zu der Zündpunkteinstellungsachse sind, Punkte, an denen es keine Komponente des Änderungsvektors in die Zündpunkteinstellungsachsenrichtung gibt. Die partielle Ableitung des Drehmomentes nach der Zündpunkteinstellung ist daher Null in diesen Punkten, die in Fig. 2 durch Linie e verbunden sind. Dasselbe Vorgehen wird für jede Kombination der Werte für Luftzufuhr und Drehzahl wiederholt. Es wurde von den Anmeldern gefunden, daß die Schar von Linien e, die so abgeleitet worden sind, charakteristisch für den getesteten Motor ist.

Daher stellt Linie e für eine bestimmte Motordrehzahl und ein bestimmtes Luft/Treibstoff-Verhältnis eine Funktion dar, die die Zündpunkteinstellung und das Luft/Treibstoff-Verhältnis miteinander verknüpft. Somit ist unter Verwendung der Linie e jeder Wert des Luft/Treibstoff-Verhältnisses durch eine bestimmte Zündpunkteinstellung festgelegt.

In jedem nicht auf der Linie e gelegenen Punkt hat die partielle Ableitung oder Änderung des Motordrehmoments nach der Zündpunkteinstellung einen Wert ungleich Null. Unter Verwendung der Punkte außerhalb der Linie e kann ein bestimmtes Luft/Treibstoff-Verhältnis durch eine bestimmte Zündpunkteinstellung zusammen mit dem zugehörigen Wert der Änderung des Motordrehmomentes im Verhälnis zu der Zündpunkteinstellung festgelegt werden.

In Punkten irgendwo oberhalb und links von der Linie e in Fig. 2 ist die Änderung des Motordrehmomentes im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung negativ. Unterhalb und rechts von der Linie e ist die Änderung positiv. Die Fläche unterhalb und rechts von der Kurve e in Fig. 2 stellt Treibstoffgemische dar, die keine ausreichende Zeit zum Brennen haben zum Erzielen des maximalen Beitrages zu dem Ausgangswert des Motors. Die Fläche oberhalb und links von der Kurve e in Fig. 2 stellt Treibstoffgemische dar, die zu schnell brennen, um einen maximalen Beitrag zu leisten.

Während der Motor zum Erzeugen der in Fig. 2 gezeigten Kurve getestet wird, werden ebenfalls die Verunreinigungen und insbesondere die Stickstoffoxide gemessen.

Durch Benutzung der Resultate dieser Tests kann für jede Motordrehzahl und jede Luftzufuhrmenge eine optimale Kombination der Zündpunkteinstellung und des Luft/Treibstoff-Verhältnisses ausgewählt werden. Das Luft/Treibstoff-Verhältnis wird so ausgewählt, daß das Gemisch mager genug ist zum Verhindern der Erzeugung von übermäßigen Mengen von Stickstoffoxiden, aber es ist ausreichend fett genug zum Erzielen einer effektiven Wirkungsweise und zum Vermeiden von Fehlzündungen. Normalerweise ist die Zündpunkteinstellung ein Punkt auf Kurve e, da diese Punkte maximaler Drehmomentenabgabe entsprechen. Unter bestimmten Bedingungen wird jedoch ein Punkt abseits von der Kurve e gewählt. Zum Beispiel kann es während des Leerlaufes erwünscht sein, die Zündpunkteinstellung so zurückzustellen, daß die Emission von unverbrannten Kohlenwasserstoffen reduziert wird. Für jede ausgewählte Kombination der Zündpunkteinstellung und des Luft/Treibstoff-Verhältnisses wird die Änderung des Ausgangswertes des Motors in bezug auf die Motordrehzahl ebenfalls festgehalten.

Die Anmelder haben gefunden, daß Zündpunkteinstellung genau festgelegt werden kann, und daß die Abweichungen, die auftreten, wenn der Motor betrieben wird, nur minimal sind. Im Gegensatz dazu variieren die Faktoren, die die Flammengeschwindigkeit beeinflussen, wie etwa das Luft/Treibstoff-Verhältnis und das Verdichtungsverhältnis beträchtlich, und deutliche Abweichungen treten auf, wenn der Motor betrieben wird. Nach der Erfindung wird, wie anhand verschiedener Ausführungsbeispiele weiter unten beschrieben wird, die Zündpunkteinstellung auf einen optimalen Wert für die Motorbetriebsparameter gesetzt. Die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung wird gemessen, und das Luft/Treibstoff-Verhältnis dann eingestellt, bis der Sollwert der Änderung erreicht wird. Wenn dieser Wert der Änderung erreicht ist, ist die Flammengeschwindigkeit bei ihrem optimalen Wert und entspricht dem Luft/Treibstoff-Verhältnis, das entsprechend dem bestimmten Wert der Zündpunkteinstellung ausgewählt war.

In der obigen Diskussion von Fig. 2 wurde das Motordrehmoment als Parameter zum Definieren des Ausgangswertes des Motors benutzt. Der Ausgangswert des Motors kann auch durch die Motordrehzahl oder die Motorleistung definiert werden, und in dem unten aufgeführten Beispiel wird die Motordrehzahl benutzt.

In der Diskussion der Fig. 2 wurde auch die Luftzufuhrmenge als Parameter benutzt, um die Lastanforderung zu definieren, der der Motor ausgesetzt ist. Treibstofffluß, Gemischfluß, Drosselklappenwinkel (d. h. Stellung des Gashebels) oder Ansaugdruck können ebenfalls zum Definieren der Lastanforderung benutzt werden. In den unten gegebenen Beispielen wird der Ansaugdruck benutzt.

In Fig. 1 sind die funktionalen Komponenten eines erfindungsgemäßen Regelsystems gezeigt.

Ein Motor 10 hat eine elektronische Treibstoffsteuerung 11. Die Steuerung 11 ist eine elektronische Treibstoffeinspritzsteuerung von bekanntem Typ, in der eine separate Einspritzdüse für jeden Zylinder vorgesehen ist zum Einspritzen von Treibstoff in eine Abzweigung des Einlaßansaugrohres, das zu jenem Zylinder führt. Einspritzen wird zu einem bestimmten Punkt des Betriebstaktes des Motors angeregt, und die Treibstoffsteuerung 11 erhält ein Treibstoffmengeneingangssignal, das die Dauer des Einspritzens in jedem Takt bestimmt.

Der Motor 10 hat eine Zündsteuerung 12, die in bekannter Weise das Zünden der individuellen Zündkerzen des Motors bei Kurbelwellenwinkeln verursacht, die durch ein Zündwinkeleingangssignal an die Steuerung 12 bestimmt werden.

Der Motor 10 weist einen Meßwertwandler 10 a für die Kurbelwellenposition und einen anderen Meßwertwandler 10 b auf, der den Lufteinlaßansaugdruck als einen die Lastanforderung repräsentierenden Parameter mißt. Der Meßwertwandler 10 b könnte einen anderen die Lastanforderung repräsentierenden Parameter, wie den Drosselklappenwinkel, messen. Der Meßwertwandler 10 a für die Kurbelwellenposition ist ein Meßwertgeber, der mit einem Zahnrad auf der Kurbelwelle zusammenwirkt. Eine Anordnung ist vorgesehen, damit ein Positionsmeßwert der Kurbelwelle erkannt werden kann. Solch eine Anordnung kann durch einen Schaltkreis oder ein Computerprogramm zum Erkennen eines fehlenden Zahnes, der in dem Zahnrad ausgebildet ist, dargestellt werden. Eine geeignete Anordnung ist in der GB 21 42 436 A offenbart. Die von dem Meßwertwandler 10 a erhaltenen Kurbelwellenpositionssignale werden sowohl der Treibstoff- als auch Zündsteuerung 11, 12 zum Ermöglichen der Treibstoffeinspritzung und des Zündvorganges zugeführt, damit sie richtig mit dem Motorbetrieb synchronisiert sind. Das Kurbelwellenpositionssignal wird auch einem Drehzahlberechner 13 zugeführt, der ein häufig auf den neuesten Stand gebrachtes Signal abgibt, das die laufende Drehzahl der Kurbelwelle darstellt.

Das Drehzahlsignal und das Ansaugdrucksignal werden drei Signalgeneratoren zugeführt, die vom Tabellen-Typ sind. Einer von diesen ist eine Tabelle 14 zur Festlegung der Zündpunkteinstellung, welche einen Ausgangswert zur Verfügung stellt, der der ausgewählten Zündpunkteinstellung für den laufenden Wert der Motordrehzahl und des Ansaugdruckes entspricht.

Eine andere der Tabellen ist eine Tabelle für die Festlegung der Treibstoffmenge 15, die Näherungswerte für das Treibstoffmengensignal enthält, das der Treibstoffsteuerung 11 zugeführt werden muß zum Erzielen der gewünschten Flammengeschwindigkeit bei jeder Kombination von Motordrehzahl und Ansaugdruck.

Die in den Tabellen 14 und 15 gespeicherten Werte werden nach dem oben in Zusammenhang mit Fig. 2 diskutierten Prinzip ausgewählt.

Die dritte Tabelle ist eine Tabelle 16 zur Festlegung der Änderung. Für jede Kombination von Motordrehzahl und Ansaugdruck enthält die Tabelle 16 den Wert der Änderung der Motordrehzahl im Verhältnis zur Zündpunkteinstellung, der dem ausgewählten Wert für die Zündpunkteinstellung und dem Luft/Treibstoff-Verhältnis entspricht. Für die meisten Kombinationen von Werten von Drehzahl und Ansaugdruck ist der gewünschte Wert der Änderung Null. Aber, wie oben erklärt wurde, ist bei einigen Betriebsparametern, wie Leerlauf, eine positive Änderung für minimale Emission erforderlich.

Jede der oben beschriebenen Tabellen ist zweckdienlicherweise in der Form eines digitalen Speichers, in dem die Signale von dem Drehzahlberechner 13 und dem Meßwertwandler 10 b für den Ansaugdruck in Befolgung von einigen vorherbestimmten Regeln kombiniert werden, damit ein Adreßwort gebildet wird und die Festlegung als ein Wort von geeigneter Länge unter dieser Speicheradresse gespeichert wird.

Das Zündpunkteinstellungssignal (oder -wort) der Tabelle 14 wird der Zündsteuerung 12 über eine Additionsschaltung 17 zugeführt, die auch ein Veränderungssignal von einem Veränderungsgenerator 18 erhält, dem ein Eingangswert von einem Taktgeber zugeführt wird.

Das Veränderungssignal ist abwechselnd positiv und negativ, und somit wird das Zündpunkteinstellungssignal, das der Zündsteuerung 12 zugeführt wird. Zyklisch zum Vorwärts- und Rückwärtsversetzen des Zündpunktes um einen kleinen Betrag variiert.

Das Veränderungssignal wird auch zusammen mit den Signalen von dem Meßwertwandler 10a zu einem Änderungsdetektor 19 geführt. Dieser Detektor 19 hat ebenfalls eine Eingabe von dem Taktgeber und ist als Überwacher der Auswirkung der Veränderung der Zündpunkteinstellung auf die Motordrehzahl tätig. Somit produziert er ein Signal, das dem aktuell bestimmten Wert der Änderung der Motordrehzahl im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung entspricht. Dieses Signal wird einem Abweichungsdetektor 20 zugeführt, der den Istwert der Änderung mit dem von der Tabelle 16 festgelegten Sollwert vergleicht. Das resultierende Regelabweichungssignal variiert sowohl in Größe als auch Vorzeichen in Übereinstimmung mit der Beziehung zwischen den Sollwerten und den Istwerten der Änderung. Das Regelabweichungssignal wird einem Regler 21 zugeführt, der ebenfalls mit dem Taktgeber verbunden ist. Der Regler 21 hat eine integrate Übertragungsfunktion. Der Ausgangswert des Reglers 21 wird einer Additionsschaltung 22 zugeführt, die die den Ausgangswert des Reglers 21 von dem Treibstoffmengensignal, das von der Tabelle 15 abgeleitet wurde, subtrahiert. Das resultierende korrigierte Treibstoffmengensignal wird Treibstoffsteuerung 11 zugeführt. Es ist verständlich, daß andere Übertragungsfunktionen für den Regler 21 verwendet werden können. Zum Beispiel kann eine proportionale plus integrale Übertragungsfunktion benutzt werden, so daß die Geschwindigkeit und die Stabilität des Regelkreises verbessert werden können.

Wenn daher der Motor läuft, wird die Zündpunkteinstellung um den ausgewählten Wert für die Betriebsparameter herum gestört. Die Regelabweichungssignale, die durch Vergleich der Istwerte und der Sollwerte für die Änderung abgeleitet werden, werden durch den Regler 21 integriert, und das Intergral dieser Regelabweichungssignale wird von dem tabellierten Treibstoffmengensignal subtrahiert, woduch die eingespritzte Treibstoffmenge eingestellt wird.

Zum Beispiel kann es für die in Fig. 2 gezeigten bestimmten Betriebsparameter wünschenswert sein, den Motor bei dem Punkt Y zu betreiben. Aufgrund von Abweichungen in der Treibstoffsteuerung 11 kann jedoch der von der Treibstofftabelle 15 zur Verfügung gestellte Wert den Motor dazu bringen, bei dem Punkt X zu laufen. Da das Luft/Treibstoff-Gemisch an dem Punkt X reicher ist als an dem gewünschten Punkt Y, kann dieses eine erhöhte Emission von Stickstoffoxiden verursachen. Durch die in Fig. 1 gezeigte Anordnung jedoch wird das Luft/Treibstoff-Verhältnis so lange nachgestellt, bis der Punkt Y erreicht ist. Daher läuft der Motor trotz Abweichungen in der Treibstoffsteuerung 11 mit einer Kombination von Zündpunktwinkeleinstellung und Luft/ Treibstoff-Verhältnis, das geringe Emissionen und einen optimalen Ausgangswert des Motors bewirkt.

Der in Fig. 1 gezeigte Funktionsblock kann in ein Mikrocomputersystem, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, implementiert werden. Die Tabellen 14, 15 und 16 können leicht unter Verwendung eines ROM implementiert werden, während der Veränderungsgenerator durch einen Softwarezähler getaktet wird. Der Ausgangswert des Generators wird zu dem Zündpunkteinstellungswort aus der Tabelle 14 addiert. Der Änderungsdetektor berechnet die Änderung unter Bezugnahme auf zwei aufeinanderfolgende Messungen der Motordrehzahl, die in dem RAM des Mikrocomputers gespeichert sind. Der Integrator 21 ist mit einer Korrekturtabelle für das Luft/ Treibstoff-Verhältnis implementiert, die in dem RAM gespeichert ist, dieses wird kontinuierlich in Übereinstimmung mit der Abweichung zwischen dem Sollwert der Änderung und dem Istwert der Änderung auf den neuesten Stand gebracht.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, weist das Mikrocomputersystem einen Mikrocomputer 30 auf, der einen Teil eines integrierten Schaltkreises vom Intel-Typ 8097 bildet, der üblicherweise mit einem Programmspeicher 31 (ROM-Typ 27c 64) verbunden ist, der alle Programme enthält, die für den Mikrocomputer und die Tabellen 14, 15 und 16 notwendig sind. Eine zeitweilige Datenspeicherung wird in einem RAM 32 (Hitachi-Typ 6116) durchgeführt.

Der Meßwertwandler 10 a ist in der GB-OS 21 42 436 beschrieben und verwendet ein Zahnrad, das Zähne in 10°-Abständen aufweist, wobei ein Zahn an jeweils zwei Referenzpunkten fehlt, die 180° auseinander sind. Die Wicklung dieses Meßwertgebers ist mit dem Unterbrechungs-(interrupt)-Eingang I des Mirkrocomputers 30 über eine Schnittstellenschaltung 33 verbunden, die hauptsächlich zum Ausfiltern von Störungen und zum Abgeben von sauberen rechteckigen Pulsen an den Mikrocomputer, wenn jeder Zahn die Meßwertgeberwicklung passiert, tätig ist. Wie in der GB-OS 21 42 436 erklärt ist, werden diese Pulse zum Vorsehen von Kurbelwellenpositionspulsen in 10°-Intervallen und von Referenzpulsen an zwei bestimmten Positionen bei jeder Kurbelwellenumdrehung verwendet. Der Mikrocomputer 30 verwendet diese Pulse zum Berechnen der Motordrehzahl und übernimmt damit die Funktion des Drehzahlberechners 13. Der Meßwertgeber 10 b ist über einen Analog- Digital-Wandler 34 mit dem Mikrocomputer 30 zusammengeschaltet. Der Wandler 34 bildet auch einen Teil der intergrierten Schaltung vom Intel-Typ 8097.

Ein Hochgeschwindigkeitsausgang des Computers 30 ist mit einem Zündungstreiber 35 verbunden. Der Treiber 35 enthält einen Verstärker und stellt den Strom zum Einschalten und Ausschalten der Zündspule zur Verfügung. Ein anderer Hochgeschwindigkeitsausgang ist an einen Einspritztreiber 36 angeschlossen, der Steuersignale für die individuellen Treibstoffeinspritzdüsen abgibt. Da die Zähne des Zahnrades in Abständen von 10° angeordnet sind, kann eine bessere Auflösung durch Interpolation erreicht werden. Für jedes Intervall wird die Interpolation erreicht, indem die Zeit verwendet wird, die für den Durchgang des vorherigen 10°- Intervalles benötigt wurde.

In Fig. 4 ist eine allgemeine Anordnung der Module gezeigt, die das Programm bilden, und ebenfalls der Datenfluß zwischen diesen Modulen. Das Programm weist die Module FEHLBEST, ZÜNDAUF, SWBRENN und VERWEIL auf. Das Modul ZÜNDAUF ruft die Untermodule AUFSUCH 1 und AUFSUCH 2 auf, und das Modul SWBRENN ruft die Untermodule TABELLEN SPEICHER und AUFSUCH KORREKTUR auf. Fig. 4 zeigt auch eine Tabelle 110 für feste Zündpunkteinstellung, welche die festen Zündpunkteinstellungswerte enthält und der in Fig. 1 gezeigten Tabelle 14 entspricht. Fig. 4 zeigt auch eine Tabelle 112 für festes Luft/ Treibstoff-Verhältnis, welches der in Fig. 1 gezeigten Tabelle 16 für festes Luft/Treibstoff-Verhältnis entspricht. Weiter zeigt Fig. 4 eine Tabelle 111 für die Korrektur des Luft/Treibstoffverhältnisses, welches die Korrekturwerte für das Luft/Treibstoff -Verhältnis enthält. Die Korrekturtabelle wird unter Steuerung des Untermoduls TABELLEN SPEICHER in Übereinstimmung mit der Abweichung zwischen dem Sollwert der Änderung und dem Istwert der Änderung auf den neuesten Wert gebracht. Die in der Korrekturtabelle 111 gespeicherten Wert werden zum Korrigieren des Luft/Treibstoff-Verhältnisses unter Steuerung des Untermoduls AUFSUCH KORREKTUR verwendet. Somit führen die Untermodule TABELLEN SPEICHER und AUFSUCH KORREKTUR zusammen mit der Korrekturtabelle 111 die Funktion des in Fig. 1 gezeigten Reglers 21 aus.

Das Modul FEHLBEST erhält ein Unterbrechungssignal ZAHN UNTERBRECH, und dieses Modul wird jeweils ausgeführt, wenn ein Zahn nachgewiesen wird. Eine Variable ZAHN wird an das Modul VERWEIL geliefert und stellt die Position der Kurbelwelle bis auf einen Zahn des Zahnrades dar. Dieses Modul FEHLBEST vergleicht den Zeitablauf zwischen jedem Zahn und stellt dabei den fehlenden Zahn fest. Wenn der fehlende Zahn festgestellt ist, stellt das Modul wieder eine Beziehung zwischen der Variablen ZAHN und der absoluten Position der Kurbelwelle auf. Das Modul FEHLBEST berechnet ebenfalls die Brennperiode und liefert diese als eine Variable BRENN PERIODE an die Module ZÜNDAUF und SWBRENN. In dem gegenwärtigen Beispiel findet eine Zündung jedesmal statt, wenn die Kurbelwelle um ungefähr 180° rotiert. Die Brennperiode ist als die Zeit definiert, die die Kurbelwelle braucht, um genau 180° zu rotieren.

Das Modul ZÜNDAUF erhält eine Variable LA DRUCK, die den Ansaugdruck darstellt, und diese Variable wird von dem Ausgangssignal des Meßwertgebers 10 b abgeleitet.

In jeder der Tabellen 110, 111 und 112 sind die Werte für jede Kombination von Motordrehzahl und Ansaugdruck gespeichert. Damit die Tabellen 110, 111 und 112 adressiert werden können, erzeugt das Modul ZÜNDAUF Adreßvariable DREHZAHL und LAST, die jeweils der Motordrehzahl und dem Ansaugdruck entsprechen.

Das Modul ZÜNDAUF berechnet auch die Motordrehzahl aus der Variablen BRENN PERIODE und liefert diese als eine Variable MOT DREH an jedes der Module SWBRENN und VERWEIL.

Das Modul ZÜNDAUF ruft das Untermodul AUFSUCH 2 auf, welches den Basiszündvorlaufwinkel als Variable ZND WNKL BASIS durch eine Standardinterpolationsmethode berechnet. Diese Variable wird dann dem Modul SWBRENN zugeführt. Das Modul ZÜNDAUF ruft ebenfalls das Untermodul AUFSUCH 1 auf, welches den Basiswert für das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch ein ähnliches Standardinterpolationsverfahren berechnet, und liefert diesen Wert als eine Variable LTV BASIS an das Modul SWBRENN.

Das Modul ZÜNDAUF wird jedesmal nach der Zündung eines Funkens ausgeführt, und das Modul SWBRENN wird nach dem Modul ZÜNDAUF ausgeführt.

Das Modul SWBRENN erzeugt einen Veränderungswert, der abwechselnd zwischen +3° und -3° des Zündvorlaufwinkels mit einer Frequenz von 10 Hz variiert. Der Veränderungswert wird mit dem Basiszündvorlaufwert ZND WNKL BASIS aufsummiert, zum Vorsehen eines Zündbefehlswertes ZND WNKL, welches dem Modul VERWEIL zugeführt wird.

Das Modul SWBRENN ruft ebenfalls das Unterprogramm AUFSUCH KORREKTUR auf, damit ein Korrekturwert für das Luft/Treibstoff- Verhältnis erreicht wird. Dieser Korrekturwert wird in dem Basis-Luft/Treibstoff-Verhältniswert LTV BASIS aufsummiert zum Erzeugen eines Luft/Treibstoff-Verhältnis- Befehls-Wertes LTV, und dieser wird ebenfalls dem Modul VERWEIL zugeführt.

Das Modul SWBRENN berechnet auch die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu dem Zündvorlaufwinkel. Es wurde gefunden, daß die größte Wirkung der Veränderung auf die Motordrehzahl auftritt, wenn ungefähr ein halber Veränderungszyklus nach jedem Wechsel des Vorzeichens in der Veränderung abgelaufen ist, falls die Veränderungsfrequenz 10 Hz beträgt. Somit wird in einem Veränderungszyklus die Zündung um 3° von dem Basiswert vorverstellt. Die Brennperiode, die mit dieser Vorverstellung verbunden ist, wird festgehalten, gerade bevor die Zündung um 3° von dem Basiswert zurückgestellt wird, was 50 ms später geschieht. Die mit dem zurückgestellten Punkt verbundene Brennperiode wird festgehalten, gerade bevor die Zündung wieder um 3° von dem Basiswert vorverstellt wird, was 100 ms nach dem Start des Zyklus geschieht. Wenn der Motor unter solchen Bedingungen betrieben wird, daß Vorverstellen der Zündung eine Beschleunigung verursacht und Zurückstellung der Zündung eine Verlangsamung verursacht, wird der zweite Wert für die Brennperiode länger sein als der erste Wert für die Brennperiode. Der erste Wert für die Brennperiode wird von dem zweiten Wert abgezogen, und die sich ergebende Differenz stellt die Änderung dar.

Das Modul SWBRENN ruft auch das Untermodul TABELLEN SPEICHER auf, damit die Tabelle 111 für die Korrektur des Luft/Treibstoff- Verhältnisses auf den neuesten Stand gebracht wird. Jedesmal, wenn die Tabelle 111 auf den neuesten Stand gebracht wird, wird dies nach der folgenden Formel durchgeführt:

Neue Korrektur = alte Korrektur + k × (ÄNDERUNG).

In dieser Formel bedeutet k eine Konstante und ÄNDERUNG stellt den Istwert der Änderung für die Motordrehzahl im Verhältnis zu der Zündvorverstellung dar. Wie leicht verstanden werden kann, wird die Tabelle 11 in einer Situation auf den neuesten Stand gebracht, die den vorhergehenden Betriebsbedingungen entspricht.

Das Modul VERWEIL verwendet die Variablen ZAHN und MOT DREH, um den Mikrocomputer 30 zu veranlassen, geeignete Signale an den Zündungstreiber 35 und an den Einspritztreiber 36 abzugeben, damit Zündung und Treibstoffeinspritzung bei den angemessenen Kurbelwellenpositionen erreicht werden, wobei das Luft/Treibstoff- Verhältnis auf den zugewiesenen Wert gesetzt wird.

Fig. 5 und 6 zeigen die Abfolge der Tätigkeiten der in Fig. 4 dargestellten Module. Das Programm weist ein Hauptprogramm HAUPTPROGRAMM, das in Fig. 5 gezeigt ist, und ein Unterbrechungs- Unterprogramm ZAHN UNTERBRECH, das in Fig. 6 gezeigt ist, auf.

Das in Fig. 6 gezeigte Unterbrechungs-Unterprogramm wird jedesmal ausgeführt, wenn ein Unterbrechungssignal auf das Feststellen eines Zahnes erzeugt wird. In diesem Unterprogramm wird das Modul FEHLBEST aufgerufen.

In dem in Fig. 5 gezeigten Hauptprogramm wird die Variable ZAHN mit einer Konstanten START ZAHN bei einem Schritt S 1 verglichen. Die Konstante START ZAHN wird so ausgewählt, daß sie der genauen Winkelstellung der Kurbelwelle entspricht, damit die Module ZÜNDAUF, SWBRENN und VERWEIL ausgeführt werden können, bevor die nächste Zündung auftritt. Wenn Gleichheit in Schritt S 1 gefunden wird, werden diese drei Module nacheinander in den Schritten S 2, S 3 und S 4 vor Rückkehren zu Schritt S 1 ausgeführt. Daher werden die Module ZÜNDAUF, SWBRENN und VERWEIL synchron mit dem Zünden des Motors jeweils zwischen den tatsächlichen Zündungen ausgeführt.

Es muß festgehalten werden, daß die oben unter Bezug auf die Fig. 1 bis 6 beschriebene Ausführungsform grundsätzlich unterschiedlich von den Anordnungen nach dem Stand der Technik ist, wie sie in dem von der "Society of Automotive Engineers" publizierten Artikel beschrieben sind, oder in dem oben zitierten US-Patent. In der Anordnung nach dem Stand der Technik wird die Zündpunkteinstellung um einen Wert verändert, der in Übereinstimmung auf die Reaktion auf die Veränderung eingestellt wird. Das Luft/Treibstoff-Verhältnis wird unabhängig von der Einstellung der Zündpunkteinstellung gesteuert. Wenn es eine Abweichung in dem Luft/Treibstoff- Verhältnis gibt, wird mit solch einer Anordnung zwar die Zündpunkteinstellung neu korrigiert, aber keine Korrektur wird bei dem Luft/Treibstoff-Verhältnis ausgeführt werden. Als Beispiel seien die in Fig. 2 gezeigten Betriebsbedingungen genommen, dann verhält sich eine Anordnung nach dem Stand der Technik wie folgt. Es mag wünschenswert sein, bei einem Punkt Y tätig zu sein, aber aufgrund einer Abweichung in der Treibstoffversorgung wird der Motor bei Punkt X betrieben. Da das Motordrehmoment am Punkt X nicht maximal ist, wird die Zündpunkteinstellung so lange verändert, bis der Motor bei einem Punkt Z auf der Linie e tätig ist. Daher wird der Motor mit einem Luft/Treibstoff-Verhältnis tätig sein, das wesentlich reicher als gewünscht ist. Obwohl das Drehmoment maximiert wird, kann die Abweichung in der Treibstoffversorgung die Erzeugung von Stickstoffoxiden erheblich verschlechtern. Mit der oben beschriebenen Ausführungsform jedoch wird die Zündpunkteinstellung auf einen Wert gesetzt, der maximales Drehmoment gibt, und das Luft/Treibstoff-Verhältnis wird so eingestellt, bis das gewünschte Verhältnis erreicht ist, womit das gewünschte Niveau der Emisssionen für Stickstoffoxide erreicht wird.

Die Erfindung kann ebenfalls bei einem Motor angewandt werden, bei dem das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch einen elektronisch einstellbaren Vergaser gesteuert wird, oder durch eine einzige Einspritzeinrichtung, die für alle Zylinder gemeinsam verwendet wird. Mit so einem Vergaser wird der Motor langsamer auf Änderungen in der Treibstoffversorgung aufgrund der Transporteffekte in dem Einlaßansaugrohr reagieren. Damit diese Verzögerung berücksichtigt wird, wird ein relativ niedriger Wert für die Konstante k gewählt, so daß ein geringeres Korrekturverhältnis auftritt.

Die Anmelder haben ebenfalls Tests auf einem Motor durchgeführt, der Abgas- bzw. Auspuffgasrückführung (AGR) benutzt. Diese Tests wurden bei einer Anzahl von konstanten Drosselklappenwinkeln durchgeführt. Diese Tests wurden in Diagramme gezeichnet, die ähnlich dem in Fig. 2 gezeigten sind, aber bei denen die horizontale Achse das Abgasrückführungsverhältnis darstellt. Dieses Rückführungsverhältnis ist als das Verhältnis zwischen der Summe der Luftmenge und der Abgasmenge zu der dem Motor zugeführten Treibstoffmenge definiert. Die Ergebnisse dieser Tests zeigen Charakteristiken, die sehr ähnlich zu den in Fig. 2 gezeigten sind.

Bei einem Motor, bei dem Abgas- oder Auspuffgasrückführung benutzt wird als Mittel zur Steuerung der Gemischzusammensetzung, kann die Ausführungsform von Fig. 2 wie folgt modifiziert werden.

Die Tabelle 15 wird durch eine AGR-Festlegungstabelle ersetzt, und die Treibstoffsteuerung 11 wird durch eine AGR- Steuerung ersetzt. Die AGR-Festlegungstabelle enthält Näherungswerte für Sollwerte der AGR-Verhältnisse bei verschiedenen Kombinationen von Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel.

Bei einem Motor, der Abgasrückführung und einen Vergaser zum Steuern des Luft/Treibstoff-Verhältnisses benutzt, wird Abgas dem Gemisch aus Luft und Treibstoff an einer Stelle unterhalb, in Strömungsrichtung gesehen, von dem Vergaser zugeführt. Der Betrag des zugeführten Abgases wird durch ein spulenbetätigtes Ventil in der Leitung, die das Abgas zuführt, gesteuert. Es gibt mehrere Möglichkeiten für das der Abgassteuervorrichtung zugeführte Signal. Dieses Signal kann einfach in der Größe dem Signal entsprechen, das dem spulenbetätigten Ventil zugeführt wird. Andererseits kann das Signal ein Befehlssignal für eine besondere Betriebsstellung des Ventiles sein, wobei eine Rückkopplungsschleife zum Sicherstellen, daß die befohlene Position eingenommen wird, vorgesehen wird. Als andere Möglichkeit kann das Signal einen speziellen Wert des Abgasflusses befehlen, und in diesem Fall wird ebenfalls eine Rückkopplungsschleife zum Sicherstellen, daß dieser Wert erreicht wird, benötigt.

In einer anderen Anordnung zum Vorsehen von Abgasrückführung wird der Zeitpunkt des Öffnens der Ventile, die dem Gemisch erlauben, in die Zylinder eingedrückt zu werden, gesteuert. Wenn diese Ventile früher als normal geöffnet werden, wird ein Teil der Abgase in das Einlaßansaugrohr gesaugt und erzielt damit die gewünschte Abgasrückführung.

Bei Benutzung von Abgasrückführung wird eine unabhängige Treibstoffsteuerung, wie etwa ein Vergaser, benutzt. Dessen Betrieb wird nicht durch das Regelsystem, welches Gegenstand der Anmeldung ist, gesteuert.

In der Modifikation zu Fig. 1 zum Erzielen von Abgasrückführung bleiben die Zündsteuerung 12, der Motor 10 und der Meßwertgeber 10 a für die Kurbelwellenposition wie mit Bezug auf Fig. 1 schon beschrieben worden ist. Der Meßwertgeber 10 b mißt bevorzugt den Drosselklappenwinkel, und der Grund hierfür wird im weiteren erklärt.

Die Tabelle 14 für die Festlegung der Zündpunkteinstellung erzeugt einen Ausgangswert, der den Zündwinkel darstellt, der für vorherrschende Werte von Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel das maximale Drehmoment gibt, wenn es einen gewünschten Wert für das AGR-Verhältnis gibt, der zum Erzielen des gewünschten Niveaus von Emissionen ausgewählt wurde. Alternativ kann der Zündwinkel einer sein, der eine bekannte Änderung der Motordrehzahl im Verhältnis zu dem Zündpunkt vorsieht, und der einem gewünschten Niveau von einem AGR-Verhältnis entspricht.

Die dritte Tabelle 16 ist genau, wie sie mit Bezugnahme auf die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben wurde. Ebenfalls sind der Abweichungsdetektor 17, die Additionsschaltung 20, der Veränderungsgenerator 18, der Änderungsdetektor 19 und der Regler 21 alle, wie sie mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben worden sind.

Der Ausgangswert des Reglers 21 wird jedoch zu dem Ausgangswert addiert, der von der AGR-Festlegungstabelle erhalten wird, so daß sichergestellt wird, daß das Gemisch verdünnt wird, wenn der Istwert der Änderung geringer ist als der Sollwert der Änderung, da dieses eine höhere Flammengeschwindigkeit anzeigt als gewünscht ist.

Der Integrator im Regler 21 wird vorzugsweise mit Grenzen ausgestattet. Dieses stellt sicher, daß keine weitere Integration auftritt, nachdem die Ausgabe der Additionsschaltung 22 die Grenzwerte für das AGR-Verhältnis erreicht hat, selbst wenn das Abweichungssignal, das das Signal an die Grenzen brachte, weiter vorhanden ist. Dieses stellt sicher, daß sich die Ausgabe des Integrators schnell von den Grenzen wegbewegen kann, wenn sich die Polarität der Abweichung umdreht.

Die Tabelle 14, die AGR-Festlegungstabelle, und die Tabelle 16 werden bevorzugt mit einem Drosselklappenwinkel adressiert, anstatt mit dem Ansaugdruck oder dem Luftzufuhrverhältnis, so daß Probleme vermieden werden, die durch parasitäre Steuerschleifen verursacht werden. Diese können verursacht werden, wenn die Tabellenausgabe die AGR beeinflußt, und die AGR dann die Adressierparameter beeinträchtigt, wie Ansaugdruck oder Luftzufuhrverhältnis, und damit die Tabellenausgabe. Der Drosselklappenwinkel wird nicht auf diese Weise beeinträchtigt, da er direkt von dem Fahrer gesteuert wird. Folglich wird der Drosselklappenwinkel nur beeinträchtigt, wenn Änderungen in dem AGR-Verhältnis Drehmomentänderungen produzieren und der Fahrer auf diese Drehmomentänderungen reagiert und den Drosselklappenwinkel ändert. Änderungen in dem Drosselklappenwinkel, die auf diese Weise produziert werden, sind zu schwach, um Anlaß für Stabilitätsprobleme zu geben.

Daher kann die Erfindung auch benutzt werden, um eine Rückkopplungssteuerung für einen Motor vorzusehen, der mit Abgasrückführung versehen ist. Da das Ventil, das in der Abgasrückführung benutzt wird, empfindlich ist gegen Änderungen in seiner Charakteristik, da sich Ablagerungen über die Lebensdauer des Motors aufbauen, ist eine solche Rückkopplung besonders nützlich.

In einem Artikel mit dem Titel "Lean Mixture or EGR - which is better for fuel economy and NO_x reductions" von Nakajima u. a., Artikel C94/79, Institute of Mechanical Engineers, London 1979, werden Verdünnungen von Treibstoffgemischen mit Überschußluft und mit Abgasen verglichen. Nach diesem Artikel ergibt eine Verdünnung mit Abgasen eine geringere Motorrauhigkeit, aber eine Verdünnung mit Überschußluft gibt geringeren Treibstoffverbrauch.

Es ist gut bekannt, die Motorrauhigkeit aus Messungen der Zeitdauer von Kurbelwellenrotationen durch bestimmte Intervalle zu bestimmen. Solche Messungen sind in einem Artikel mit dem Titel "Experience with a new method of measuring engine roughness" von Latsch u. a., ISATA Graz Automotive Automation, London, 1978, und auch in dem US-Patent 41 78 891 beschrieben.

Ein weiteres Beispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 11 beschrieben. In diesem Beispiel wird ein verlangter niedriger Wert der Motorrauhigkeit erzielt. Zur gleichen Zeit wird der Gesamtbetrag der Verdünnung des Gemisches so gesteuert, daß ein niedrigerer Wert von Stickstoffoxidemissionen erreicht wird, wie es oben mit Bezugnahme auf das Verdünnen des Gemisches mit Überflußluft und auf das Verdünnen des Gemisches mit Abgasen beschrieben wurde.

Das in Fig. 11 gezeigte Beispiel enthält alle in Fig. 1 gezeigten Elemente, und die gleichen Elemente sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In dem Beispiel von Fig. 11 wird der Ausgangswert des Meßwertwandlers 10 a für die Kurbelwellenposition auch einem Rauhigkeitsdetektor 519 zugeführt. Der Rauhigkeitsdetektor 519 kann wie in dem oben beschriebenen Artikel von Latsch u. a. ausgeführt sein. Es ist ebenfalls eine Tabelle 516 für die Rauhigkeitsfestlegung und eine Tabelle 515 für AGR-Festlegung vorgesehen, die durch die Ausgangswerte des Meßwertwandlers 10 b und des Drehzahlberechners 13 addressiert werden. Das Ausgangssignal von dem Rauhigkeitsdetektor 519 wird von dem Ausgangswert der Tabelle für Rauhigkeit in einem Abweichungsdetektor 520 subtrahiert, und das resultierende Abweichungssignal wird einem Rauhigkeitsregler 521 zugeführt. Der Regler 521 ist in ähnlicher Weise tätig wie der Regler 21.

Wie zuvor wird das Ausgangssignal des Reglers 21 von einem ungefähren Treibstoffmengensignal von Tabelle 15 in der Additionsschaltung 22 subtrahiert, und das resultierende Signal wird der Treibstoffsteuerung 11 zugeführt. Wenn der Ausgangswert des Änderungsdetektors 19 größer ist als der Ausgangswert der Tabelle 16, bedeutet dies, daß die Brenndauer zu gering ist, und der Regler 21 erzeugt eine Reduzierung in dem Luft/Treibstoff-Verhältnis.

Ähnlich wird die Ausgabe des Reglers 521 von einem Näherungs- AGR-Festlegungssignal in einer Additionsschaltung 522 subtrahiert, und das resultierende Signal wird an eine AGR- Steuerung 511 geführt. Wenn die Ausgabe des Rauhigkeitsdetektors 519 größer ist als der Ausgangswert der Tabelle 516, bedeutet dies, daß ein höherer Anteil von Abgasen in dem Gemisch benötigt wird, und der Regler 521 verursacht eine Erhöhung des Zufuhrverhältnisses des Abgases.

Das Beispiel von Fig. 11 hat den Vorteil, daß der Meßwertwandler 10 a für die Kurbelwellenposition benutzt wird, um eine Rückkopplungssteuerung für sowohl das Luft/Treibstoff- Verhältnis als auch das AGR-Verhältnis vorzusehen. Das Abweichungssignal von der Additionsschaltung 520 stellt den Fehler in Motorrauhigkeit dar und wird zum Steuern des AGR-Verhältnisses benutzt. Wenn eine übermäßige Rauhigkeit festgestellt wird, wird das System das AGR-Verhältnis vergrößern. Dieses wiederum wird vermutlich die Flammengeschwindigkeit reduzieren und damit die Emission von Stickstoffoxiden. Folglich wird die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündvorverstellung positiv sein, und dies wird eine Erhöhung über die Treibstoffsteuerung 11 des Luft/Treibstoff-Verhältnisses verursachen. Das bringt die Flammengeschwindigkeit und damit die Emissionen der Stickstoffoxide und den Treibstoffverbrauch näher an die originalen Zielvorstellungen.

Damit die Korrektur beschleunigt wird und das Risiko einer unerwünschten destabilisierenden Wechselwirkung zwischen der AGR und den Luft/Treibstoff-Verhältnis-Regelschleifen reduziert wird, können wohlüberlegte und stabilisierende Anweisungen hinzugefügt werden. Diese weisen eine Querverbindung 580 zwischen dem Ausgang des Reglers 21 und der Additionsschaltung 522 und eine Querverbindung 581 zwischen dem Ausgang des Reglers 521 und der Additionsschaltung 22 auf.

Die Querverbindung 580 stellt sicher, daß die Korrekturen zu der Menge von Verdünnungsmittel als Reaktion auf Änderungsfehler durch Ändern sowohl des AGR-Verhältnisses als auch des Luft/Treibstoff-Verhältnisses durchgeführt werden. Die Querverbindung 581 stellt sicher, daß die Korrekturen zu der Zusammensetzung des Verdünnungsmittels als Reaktion auf Rauhheitsfehler sowohl durch Ändern des Luft/Treibstoff- Verhältnisses als auch des AGR-Verhältnisses durchgeführt werden. Die Querverbindungen 580 und 581 können Verstärkungs- und Frequenzcharakteristiken haben, die zum Reduzieren unerwünschter Wechselwirkungen in der Treibstoffsteuervorrichtung 11 angeordnet sind. Dies kann erzielt werden unter Benutzung des Diagonal-Dominanz-Entwicklungs-Verfahrens, das in "Progress in the design of multivassible control systems" von H. H. Rosenbrock, Measurement and Control, Band 4, 1971, Seiten 9 bis 11, ausgeführt wurde.

Auf diese Art können Signale, die aus Fehlern in der Motorrauhigkeit entstehen, sowohl der AGR-Steuerung 511 als auch der Treibstoffsteuerung 11 in solchen Anteilen und mit solcher relativen Geschwindigkeit zugeführt werden, daß nur ein kleiner Effekt auf die Änderung auftritt. Ähnlich können Signale, die aus Abweichungen in der Änderung entstehen, sowohl der Treibstoffsteuerung 11 als auch der AGR-Steuerung 511 in solchen Anteilen und mit solchen relativen Geschwindigkeiten zugeführt werden, daß nur ein kleiner Effekt auf die Rauhigkeit entsteht.

In einem Mehrzylindermotor können spezielle Zylinder eine schnellere Brenncharakteristik haben als andere, aufgrund zum Beispiel von thermischen Effekten von benachbarten Zylindern. Wenn die Erfindung benutzt wird zur Steuerung der Gemischzusammensetzung von individuellen Zylindern oder Gruppen von Zylindern, können die Emissionen von Stickstoffoxiden der schneller und der langsamer brennenden Zylinder näher an den erforderlichen Wert herangebracht werden.

Dieses erfordert eine unabhängige Steuerung des an jeden individuellen Zylinder abgegebenen Treibstoffes oder an jede Gruppe von Zylindern, die einen Teil des Motors bilden. Es ist gut bekannt, daß das Luft/Treibstoffverhältnis von Zylinder zu Zylinder aufgrund von Verteilungsproblemen variiert.

Steuerung der Gemischzusammensetzung von individuellen Zylindern oder Gruppen von Zylindern kann schlechte Verteilung der Luft oder des Treibstoffes ausgleichen, die zum Beispiel durch Produktionstoleranzen oder Altern der Treibstoffsteuerung verursacht werden.

Ein auf die Steuerung der Treibstoffversorgung von individuellen Zylindern angewandtes Beispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Es soll festgehalten werden, daß die Erfindung ebenfalls zur Steuerung der Teibstoffversorgung von Gruppen von Zylindern benutzt werden kann, wobei die Zylinder jeder Gruppe eine gemeinsame Treibstoffsteuerung haben, so wie es bei einem gemeinsamen Vergaser oder bei einer gemeinsamen Treibstoffeinspritzsteuervorrichtung der Fall ist.

Fig. 7 zeigt ein System, das im Prinzip ähnlich zu dem in Fig. 1 gezeigten ist, aber bei dem die Treibstoffversorgung für jeden individuellen Zylinder eines Vier-Zylinder-Motors optimiert ist.

In Fig. 7 sind der Motor und die Meßwertgeber 10 a und 10 b wie die in Fig. 1 beschriebenen. Die Zündsteuerung 12 von Fig. 1 ist durch vier individuelle Steuervorrichtungen 12 a, 12 b, 12 c und 12 d ersetzt, von denen jede einen entsprechenden individuellen Zylinder steuert. Die Treibstoffsteuerung 11 von Fig. 1 ist durch vier separate Treibstoffsteuerungen 11 a, 11 b, 11 c und 11 d ersetzt, von denen jede die Treibstoffversorgung an einen individuellen Zylinder steuert. Die Tabellen 14, 15 und 16 in Fig. 7 sind exakt die gleichen wie die in Fig. 1 beschriebenen.

Das System von Fig. 7 weist einen Zähler 37 auf, der bestimmt, welcher der vier Zylinder seine Treibstoffversorgung optimiert haben soll. Jeder Zylinder wird für eine feste Dauer optimiert, die einer voreingestellten Zahl von Motorzündungen entspricht. Der Zähler 37 wählt, nachdem diese Dauer abgelaufen ist, einen anderen Zylinder zur Optimierung aus.

Der Zähler 37 steuert über zwei Auswähler 38 und 39, welcher Zylinder als nächster zu optimieren ist. Der Auswähler 39 bestimmt, welche der vier Additionsschaltungen 17 a, 17 b, 17 c , 17 d das Veränderungssignal zu einer gegebenen Zeit empfängt. Nur der Zylinder, der optimiert werden soll, wird verändert. Der Auswähler 38 bestimmt, welcher der vier Integralregler 21 a, 21 b, 21 c, 21 d auf den neuesten Stand gebracht wird. Diese vier Regler entsprechen dem in Fig. 1 beschriebenen Regler 21. Der Zähler 37 stellt sicher, daß der Zylinder, dessen Treibstoffversorgung auf den neuesten Stand gebracht wird, der gleiche ist, wie der Zylinder, dessen Zündung verändert wird.

Nach Auswahl eines Zylinders zur Optimierung ist die Tätigkeit des in Fig. 7 gezeigten Ablaufs ähnlich der in Fig. 1 gezeigten. Das Zündpunkteinstellungssignal von Tabelle 14 wird der Zündsteuerung 12 a bis 12 d über Additionsschaltungen 17 a bis 17 d zugeführt.

Das Veränderungssignal von dem Veränderungsgenerator 18 wird über einen Auswähler 39 an die Additionsschaltung geführt, die dem Zylinder entspricht, dessen Treibstoffversorgung optimiert werden soll.

Das Veränderungssignal wird zusammen mit einem Signal von Meßwertgeber 10 a und einem Taktgeber an den Änderungsdetektor 19 gebracht. Dieser ist zur Überwachung des Effektes der Veränderung im Zündwinkel auf die Motordrehzahl tätig. Der Detektor 19 erzeugt ein Ausgangssignal, das proportional der Änderung der Motordrehzahl im Verhältnis zu dem Zündwinkel für den zu optimierenden Zylinder ist. Dieses Signal wird einem Abweichungsdetektor 20 zugeführt, der den Istwert der Steigung mit dem von Tabelle 16 abgeleiteten Sollwert vergleicht. Das resultierende Regelabweichungssignal wird dann über einen Auswähler 38 zu dem Regler 21 a bis 21 d des zu optimierenden Zylinders hingeleitet. Die Ausgangswerte der vier Integralregler 21 a bis 21 d werden den vier Additionsschaltungen 22 a bis 22 d zugeführt, die die Ausgangswerte des Reglers von dem von der Tabelle 15 abgeleiteten Treibstoffmengensignal subtrahieren. Die entstehenden korrigierten Treibstoffmengensignale werden den entsprechenden Treibstoffsteuerungen 11 a bis 11 d zugeführt.

Die Größe des von dem Änderungsdetektor 19 für einen individuellen Zylinder erzeugten Signals wird kleiner sein als die Größe des entsprechenden Signales für das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene System. Die Rauschkomponente in diesem Signal ist jedoch vergleichbar mit einer Rauschkomponente für das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene System. Die Regler 21 a bis 21 d von Fig. 7 haben nominell die gleiche Verstärkung wie der Regler 21 von Fig. 2. Dieses resultiert in einer längeren Zeit zur Optimierung der Treibstoffversorgung, als für das System von Fig. 1 benötigt ist.

Allgemein wird für kleine Änderungen im Zündwinkel die Änderung der Motordrehzahl in Abhängigkeit von dem Zündwinkel unterschiedlich sein von dem für den gesamten Motor. Im Durchschnitt wird die Änderung für einen individuellen Zylinder ungefähr ein Viertel der Änderung für den gesamten Motor sein. Folglich sollten die Inhalte der Tabelle 16 des in Fig. 7 gezeigten Systems ein Viertel von der Größe der Inhalte der Tabelle 16 des in Fig. 1 gezeigten Systems sein.

In Fig. 8 ist ein Diagramm der funktionalen Komponenten eines Regelsystems gezeigt, das eine andere Ausführungsform der Erfindung darstellt. In dem in Fig. 8 gezeigten System haben Teile, die im wesentlichen die gleichen wie die in Fig. 1 gezeigten sind, die gleichen Bezugszeichen. Die Tabelle 14 von Fig. 1 ist durch eine Tabelle 14A ersetzt, die einen die gewünschten Zündpunkteinstellung Näherungsweise darstellenden Ausgangswert gibt. Diese ist nicht direkt mit der Additionsschaltung 17 verbunden, sondern durch eine Additionsschaltung 22 a, welche ebenfalls den Ausgangswert des Reglers 21 erhält.

Anstelle der Tabelle 15 für die Festlegung der Treibstoffmenge gibt es eine Tabelle 15A für den Bedarf an Luft/Treibstoff-Verhältnis, die zum Erzielen des gewünschten Niveaus von Emissionen von Stickstoffoxiden Werte des Luft/Treibstoff-Verhältnisses enthält, die bei verschiedenen Kombinationen von Drehzahl und Ansaugdruck nötig sind.

Der Regler 21 (der eine Integralcharakteristik oder eine Proportional- Plus-Integralcharakteristik für größere Stabilität haben kann) dient zur Reduzierung der Änderungsabweichungen durch Erzeugen einer Korrektur für die Zündvorverstellung, die von der Tabelle 14A vorgesehen ist. Diese Korrektur wird zu der angenäherten Soll-Zündvorverstellung, die von der Tabelle 14A ausgegeben wurde, im Additionsschaltkreis 22 A addiert, damit eine laufende Schätzung für die optimale Zündvorverstellung gegeben ist, die dann über die Additionsschaltung 17 zu der Zündsteuerung 12 geführt wird.

Mit dieser Anordnung wird der Zündpunkteinstellwinkel gegenüber dem in den obigen Publikationen erwähnten Stand der Technik wesentlich optimiert.

Die laufende Schätzung der optimalen Zündvorverstellung wird ebenfalls von dem Additionsschaltkreis 22 A einer anderen Tabelle 23 zugeführt.

Tabelle 23 wird zum Erreichen einer Schätzung für das tatsächlich bestehende Luft/Treibstoff-Verhältnis benutzt. In diesem Fall wird das Adreßwort für den digitalen Speicher durch die Kombination Drehzahl, Ansaugdruck und die laufende Schätzung der optimalen Zündvorverstellung definiert, wobei das letztere die Ausgabe der Additionsschaltung 22 A ist. Die bei den verschiedenen Adressen in diesem Speicher gespeicherten Worte repräsentieren Kurven, so wie e in Fig. 2. Die Ausgangswerte der Tabelle 15A und der Tabelle 23 werden durch eine Additionsschaltung 24 verglichen, und das resultierende Luft/ Treibstoff-Verhältnis-Abweichungssignal wird durch einen geeigneten Regler 25 integriert zum Vorsehen des Treibstoffbedarfssignales für die Treibstoffsteuerung 11. Mit dieser Anordnung wird die Zündvorverstellung nahe bei ihrem optimalen Wert für die gesamte Zeit aufrechterhalten, da dem Zündregler 21 eine relativ schnelle Antwort gegeben werden kann. Die Treibstoffversorgungsschleife unter der Einwirkung von Regler 25 wird langsamer reagieren, da sie nicht das Luft/ Treibstoff-Verhältnis korrigieren kann, bevor eine korrekte Schätzung der optimalen Zündvorverstellung durchgeführt wurde.

Das in Fig. 8 gezeigte System liefert eine exzellente Kontrolle über Emissionen von Stickstoffoxiden zusammen mit einem effektiven Lauf des Motors bezüglich des Treibstoffes.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 9 gezeigt. In dieser Ausführungsform wird der Ausgangswert des Abweichungsdetektors 20 einem Regler 40 (der eine Integralübertragungscharakteristik zur größeren Stabilität haben kann) zugeführt. Der Ausgangswert des Reglers 40 wird einer Additionsschaltung 41 zugeführt. Die Additionsschaltung 41 addiert den Ausgangswert des Reglers 40 zu dem Ausgangswert von der Tabelle 14B zur Festlegung der Zündvorverstellung zum Korrigieren der Zündpunkteinstellung auf den Sollwert für die existierenden Treibstoffversorgungsbedingungen. Daher ist die Zündpunkteinstellung auf die gleiche Weise gesteuert wie in der oben erwähnten Anordnung nach dem Stand der Technik. Die Ausgabe des Reglers 40 wird jedoch auch einem anderen Regler 42 zugeführt, dessen Ausgangswert zu dem Ausgangswert der Tabelle 15B für die Festlegung der Treibstoffmenge durch eine Additionsschaltung 43 addiert wird. Der Regler 42, der eine Intergralübertragungsfunktion haben kann, stellt das Luft/Treibstoff-Verhältnis so ein, daß das vom Regler 40 seinem Eingang zugeführte Signal reduziert wird. Mit einer solchen Anordnung wird im wesentlichen die gesamte Zeit die Zündvorverstellung bei ihrem optimalen Wert aufrechterhalten, da der Zündsteuerschleife eine relativ rasche Antwort gegeben werden kann. Die Treibstoffversorgungssteuerschleife ist jedoch nur relativ langsam unter dem Einfluß des Reglers 42 tätig, aber sie hat die Auswirkung, langsam die Korrektur der Zündpunkteinstellung durch Korrektur des Luft/Treibstoff-Verhältnisses zu ersetzen. Bei gleichmäßigen Laufbedingungen wird die der Zündpunkteinstellung zugeführte Korrektur auf Null reduziert werden. Daher stellt in einem stationären Betriebszustand das System von Fig. 9 die Treibstoffversorgung auf den gleichen Wert ein, wie er durch das System von Fig. 1 erzielt wird, aber die Antwort der zwei Systeme auf Fehler unterscheidet sich deutlich.

Es ist aufschlußreich, die Bahnkurve zu verfolgen, die die Systeme von Fig. 1, Fig. 8 und Fig. 9 in dem Diagramm der Fig. 2 zurücklegen, bei einem Beginn an dem Punkt X und unter Annahme, daß die Festlegung der Änderung Null ist. Das System von Fig. 1 benutzt die Abweichung in der Änderung von dem Ausgangswert des Motors im Verhältnis zu der Zündvorverstellung zur Korrektur der Zusammensetzung direkt ohne eine Änderung in der grundlegenden Zündvorverstellung. Der Betriebspunkt bewegt sich daher horizontal nach rechts in Fig. 1, bis die Linie e bei Punkt Y erreicht ist.

Die Systeme von Fig. 8 und Fig. 9 benutzen beide die Änderungsinformation an erster Stelle zur Korrektur der Zündvorverstellung und machen daher ihre erste Bewegung senkrecht abwärts in Fig. 2 zu einem Punkt Z auf der Linie e, gerade wie es das System nach dem oben erwähnten Stand der Technik tun würde. Bevor jedoch die Linie e erreicht ist, würde die Gemischsteuerschleife anfangen zu reagieren, so daß die Bahnkurve in Fig. 2 sich nach rechts wenden würde und etwas nach oben drehen würde, wobei sie asymptotisch zu der Linie e würde und sich aufwärts und nach rechts bewegen würde, bis sie schließlich auf dem Punkt Y landen würde, genau wie es das System von Fig. 1 tut.

Im Gegensatz dazu ändert die Anordnung nach dem Stand der Technik nicht das Luft/Treibstoff-Verhältnis und bleibt bei dem Punkt Z auf der Linie e, der vertikal von dem Punkt X versetzt ist, und sieht somit keine so gute Kontrolle der Stickstoffoxide vor.

Fig. 10 zeigt die Anwendung der Prinzipien des in Fig. 6 gezeigten Systemes auf einen Motor, in dem die Zündpunkteinstellung für jeden Zylinder separat gesteuert wird, aber in dem die Gemischzusammensetzung gemeinsam gesteuert wird (zum Beispiel durch einen Vergaser oder durch Abgasrückführung). In dem gezeigten Beispiel wurden die Funktionen der Additionsschaltungen 41 und 17 zusammengefaßt, wobei jeder Zündkanal eine Addierschaltung 45 a, 45 b, 45 c, 45 d aufweist. Die Veränderungssignale werden diesen dann durch einen Kanalwähler 47 zugeführt. Der Zähler 46 steuert ebenfalls einen Auswähler 48, der die Regelabweichungssignale des Additionskreises 20 zu einer Gruppe von Reglern 40 a, 40 b, 40 c, 40 d schickt, wobei jeder von ihnen für einen entsprechenden Zylinder vorgesehen ist. Ein Mittelungsschaltkreis 49 erhält die Ausgangswerte aller Regler 40 a bis 40 d und erzeugt einen Ausgangswert an den Regler 42, der das Mittel der Ausgangswerte der Regler 40 a bis 40 d darstellt. Somit wird bei stationärem Lauf die mittlere Korrektur auf den Zündvorverstellungswinkel auf Null fallen als Resultat der Tätigkeit der Treibstoffkorrekturschleife.

Anstatt der Verwendung eines Mittelungsschaltkreises 49 können das positivste (vorlaufend) oder negativste (rücklaufend) Korrektursignal von den Reglern 40 a bis 40 d zur Anwendung auf den Regler 42 ausgewählt werden.

Die Erfindung ist für die Verwendung mit einer konventionellen Gemischsteuervorrichtung beschrieben worden, in der die Gemischsteuervorrichtung den Betrag des Treibstoffflusses ändert, während der Betrag des Luftflusses oder der Betrag des Gemischflusses durch den Fahrer des Fahrzeuges gesteuert wird, in dem der Motor eingebaut ist. Die Erfindung ist jedoch ebenfalls auf unkonventionelle Systeme anwendbar, in denen die Gemischsteuervorrichtung den Betrag des Luftflusses ändert und der Treibstofffluß direkt durch den Fahrer gesteuert wird. In diesem Fall können Kurven, die äquivalent denen in Fig. 2 gezeigten sind, abgeleitet werden, mit konstant gehaltener Drehzahl- und Treibstoffflußmenge, anstelle von konstant gehaltener Drehzahl und Zufuhrmenge der Luft. Dann werden Zündvorverstellungswinkel zur Speicherung in der Tabelle 14 zur Festlegung der Zündvorverstellung ausgewählt, und eine Tabelle 15 für die Luftmenge würde die Tabelle 15 für die Treibstoffmenge in den Fig. 1 und 7 ersetzen. Ähnlich werden in den Fig. 9 und 10 die Daten in den Tabellen 14B und 15B, wie oben beschrieben wurde, ersetzt. Für das Beispiel von Fig. 8 würde es nur nötig sein, die Tabelle 14A zur Festlegung der Zündvorverstellung, die oben beschrieben, zu ersetzen. In jedem Fall werden die Treibstoffregler 11, 11 a, 11 b 11 c, 11 d durch Luftsteuervorrichtungen ersetzt, wie etwa servo-angetriebene Drosselklappen.

Claims (25)

1. Verfahren zum Regeln eines Verbrennungsmotors mit zwei Steuereingangswerten, die beide einen mit der Ausgangsleistung des Motors in Zusammenhang stehenden Ausgangswert des Motors beeinflussen, mit folgenden Schritten:
Festlegen eines Basiswertes für den einen Steuereingangswert abhängig von Betriebsparametern des Motors,
periodisches Verändern des einen Steuereingangswertes um den Basiswert herum,
Überwachen des Ausgangswertes des Motors,
Bestimmen des Istwertes der Änderung des Ausgangswertes im Verhältnis zur Veränderung des einen Steuereingangswertes um den Basiswert herum,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Festlegen eines Sollwertes und
Regeln des anderen Steuereingangswertes im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert für die Änderung des Ausgangswertes im Verhältnis zur Veränderung des einen Steuereingangswertes um den Basiswert herum.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwert für die Änderung des Ausgangswertes im Verhältnis zur Veränderung um den Basiswert herum abhängig von den Betriebsparametern festgelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als der eine Steuereingangswert eine Zündpunkteinstellung und als der andere Steuereingangswert eine Gemisch- Zusammensetzung verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß als der eine Steuereingangswert eine Einspritzzeitpunkteinstellung und daß als der andere Steuereingangswert eine Gemisch-Zusammensetzung verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangswert des Motors die Motordrehzahl verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Basiswert für den einen Steuereingangswert von einer Tabelle abgeleitet wird, die Zeitdaten als Funktion der Motordrehzahl und Lastanforderung zur Verfügung stellt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gemisch-Zusammensetzung durch Steuern einer Treibstoffeinspritzung erfolgt, bei der getrennt die in jeden Motorzylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge der Reihe nach bestimmt wird,
daß die Zündpunkteinstellung um den Basiswert herum der Reihe nach für jeden Zylinder verändert wird,
daß die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zylinder bestimmt wird, und daß der in jeden Zylinder eingespritzte Treibstoff so gesteuert wird, daß der Sollwert der Änderung für jeden Zylinder erreicht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder in mindestens zwei Gruppen von Zylindern zusammengefaßt werden,
daß die Gemisch-Zusammensetzung durch Steuern einer Treibstoffeinspritzung erfolgt, die getrennt die in jeder Gruppe von Zylindern der Reihe nach einzuspritzende Kraftstoffmenge bestimmt,
daß die Zündpunkteinstellung um den Basiswert herum der Reihe nach für jede Gruppe von Zylindern verändert wird, und
daß der in jeder Gruppe von Zylindern eingespritzte Treibstoff so gesteuert wird, daß der Sollwert der Änderung für jede Gruppe von Zylindern erreicht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gemisch-Zusammensetzung durch zumindest zwei Vergaser erfolgt, von denen jeder eine entsprechende Gruppe von Zylindern mit Treibstoffgemisch versorgt,
daß die Zündpunkteinstellung um den Basiswert herum der Reihe nach für jeden Zylinder verändert wird,
daß die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jede Gruppe von Zylindern bestimmt wird, und
daß das jeder Gruppe von Zylindern zugeführte Treibstoffgemisch so gesteuert wird, daß der Sollwert der Änderung für jede Gruppe von Zylindern erreicht wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gemisch-Zusammensetzung des einer Gruppe von mindestens zwei Zylindern, die wenigstens einen Teil des Motors bilden, zugeführten Gemisches gesteuert wird,
daß die Zündpunkteinstellung um den Basiswert herum der Reihe nach für jeden Zylinder der Gruppe geändert wird,
daß die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zylinder der Gruppe bestimmt wird,
daß eine Korrektur an der Zündpunkteinstellung für jeden Zylinder der Gruppe erzeugt wird, daß der Sollwert der Änderung für jeden Zylinder der Gruppe erreicht wird,
daß eine vorbestimmte Funktion der Korrektur der Zündpunkteinstellung berechnet wird, und
daß die Zusammensetzung des jeder Gruppe von Zylindern gelieferten Gemisches so gesteuert wird, daß die vorbestimmte Funktion der Korrektur der Zündpunkteinstellung reduziert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen weiteren Steuereingangswert aufweist,
daß ein weiterer Ausgangswert des Motors überwacht wird, und
daß der weitere Steuereingangswert so gesteuert wird,
daß ein Sollwert für den weiteren Ausgangswert des Motors erreicht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen weiteren Steuereingangswert für eine Abgasrückführung aufweist,
die Motorrauhigkeit überwacht wird und
der weitere Steuereingangswert so gesteuert wird, daß der Sollwert der Motorrauhigkeit erreicht wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
gekennzeichnet durch Steuern des einen Eingangswertes derart, daß der Sollwert der Änderung erreicht wird, wobei ein Steuereingangswert schneller änderbar ist als der andere Steuereingangswert.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
gekennzeichnet durch anfängliches Ändern des einen Steuereingangswertes zum Erreichen des Sollwertes der Änderung und Steuern des anderen Steuereingangswertes derart, daß der Sollwert der Änderung aufrechterhalten wird, während die Korrektur an dem ersten Steuereingangswert abgebaut wird.

15. Regelsystem für einen Verbrennungsmotor (10) mit zwei Steuereingangswerten, die beide einen mit der Ausgangsleistung des Motors in Zusammenhang stehenden Ausgangswert des Motors beeinflussen, mit:
einer Vorrichtung (14; 14 A; 14 B) zum Festlegen eines Basiswertes für den einen Steuereingangswert abhängig von Betriebsparametern des Motors (10),
einer Vorrichtung (17, 18; 17, 18, 39; 18, 47, 45) zum periodischen Verändern des einen Steuereingangswertes um den Basiswert herum,
einer Vorrichtung (10 a) zum Überwachen des Ausgangswertes des Motors (10),
einer Vorrichtung (19) zum Bestimmen des Istwertes der Änderung des Ausgangswertes des Motors (10) im Verhältnis zur Veränderung um den Basiswert herum,
gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (20, 21, 22; 20, 38, 21, 22; 20, 21, 22 a; 23, 24, 25; 20, 40, 42, 43; 20, 48, 40, 49, 42, 43) zum Regeln des anderen Steuereingangswertes im Sinne einer Verminderung der Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert für die Änderung des Ausgangswertes im Verhältnis zur Veränderung um den Basiswert herum.

16. System nach Anspruch 15,
gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (16; 16 B) zum Festlegen des Sollwertes für die Änderung des Ausgangswertes im Verhältnis zur Veränderung um den Basiswert herum abhängig von den Betriebsparametern.

17. Regelsystem nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß eine auf den einen Steuereingangswert reagierende Zündsteuerung (12) und eine auf den anderen Steuereingangswert reagierende Treibstoffsteuerung (11) vorgesehen sind.

18. Regelsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Einrichtung (10 a) zum Nachweis der Motordrehzahl und zum Liefern eines Ausgabesignals an den Änderungsdetektor ( 19) vorgesehen ist, wobei die Motordrehzahl den Ausgangswert des Motors (10) darstellt.

19. Regelsystem nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffsteuerung eine Treibstoffeinspritzsteuervorrichtung (11) ist.

20. Regelsystem nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffsteuerung (11) ein elektronisch einstellbarer Vergaser ist.

21. Regelsystem nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffsteuerung (11) eine Vorrichtung zum Steuern einer Abgasrückführung ist.

22. Regelsystem nach einem der Ansprüche 17 bis 21,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (10 b) zum Bestimmen der Lastanforderung, der der Motor (10) ausgesetzt ist, und
eine Einrichtung (10 a, 13) zum Bestimmen der Motordrehzahl vorgesehen sind, wobei die Lastanforderung und die Motordrehzahl als die Motorbetriebsparameter benutzt werden.

23. Regelsystem nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffsteuerung (11) den in jedem Motorzylinder der Reihe nach einzuspritzenden Treibstoffbetrag bestimmt, wobei die Vorrichtung zum Ändern des einen Steuereingangswertes (17, 18, 39) zum Verändern der Zündpunkteinstellung um einen Basiswert herum für jeden der Zylinder nacheinander ausgebildet ist, daß der Änderungsdetektor (19) die Änderung des Ausgangswertes des Motors im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zylinder bestimmt, und
daß die Einrichtung ( 20, 38, 21, 22) zum Steuern des anderen Steuereingangswertes den in jeden Zylinder eingespritzten Treibstoff so steuert, daß der Sollwert der Änderung für jeden Zylinder erreicht wird.

24. Regelsystem nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß die Treibstoffsteuerung wenigstens zwei Vergaser aufweist, von denen jeder ein Treibstoffgemisch zu einer entsprechenden Gruppe von Zylindern liefert,
daß die Einrichtungen zum Verändern des einen Steuereingangswertes zum Verändern der Zündpunkteinstellung um einen Basiswert herum der Reihe nach für jede Gruppe von Zylindern vorgesehen sind,
daß der Änderungsdetektor (19) die Änderung des Ausgangswertes des Motors (10) im Verhältnis zu der Zündpunkteinstellung der Reihe nach für jeden Zylinder bestimmt, und
daß die Einrichtung zum Steuern des anderen Eingangswertes das jeder Gruppe von Zylindern zugeführte Treibstoffgemisch so steuert, daß der Sollwert der Änderung für jede Gruppe von Zylindern erreicht wird.

25. Regelsystem nach einem der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine auf einen weiteren Steuereingangswert reagierende Abgasrückführungs-Steuerung (441),
eine Vorrichtung (519) zum Überwachen der Rauhigkeit des Motors und
eine Vorrichtung (520, 521, 522) zum Steuern des weiteren Steuereingangswertes so, daß ein Sollwert der Motorrauhigkeit erreicht werden kann, vorgesehen sind.