DE4341874C2 - Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses des Verbrennungsgemisches einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses des Verbrennungsgemisches einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern
des Mischungsverhältnisses der Anteile Luft und Brennstoff
des an eine Brennkraftmaschine angelieferten Verbrennungs
gemisches.
Es ist als bekannt voraussetzbar, daß Brennkraftmaschinen
von Kraftfahrzeugen generell eine Verteilersteuerung haben,
welche das an die Maschine gelieferte Luft-Brennstoff-Gemisch
regelt. Bekannt ist auch, daß in dem Abgassystem der Maschine
herkömmlich ein Sauerstoffsensor zur Erfassung des Sauerstoff
anteils der Abgase angeordnet ist, welcher an eine solche
Verteilersteuerung ein von der Höhe des Sauerstoffanteils
der Abgase abhängiges Steuersignal liefert, um die Sauer
stoffmenge des Verbrennungsgemisches entweder zu erhöhen
oder zu verringern. Ein solcher Sauerstoffsensor arbeitet
häufig als ein Schalter, um in Abhängigkeit von einer vor
bestimmten Größe des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses
entweder einen hohen oder einen niedrigen Wert anzugeben,
wenn diese vorbestimmte Größe entweder unterschritten oder
überschritten wird.
Eine Rückkoppelung dieser Art, mit welcher somit lediglich
angegeben wird, daß eine bestimmte Konzentration des Sauer
stoffs in den Abgasen entweder höher oder niedriger als ein
vorbestimmter Schwellwert ist, ergibt jedoch nicht für jede
Brennkraftmaschine ein optimales Verhalten, da sich die
Maschinen nach ihrer Bauart und nach ihren Umgebungsbedin
gungen voneinander unterscheiden. Das an die Maschine ange
lieferte Verbrennungsgemisch erfordert häufig eine Nachstel
lung nach oben oder nach unten in Abhängigkeit von einer
Vielzahl von unterschiedlichen Parametern.
In der US-PS 4 953 351 ist die Verwendung eines Sauerstoff
sensors für die Steuerung der Verbrennung einer Brennkraft
maschine beschrieben. Dabei ist angegeben, daß diese Steue
rung durch verschiedene Faktoren beeinträchtigt werden kann,
so beispielsweise durch ein Altern des LAMBDA-Meßfühlers.
Zur Berücksichtigung solcher Faktoren ist ein Nachstellen
des Einstellpunktes unter bestimmten Bedingungen oder in
bestimmten Zeitabständen vorgesehen. Die Information darüber,
ob die Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen einen
vorbestimmten Einstellpunkt entweder überschreitet oder
unterschreitet, stellt daher aus sich selbst heraus nicht
zwingend sicher, daß alle Maschinen unter allen Bedingungen
bei einem optimalen Mischungsverhältnis arbeiten.
Aus der DE 28 17 941 A1 ist es bekannt, unter der Mitwirkung
eines Sauerstoffsensors im Abgassystem einer Brennkraftma
schine eine das Mischungsverhältnis der Anteile Luft und
Brennnstoff steuernde Verteilersteuerung für die Regelung
eines stöchiometrischen Mischungsverhältnisses des Verbren
nungsgemisches bevorzugt drehzahl- und lastabhängig perio
disch zu beeinflussen. Dabei wird vorausgesetzt, daß eine
betreffende Verteilereinrichtung auf genau das stöchiometri
sche Mischungsverhältnis geeicht ist, so daß diese periodi
sche Regelung einer in größeren Zeitabständen von beispiels
weise 10 oder 15 Minuten wiederholten Eichung der Verteiler
einrichtung nach bestimmten, von Steuersignalen des Sauer
stoffsensor abhängigen Werten entspricht.
Das Mischungsverhältnis der Anteile Luft und Brennstoff des
an eine Brennkraftmaschine angelieferten Verbrennungsgemi
sches wird generell durch eine Vielzahl von Faktoren beein
flußt. Solche Faktoren sind beispielsweise Veränderungen bei
der Regelung des Brennstoffs, Abweichungen bei Fertigungs
toleranzen der Maschine, unterschiedliche Ausbildungen des
Abgassystems, Veränderungen der Fahrgeschwindigkeit mit oder
ohne Beeinflussung durch den Fahrer des Fahrzeuges, Qualität
der Verbrennung, die innerhalb der Maschine stattfindet,
Veränderungen der Drehzahl und der Belastung der Maschine,
Veränderung der Umgebungsbedingungen, Alter des LAMBDA-Meß
fühlers, usw. Um das Mischungsverhältnis des an eine Brenn
kraftmaschine angelieferten Verbrennungsgemisches optimal zu
steuern, müßten daher für jeden Maschinentyp alle diese
Faktoren eine ständige Berücksichtigung durch geeignete
Korrekturgrößen erfahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zum Steuern des Mischungsverhältnisses der Anteile Luft
und Brennstoff des an eine Brennkraftmaschine angeliefer
ten Verbrennungsgemisches bereitzustellen, bei welchem der
Einfluß solcher Faktoren für die Bereitstellung eines
optimalen Mischungsverhältnisses ständig berücksichtigt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der
in dem Patentanspruch 1 angegebenen Ausbildung gelöst,
welches zweckmäßig die vorteilhaften Ausgestaltungen mit
den Merkmalen gemäß den weiteren Patentansprüchen 2 bis 6
erfahren kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet also mit zwei Be
triebsarten, nämlich einer ersten Betriebsart mit einer
offenen Steuerkette zum Steuern des Mischungsverhältnisses
der Anteile Luft und Brennstoff des Verbrennungsgemisches
auf der Basis von kalibrierten Einstellungen und einer
zweiten Betriebsart, welche einen momentanen Testbetrieb
ermöglicht, um für die erste Betriebsart solche zu kali
brierenden Einstellungen abzuleiten. Der Testbetrieb wird
dabei in einer sehr raschen Folge von Zeitintervallen von
sehr kurzer Dauer durchgeführt, wie beispielsweise alle 8
Sekunden, die durch ein Schaltsignal des Sauerstoffsensors
ausgelöst werden. Es ergibt sich hier also rein ablaufmäßig
eine Übereinstimmung mit einem nicht stetigen Regler, zumal Sauer
stoffsensoren mit einer Schaltcharakteristik auch als Zwei
punktregler in geschlossenen Regelkreisen häufig eingesetzt
werden.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 eine Schemadarstellung für eine nähere Erläuterung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines bei dem Verfahren benutzten
Sauerstoffsensors,
Fig. 3 ein Diagramm zur näheren Erläuterung des von dem
Sauerstoffsensor der Fig. 2 gelieferten Schalt
signals,
Fig. 4 ein Blockdiagramm der zur Ausübung des Verfahrens
benutzten Steuereinrichtung und
Fig. 5 ein Flußdiagramm zur näheren Erläuterung der Ar
beitsweise des bei dem Verfahren verwendeten Mikro
prozessors.
In den Fig. 1 bis 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung in der Ausbildung eines Luft-Brennstoff-Steuer
systems 10 an einer Brennkraftmaschine 12 gezeigt. Das
System 10 weist einen im Abgassystem der Brennkraftmaschine
angeordneten Sauerstoffsensor 14 auf, der als ein Schalter
arbeitet und weiterhin als EGO-Sensor bezeichnet wird.
Dieser EGO-Sensor 14 liefert ein von der Höhe des Sauer
stoffanteils der Abgase abhängiges Meß- oder Zustandssignal
über Anschlußleitungen 38 und 40 an eine Steuereinrichtung
16 und ist vorzugsweise stromaufwärts von einem katalytischen
Wandler 32 im Auspuffrohr 28 des Abgassystems 20 der Brenn
kraftmaschine 12 angeordnet. Die Brennkraftmaschine 12 weist
wie üblich einen Zylinderblock 18 auf und ist mit einer Luft-
Brennstoff-Verteilersteuerung 22 versehen, die über eine An
schlußleitung 48 von der Steuereinrichtung 16 gesteuert wird.
Neben dem EGO-Sensor 14 liefern auch noch ein Drehzahlsensor
24 und ein Lastsensor 26 Meßsignale an die Steuereinrichtung
16, um in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern das Mi
schungsverhältnis der Anteile Luft und Brennstoff des Ver
brennungsgemisches der Brennkraftmaschine 12 zu steuern. Der
EGO-Sensor 14, in dessen Nähe ein Luftauflader 30 angeordnet
ist, kann auch stromabwärts von dem katalytischen Wandler 32
angeordnet sein.
Der EGO-Sensor 14 besteht gemäß der Schemadarstellung in
Fig. 2 aus einem Metallgehäuse 42 und einer Fühlerspitze 44.
Das Gehäuse 42 wird an dem Auspuffrohr 28 derart befestigt,
daß seine Spitze 44 von den Abgasen umspült wird, die über
das Auspuffrohr 28 aus der Maschine 12 abgeführt werden.
Die Fühlerspitze 44 besteht aus Zirkondioxid und liefert
entlang der Leitungen 38 und 40, eine Differentialspannung,
deren Größe einen Wert für die Sauerstoffkonzentration der
Abgase in der Nähe der Fühlerspitze 44 angibt. Die Differen
tialspannung kann bspw. die Kennlinie 46 in der graphischen
Darstellung der Fig. 3 für das Luft-Brennstoff-Mischungs
verhältnis des Verbrennungsgemisches ergeben, welches der
Brennkraftmaschine über die Verteilersteuerung 22 angelie
fert wird. Wenn das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis
bspw. niedriger als etwa 14.7 ist, dann wird über die Lei
tungen 38, 40 eine "hohe" Spannung von bspw. mehr als 0.8
Volt geliefert, während für ein Luft-Brennstoff-Mischungs
verhältnis dann höher als etwa 14.7 eine "niedrige" Spannung
von bspw. weniger als 0.2 Volt geliefert wird.
Die Steuereinrichtung 16 ist gemäß dem Blockdiagramm der
Fig. 4 bspw. mit einem Mikroprozessor 50 ausgebildet, der
mit einem Taktkreis 52, einem RAM-Speicher 54 und einem ROM-
Speicher 56 verbunden ist. Der ROM-Speicher 52 ist mit einer
stabilisierten, für eine offene Steuerkette zur Verfügung
stehenden Brennstofftabelle versehen. Hierbei handelt es
sich um eine 8 × 10-Tabelle von Lamda-Werten als Funktion
der Maschinendrehzahl und der Maschinenlast.
Die Brennkraftmaschine 12 arbeitet während eines Normalbe
triebs entsprechend einer ersten Betriebsart. Als Normal
betrieb wird hier ein Betrieb mit einer offenen Steuerkette
bezeichnet, bei welchem die Luft-Brennstoff-Verteilersteue
rung 22 ein Luft-Brennstoff-Gemisch an die Zylinder der Ma
schine 12 liefert, ohne daß der EGO-Sensor 14 die Steuerung
beeinflußt. Nach einer vorbestimmten Zeit von bspw. 8 Sekun
den wird dann der Mikroprozessor 50 durch den Taktkreis 52
eingeschaltet, damit er für die Dauer einer zweiten Betriebs
art das über die Leitung 48 an die Verteilersteuerung 22
angelieferte Steuersignal für eine Vergrößerung des Luft-
Brennstoff-Mischungsverhältnis des Verbrennungsgemisches
stetig erhöhen oder auch erniedrigen kann, bis der EGO-Sensor
14 seinen Schaltzustand ändert und bspw. anstelle eines
Hochsignals ein Niedrigsignal über die Leitungen 38 und 40
an die Steuereinrichtung 16 liefert. Der Mikroprozessor 50
paßt sich dabei dieser Veränderung des Mischungsverhältnis
ses des Verbrennungsgemisches bis zu dem Zeitpunkt an, in
welchem der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand ändert. Der
Betrag, um welchen sich das Verbrennungsgemisch bis zu
diesem Zeitpunkt einer Änderung des Schaltzustandes des
EGO-Sensors 14 geändert hat, kann als aktuelle Änderung
bezeichnet werden.
Wenn der Mikroprozessor 50 über die Anschlußleitungen 48
der Drehzahl- und Lastsensoren 24 und 26 aktuelle Informa
tionen zur Drehzahl und zur Last der Brennkraftmaschine 12
erhält, dann erfolgt in dem ROM-Speicher 56 eine Nachfrage
nach dem passenden Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis, das
auf diese aktuellen Werte zutrifft. Der Mikroprozessor 50
bestimmt dann zunächst den Betrag, mit welchem das Mischungs
verhältnis hätte geändert werden müssen, damit der EGO-
Sensor 14 hätte nicht seinen Schaltzustand während der Dauer
ändern müssen, während welcher die Brennkraftmaschine 12 nur
mit den Werten aus dem ROM-Speicher gearbeitet hat. Der Än
derungsbetrag für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis,
der bei einer bestimmten Drehzahl und Last der Maschine
benötigt wird, um den Schaltzustand des EGO-Sensors 14 zu
ändern, wird für den zutreffenden Wert in dem ROM-Speicher
56 als nominelle Änderung bezeichnet.
Der aktuelle Betrag, um welchen sich das Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnis geändert hat, also die aktuelle Änderung,
wird dann mit dem berechneten Änderungsbetrag des Luft-Brenn
stoff-Mischungsverhältnisses verglichen, der benötigt werden
würde, wenn die Maschine genau mit dem Mischungsverhältnis
arbeiten würde, das mit den Werten des ROM-Speichers 56
vorgegeben ist, also mit der nominellen Änderung. Die Ab
weichung zwischen der aktuellen und der nominellen Änderung
wird dann zur Berechnung eines Korrekturfaktors benutzt, der
während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine 12 ent
sprechend der ersten Betriebsart mit der offenen Steuerkette
dann wieder zur Einstellung der Eingänge der Luft-Brennstoff-
Verteilersteuerung 22 benutzt werden kann.
Zur näheren Erläuterung der Betriebsweise der Steuereinrich
tung 16 wird zunächst angegeben, daß mit "Lambda" das Luft-
Brennstoff-Mischungsverhältnis gemeint ist, das bei dem EGO-
Sensor 14 die Lieferung eines Signals erzeugt, welches einen
stöchiometrischen Betrieb angibt. Wenn die Brennkraftmaschine
mit bleifreiem Benzin betrieben wird, dann ergibt sich für
Lamda gewöhnlich ein Wert von etwa 14.7 des Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnisses.
Für den EGO-Sensor 14 ergibt sich daher in Übereinstimmung
mit der Kennlinie 46 des Diagramms der Fig. 3 ein Schwellwert
von etwa 14.7. Bei einem Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis
höher als dieser Wert erhält der EGO-Sensor 14 einen "Null"-
Zustand, der bspw. mit der Bereitstellung einer niedrigen
Spannung angezeigt werden kann. Bei einem Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnis niedriger als der Schwellwert wird der
EGO-Sensor 14 dagegen auf einen Schaltzustand "eins" umge
schaltet, was dann mit der Bereitstellung einer hohen Span
nung angezeigt wird.
Die Größe "Lambse" ist daneben ein Faktor, welcher Lambda
mit einem bevorzugten Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis
in Beziehung setzt. Das nominelle Luft-Brennstoff-Mischungs
verhältnis für eine vorgegebene Drehzahl und Belastung einer
Brennkraftmaschine kann theoretisch und/oder experimentell
abgeleitet werden und ist in dem ROM-Speicher 56 gespeichert.
"Lambse" ist hierbei ein Wert, der zwischen 0 und 2 liegt
und sich hierfür aus der Beziehung ermitteln läßt, daß bei
einer Brennkraftmaschine, die mit normalem bleifreiem Benzin
betrieben wird, das nominelle Luft-Brennstoff-Mischungsver
hältnis bei einer vorgegebenen Drehzahl und Belastung der
Maschine dem Produkt aus Lamda und Lambse entspricht. Wenn
daher das nominelle Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis bspw.
den Wert von 13.0 bei einer vorgegebenen Drehzahl und Belas
tung der Maschine erhält, dann ergibt sich für Lambse der
Wert 0.88 (weil 14.7 × 0.88 = 13.0), was gleichbedeutend
damit ist, daß die in dem ROM-Speicher 56 für eine vorge
gebene Drehzahl und Belastung der Maschine gespeicherte
nominelle Abweichung, also der nominelle Wert für Lambse,
mit dem Wert 0.88 angegeben wäre.
Wenn nach einer vorbestimmten Zeitdauer von bspw. 8 Sekunden
der Mikroprozessor 50 das Steuersignal an die Luft-Brenn
stoff-Verteilersteuerung 22 derart ändert, daß sich für das
Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis bis zum Erreichen des
Schwellwertes eine Vergrößerung ergeben würde, dann ändert
sich dadurch der Schaltzustand des EGO-Sensors 14 und es
kommt zur Lieferung einer niedrigen Spannung an den Mikro
prozessor 50 anstelle der Lieferung einer hohen Spannung.
Wird hier jedoch vorausgesetzt, daß die Maschine nicht ent
sprechend der Vorhersage genau arbeitet, weil Fertigungs
toleranzen oder andere Faktoren gewisse Abweichungen ergeben,
dann ergibt sich eine Abweichung von dem Lambse-Wert, der in
dem ROM-Speicher 56 für die jeweils in Frage kommende Dreh
zahl und die Belastung der Maschine gespeichert ist. Wenn
hier auch noch vorausgesetzt wird, daß das Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnis nur um den Wert 1.0 und also nicht um
den Wert 1.7 angestiegen ist, bevor der EGO-Sensor 14 seinen
Schaltzustand geändert hat, dann ergibt sich daraus die An
zeige, daß die Maschine tatsächlich bei einem Luft-Brenn
stoff-Mischungsverhältnis von 13.7 und also nicht von 13.0
betrieben wurde, obwohl das Mischungsverhältnis von 13.0
einen optimaleren Betrieb der Maschine ergibt.
Unter den vorstehenen Voraussetzungen würde der Mikropro
zessor 50 jetzt einen Korrekturfaktor berechnen. Das Produkt
aus Lamda und dem aktuellen Lambse-Wert wird dann weiter
multipliziert mit einem Korrekturfaktor, um das nominelle
Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis zu ergeben, das in
dem ROM-Speicher 56 enthalten ist. Bei dem vorbeschriebenen
Beispiel würde daher der Korrekturfaktor den Wert 0.95 an
nehmen, nämlich
Lamda (14.7) × Lambse (0.88) × Korrekturfaktor (0.95) = nominelles Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis wie gespeichert in dem ROM-Speicher (13.0).
Lamda (14.7) × Lambse (0.88) × Korrekturfaktor (0.95) = nominelles Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis wie gespeichert in dem ROM-Speicher (13.0).
Der Korrekturfaktor 0.95 kann dann für alle weiteren Sig
nale benutzt werden, die an die Luft-Brennstoff-Verteiler
steuerung 22 geliefert werden, wenn die Maschine 12 während
des Normalbetriebs mit der offenen Steuerkette arbeitet.
Die Maschine 12 wird deshalb enger an das optimale Luft-
Brennstoff-Mischungsverhältnis angepaßt, wenn sich die
Umgebungsverhältnisse ändern.
Sobald das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis für eine
Höherstellung momentan geändert wurde, der EGO-Sensor 14
seinen Schaltzustand geändert hat und der Korrekturfaktor
berechnet wurde, kann das System 10 aus seiner zweiten
Betriebsart wieder in die erste Betriebsart zurückkehren.
Der EGO-Sensor 14 hat dann nicht länger einen direkten
Einfluß auf die Verteilersteuerung 22 und damit das Luft-
Brennstoff-Mischungsverhältnis.
Wenn nach der Rückkehr in die erste Betriebsart die Luft-
Brennstoff-Verteilersteuerung 22 ein Signal erreicht, welches
sonst dazu führen würde, ein Mischungsverhältnis von 13.5 zu
liefern, dann wird in diesem Fall das Signal erniedrigt oder
mit dem Korrekturfaktor 0.95 multipliziert, was ein effek
tives Signal entsprechend einem Mischungsverhältnis von
12.83 ergibt. Die Maschine 12 arbeitet dann entsprechend
optimaler. Nach einer vorbestimmten Zeitdauer von bspw. 8
Sekunden übernimmt dann die Steuereinrichtung 16 wieder die
Regie über das Steuersignal an die Verteilersteuerung 22,
sodaß sich wiederholt ein Wechsel bzw. auch eine Erhöhung
des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses ergibt, bis sich
der Schaltzustand des EGO-Sensors 14 ändert.
Während der Zeitdauer, über welche der EGO-Sensor 14 nicht
für die zweite Betriebsart benutzt wird und die Maschine 12
also mit einer offenen Steuerkette in der ersten Betriebsart
gesteuert wird, kann die Einspritzung von Sekundärluft strom
aufwärts von dem EGO-Sensor 14 eine Verringerung der Schad
stoffemissionen bewirken. Der Luftauflader 30 kann Luft in
die Abgase einspritzen, damit während dieser Zeitdauer eine
Umwandlung der Abgasbestandteile in weniger giftige Verbin
dungen bewirkt werden kann. Der Luftauflader 30 arbeitet
dagegen nicht während der momentanen zweiten Betriebsart,
wenn der Korrekturfaktor durch die Steuereinrichtung 16
bestimmt wird.
Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung wird die vorbe
stimmte Zeitdauer nominell auf 8 Sekunden eingestellt. Der
Taktkreis 52 gibt dem Mikroprozessor 15 den Ablauf dieser 8
Sekunden bekannt und informiert ihn über den Zeitpunkt, wenn
er wieder mit der Erhöhung des Luft-Brennstoff-Mischungsver
hältnisses zu beginnen hat. Die Zeitintervalle, in denen die
Maschine 12 unter bestimmten Betriebsbedingungen arbeitet,
wie bspw. bei einer Verlangsamung oder Abbremsung des Fahr
zeuges, werden nicht als ein Teil dieser bestimmten Zeitdauer
gezählt. Wenn so bspw. während der vorbestimmten Zeitdauer
von 8 Sekunden in der ersten Betriebsart eine Verlangsamung
oder Abbremsung für 4 Sekunden stattfindet, dann beträgt in
diesem Fall das aktuelle Zeitintervall zwischen den Test
zyklen der Maschine insgesamt 12 Sekunden anstelle dieser
8 Sekunden.
Der Testbetrieb der zweiten Betriebsart kann auch für eine
vorbestimmte Zeitdauer nach einer vorbestimmten Zeitdauer
der ersten Betriebsart beibehalten werden. Die Steuereinrich
tung 14 kann so bspw. nach dem Empfang eines Signals, daß der
EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand geändert hat, das Luft-
Brennstoff-Mischungsverhältnis verringern lassen bis der
EGO-Sensor 14 wieder seinen Schaltzustand ändert. Danach
kann die Steuereinrichtung 14 das Luft-Brennstoff-Mischungs
verhältnis wieder erhöhen lassen, bis der EGO-Sensor 14
wieder seinen Schaltzustand ändert. Dieses Erhöhen und Er
niedrigen des Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnisses durch
die Steuereinrichtung 16 kann solange fortgesetzt werden,
bis der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand eine vorbestimmte
Anzahl von Malen geändert hat, bspw. 8 mal, wonach dann der
Korrekturfaktor, der während der nächsten ersten Betriebsart
mit der offenen Steuerkette benutzt wird, als ein Mittelwert
der Korrekturfaktoren bestimmt wird, die während der zweiten
Betriebsart bestimmt wurden. Auf diese Weise werden sporadi
sche oder irrtümliche Zustandsänderungen durch den EGO-Sensor
14 den Betrieb der Maschine 12 nicht dramatisch beeinflussen.
Der Korrekturfaktor wird daher bei der aktuellen Drehzahl
und der aktuellen Last der Maschine 12 erzeugt. Das optimale
Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis für diese Drehzahl und
die Leistung der Maschine können über eine kalibrierte Zeit
dauer eingestelllt und beibehalten werden. Während dieser
Zeitdauer wird der Brennstoff-Korrekturfaktor auf den Brenn
stoffausgang auferlegt, um ein optimales Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnis zu erhalten. Am Ende dieser Zeitdauer
wird der EGO-Sensor 14 wieder für die Steuerung des Brenn
stoffsystems eingesetzt, um das Luft-Brennstoff-Mischungs
verhältnis momentan wieder auf 14.7 : 1 einzustellen. An
schließend wird wieder ein neuer Brennstoff-Korrekturfaktor
aufgestellt und in dem RAM-Speicher 54 gespeichert. Das op
timale Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis mit dem neuen
Brennstoff-Korrekturfaktor wird dann an die Maschine geliefert.
Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer vergangen ist wird
jedoch ein neuer Korrekturfaktor bestimmt, der den alten
Korrektorfaktor in dem RAM-Speicher 54 ersetzt. Der neue
Korrekturfaktor wird für die nächste offene Steuerkette
zur Kalibrierung der Eingänge an die Verteilersteuerung
22 benutzt.
Das System 10 ergibt somit einen Korrekturfaktor für jedes
beliebige Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis während des
Betriebs der Maschine in diesem bestimmten Bereich. Der
Brennstoff-Korrekturfaktor muß jedoch vollständig aktuali
siert werden oder innerhalb einer kalibrierbaren Zeitdauer,
um sich von dem Einfluß des EGO-Sensors 14 zu lösen. Dadurch
wird der auf das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis aufer
legte Korrekturfaktor präziser. Weil das Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnis der Maschine abgetastet wird und die
Korrekturfaktoren von den abgetasteten Werten abgeleitet
werden, werden dafür die Komponentenänderungen der Maschine
in Betracht gezogen, so bspw. Änderungen bei den Einspritz
düsen, bei den Brennstoff-Druckreglern und bei anderen Ma
schinenbauteilen. Es werden somit die Risiken in Verbindung
mit den Schadstoffemissionen verringert.
In Fig. 5 ist ein Flußdiagramm für das Verfahren gezeigt,
nach welchem der Mikroprozessor 50 einen Korrekturfaktor
bestimmt. In der Stufe 100 bestimmt der Mikroprozessor 50
zuerst den Zeitpunkt, in welchem ein Testbetrieb nach dem
Verlassen eines Normalbetriebs wieder erreicht ist. Wenn
dieser Zeitpunkt noch nicht eingetreten ist, wartet der
Mikroprozessor 50 eine vorbestimmte Zeitdauer in einer Stufe
102 und fragt dann erneut diesen bestimmten Zeitpunkt ab.
Wenn der Zeitpunkt für die Aufnahme des Testbetriebes
erreicht ist, dann ändert der Mikroprozessor 50 in der
Stufe 104 das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis. Wenn
der Mikroprozessor 50 in einer Stufe 106 entdeckt, daß
der EGO-Sensor 14 seinen Schaltzustand geändert hat, dann
bestimmt er in einer Stufe 108 den Wert für einen neuen
Lambse-Faktor.
Wenn in einer Stufe 110 festgestellt wird, daß eine vorbe
stimmte Anzahl von EGO-Schaltungen stattgefunden hat, dann
wird in einer Stufe 112 der passende nominelle Lambse-Wert
von dem ROM-Speicher 56 entnommen. Der nominelle Lambse-
Wert wird dann in einer Stufe 114 mit einem neuen Mittel
wert von Lambse verglichen, um einen neuen Korrekturfaktor
zu berechnen.
Der neue Korrekturfaktor wird dann in der Stufe 116 in
den RAM-Speicher 54 übernommen. Die Steuereinrichtung 16
erlaubt der Maschine 12 eine Rückkehr in einen Normal
betrieb in der Stufe 118. Der Korrekturfaktor kann dann
für weitere Eingänge an die Verteilersteuerung 22 während
des nächsten vorbestimmten Intervalls benutzt werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Steuern des Mischungsverhältnisses der
Anteile Luft und Brennstoff des an eine Brennkraft
maschine angelieferten Verbrennungsgemisches, bei
welchem von einem Sauerstoffsensor ein von der Höhe
des Sauerstoffanteils der Abgase der Maschine abhän
giges Schaltsignal bei der Überschreitung eines vorbe
stimmten Schwellwertes an eine Luft-Brennstoff-Vertei
lersteuerung geliefert und das Mischungsverhältnis neu
eingestellt wird, sobald bei einer Änderung des von
verschiedenen Parametern abhängigen Normalbetriebs der
Maschine das Schaltsignal des Sauerstoffsensors geändert
und ein angepaßtes Steuersignal an die Verteilersteue
rung geliefert wird, wobei
- 1. das Mischungsverhältnis während eines von dem Sauer stoffsensor (4) unbeeinflußten Normalbetriebs der Maschi ne (12) entsprechend einer ersten Betriebsart bis zur Lieferung des Schaltsignals zur Auslösung einer zweiten Betriebsart geändert wird, in welcher die Ermittlung einer aktuellen Änderung des Mischungs verhältnisses bestimmbar wird,
- 2. aus der Änderung des Mischungsverhältnisses über einen Vergleich mit dessen nomineller Änderung ent sprechend einem theoretischen Wechsel des Mischungs verhältnisses bei den aktuellen Betriebsparametern ein Korrekturfaktor abgeleitet wird, mit welchem das Steuersignal für eine Fortsetzung des Normalbetriebs der Maschine in der ersten Betriebsart neu eingestellt wird,
- 3. die Ableitung des Korrekturfaktors in getakteten Zeitintervallen vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Ableitung des Korrekturfaktors in einem ROM-Speicher
die von verschiedenen Betriebsparametern abhängigen
Werte von verschiedenen nominellen Mischungsverhältnis
sen für ein Auslesen während der zweiten Betriebsart der
Verteilersteuerung gespeichert sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Betriebsparameter die Maschinendrehzahl und der
Lastbetrieb der Maschine berücksichtigt sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die getakteten Zeitintervalle
während einer Drehzahlverringerung der Maschine ver
längert werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuersignal erst nach einer
mehrmaligen Lieferung des Schaltsignals für die Rückkehr
zu der ersten Betriebsart neu eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das nominelle Mischungsverhältnis
als das Produkt des Schwellwertes LAMBDA des Sauerstoff
sensors für ein stöchiometrisches Luft-Brennstoff-
Mischungsverhältnis, eines von 0 bis 2 reichenden
nominellen Korrekturfaktors (LAMBSE) für ein bevorzugtes,
last- und drehzahlabhängiges nominelles Mischungsver
hältnis und des Korrekturfaktors angegeben wird, der
sich über den Vergleich der aktuellen Änderung mit der
nominellen Änderung des Mischungsverhältnisses ableitet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/989,315 US5251605A (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Air-fuel control having two stages of operation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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