EP0126953A2 - Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine Download PDF

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EP0126953A2
EP0126953A2 EP84104396A EP84104396A EP0126953A2 EP 0126953 A2 EP0126953 A2 EP 0126953A2 EP 84104396 A EP84104396 A EP 84104396A EP 84104396 A EP84104396 A EP 84104396A EP 0126953 A2 EP0126953 A2 EP 0126953A2
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EP
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probe
mixture
threshold value
variable
readiness
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Werner Dipl.-Ing. Jundt
Rolf Reischl
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/148—Using a plurality of comparators

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for carrying out the method for regulating the fuel - air ratio of the operating mixture supplied to an internal combustion engine using an oxygen probe (lambda probe) that is sensitive to the oxygen content of the burned operating mixture, with the oxygen probe output variable being a constant reference variable for detecting operational readiness superimposed, the resulting variable is supplied to at least two comparison devices which have different threshold values, and the output variables of this comparison device are processed further to detect the readiness for operation of the probe.
  • an oxygen probe lambda probe
  • Such a method and a device for carrying out this method is known for example from DE-PS 27 07 383.
  • an actual value determination of the mixture composition can be carried out and a corresponding control signal can be generated.
  • the output signals of the two comparison devices which monitor the resulting voltage from the oxygen probe output voltage and the constant reference voltage, serve as input information for a digital evaluation circuit which ensures that the oxygen probe is ready for operation.
  • German patent application P 31 49 136.7 also shows that the output voltage of the threshold switch with the smaller threshold is used to determine the running direction of the controller in the direction of a rich mixture or lean mixture.
  • the smaller threshold value voltage is therefore also referred to as the control threshold, since the sole comparison of the oxygen probe output voltage with this threshold value is sufficient to define the running direction of the controller.
  • this device possesses a property that results from the special course of the resulting voltage from the oxygen probe output voltage and the constant reference voltage as a function of the temperature. It can be seen that the lean bump of the oxygen probe EMF undergoes a shift towards the fatty touch at low temperatures.
  • control unit is always faked a value in the direction of fat, even when a lean mixture is present, and the operating mixture is increasingly emaciated until the control has reached the lean limit.
  • the inventive method for controlling the air-fuel ratio with the characterizing features of the main claim and the inventive device for carrying out the method for regulating the air-fuel ratio with the characterizing features of claim 5 has the advantage that the lean shift of the air-fuel mixture during the Warm-up phase is compensated and that the so-called "idle sawing" is largely avoided.
  • the essence of the invention is based on the knowledge that the use of the smaller threshold value as the switching threshold is particularly unfavorable and that it proves to be very useful to use the upper threshold value as the control threshold instead of the lower threshold value. Only when the upper threshold value is used as the control threshold does the special interaction between the control threshold and the temperature-dependent probe output voltage curve result in the effect according to the invention of compensating for the lean displacement of the warm-up phase.
  • FIG. 1 shows a highly simplified block diagram of an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a diagram of the resulting voltage U A as a function of the temperature of the oxygen probe for the rich and lean branch (lambda ⁇ 1, lambda> 1)
  • FIG. 3 Diagram of the electromotive force U of the oxygen probe as a function of the temperature for the rich and lean rest
  • FIG. H a graph of the electromotive force U s of the oxygen probe as a function of lambda with the temperature T as a parameter.
  • 10 is the equivalent circuit diagram of an oxygen probe, as described in detail, for example, in DE-PS 27 07 383.
  • the oxygen probe 10 is arranged in an exhaust pipe 12 of an internal combustion engine 13, which receives the operating mixture from a mixture preparation arrangement 14, with which the ratio of fuel 15 to air 16 is determined.
  • the oxygen probe 10, which is connected to ground potential on one side, is connected to a voltage source U R via a resistor 17.
  • a supply line leads from the connection point of the resistors 11, 17 to the non-inverting input of a comparison device 18 and to the inverting input of a comparison device 19.
  • a threshold voltage voltage U 0 is applied to the inverting input of the comparison device 18, while a threshold value voltage U is applied to the non-inverting input of the comparison device 19 u is supplied.
  • the output variables of these two comparison devices 18, 19 control a probe state detection device 20, which in turn actuates a device symbolically referred to here as a switch 21, with which the control circuit is interrupted and switched to a control when the oxygen probe is not ready for operation.
  • the output variable of the comparison device 18 is also fed to a control device 22 which in turn controls the mixture preparation arrangement 14 via the switch 21.
  • a common dimensioning of the threshold value voltages U 0 , U u is to place them symmetrically with respect to the reference voltage U R , so that the two threshold values are separated by a voltage difference ⁇ U.
  • the control device 22 can, as indicated by the dashed arrows, be influenced by further machine parameters such as load L, temperature v or speed n.
  • the device described in FIG. 1 functions as follows: For voltages U A above the threshold value U 0 , the control device 22 regulates the gasoline mixture in the direction of lean values. However, the voltage U takes values between the upper threshold value and the lower threshold value, the control device 22 regulates the composition of the gasoline-air mixture in the direction of rich values. If the voltage U A is still in this window between the two threshold values after a monitoring time has elapsed, the probe state detection device 20 detects that the probe is not ready for operation and the switch 21 is actuated, so that a switch is made to a controller. If the control mode is switched for values U A below the lower threshold value U u , the control device 22 regulates the composition of the gasoline mixture in the rich direction.
  • the running direction of the control device 22 is thus only dependent on the position of the voltage U A in relation to the upper threshold value U 0 , which is why this threshold value is also referred to as the control threshold.
  • this threshold value is also referred to as the control threshold.
  • the control device is adjusted Expiry of a monitoring time switched over to control, in which case a rich operating mixture is usually aimed at.
  • the comparison device 18 switches (there is a rich operating mixture in the control), the probe status detection device 20 determines operational readiness, switches from control to regulation and the control device 22 regulates the operating mixture in the lean direction.
  • the composition of the operating mixture is again adjusted in the bold direction by the control device.
  • Appropriate dimensioning of the arrangement makes it possible for the voltage U A to exceed the upper threshold value U 0 again before the monitoring time has expired has stepped and the control remains switched on. In this way, the so-called “idle sawing", as described for example in the application P 31 49 136.7, is avoided.
  • FIG. 1 A voltage as a function of the temperature is also plotted in this diagram, which are now the two branches of the electromotive force U S of the oxygen probe 10.
  • the influence of the strongly temperature-dependent internal resistance 11 of the oxygen probe is initially neglected in this illustration.
  • the internal resistance 11 was taken into account for this in the effective switching thresholds designated U 0, eff and U U, eff , which are defined as the electromotive force U s of the oxygen probe 10, which is necessary for U A to reach the threshold values U 0 , U U . It can be seen from FIG.
  • FIG. 4 shows the electromotive force U S of the oxygen probe as a function of lambda.
  • the three different curves apply to temperatures T 3 , T 2 and T 1 . If one carries in this diagram 4 the course of the effective switching threshold U 0, eff , the lambda value varies over the temperature range T 3 to T 1 from ⁇ Max1 to ⁇ Min . Instead, the lower effective control threshold U U, eff increased by the value ⁇ .
  • U in the diagram in FIG. 4 there is no difference for high temperatures, as is also to be expected. For lower temperatures, however, a significantly higher variation of the lambda value from ⁇ Max2 to ⁇ Min occurs over the same temperature range T 3 to T 1 .
  • each type of mixture preparation arrangement 14 e.g. for controlled or regulated carburettors or for injection, be it continuous or clocked.

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Abstract

Es wird ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsgemisches unter Verwendung einer auf den Sauerstoffanteil des verbrannten Betriebsgemisches empfindlichen Sauerstoffsonde, wobei zur Sondenbetriebsbereitschaftserkennung der Sauerstoffsondenausgangsgröße eine konstante Bezugsgröße überlagert, die resultierende Größe wenigstens zwei Vergleichseinrichtungen (18, 19), die verschiedene Schwellwerte aufweisen, zugeführt wird und die Ausgangsgrößen dieser Vergleichseinrichtungen zur Erkennung der Sondenbetriebsbereitschaft weiter verarbeitet werden, vorgeschlagen, bei dem in Abhängigkeit von der Ausgangsgröße der mit dem größeren Schwellwert beaufschlagten Vergleichseinrichtung (18) das Kraftstoff-Luftverhältnis des Betriebsgemisches einstellbar ist. Aus dem Zusammenwirken dieses oberen Schwellwertes und des speziellen Verlaufes der Lambda-Sondenausgangsspannung ist eine Kompensation der Magerverschiebung der Lambdaregelung während der Warmlaufphase einer Brennkraftmaschine gegeben. Darüber hinaus läßt sich durch dieses Verfahren ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand das mit "Leerlaufsägen" bezeichnete Einschwingverhalten der Regelanordnung weitgehend vermeiden. Durch die Verwendung des oberen der beiden Schwellwerte als Regelschwelle ergibt sich eine wesentliche Verbesserung des Brennkraftmaschinenverhaltens während der Warmlaufphase.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsgemisches unter Verwendung einer auf den Sauerstoffanteil des verbrannten Betriebsgemisches empfindlichen Sauerstoffsonde (Lambda-Sonde), wobei zur Sondenbetriebsbereitschaftserkennung der Sauerstoffsondenausgangsgröße eine konstante Bezugsgröße überlagert, die resultierende Größe wenigstens zwei Vergleichseinrichtungen, die verschiedene Schwellwerte aufweisen, zugeführt und die Ausgangsgrößen dieser Vergleichseinrichtung zur Erkennung der Sondenbetriebsbereitschaft weiterverarbeitet wird.
  • Ein derartiges Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist beispielsweise aus der DE-PS 27 07 383 bekannt. Mit dem Gegenstand dieser Erfindung ist es möglich, die die Gemischzusammensetzung anzeigende Sondenausgangsspannung auch bei sehr kalter Sonde einwandfrei zu erfassen, auszuwerten und als Istwert für die Gemischzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, ohne daß es der Nachführung eines Referenzsignales bedarf. Somit läßt sich auch in der Aufwärmphase der Sauerstoffmeßsonde ab einem bestimmten Temperaturwert trotz des störenden Einflusses des temperaturabhängigen Innenwiderstandes der Sauerstoffmeßsonde eine Istwertbestimmung der Gemischzusammensetzung durchführen und ein entsprechendes Regelsignal erzeugen. Die Ausgangssignale der beiden Vergleichseinrichtungen, die die resultierende Spannung aus Sauerstoffsondenausgangsspannung und der konstanten Bezugsspannung überwachen, dienen als Eingangsinformation für eine digitale Auswerteschaltung, die ein.Erkennen der Betriebsbereitschaft der Sauerstoffsonde gewährleistet.
  • Aus der deutschen Patentanmeldung P 31 49 136.7 geht darüber hinaus hervor, daß die Ausgangsspannung des Schwellwertschalters mit der kleineren Schwelle dazu benutzt wird, die Laufrichtung des Reglers in Richtung fettes Gemisch bzw. mageres Gemisch zu bestimmen. Die kleinere Schwellwertspannung wird deswegen auch als Regelschwelle bezeichnet, da der alleinige Vergleich der Sauerstoffsondenausgangsspannung mit diesem Schwellwert ausreichend ist, um die Laufrichtung des Reglers zu definieren.
  • Allerdings ist dieser Einrichtung eine Eigenschaft zu eigen, die aus dem speziellen Verlauf der resultierenden Spannung aus Sauerstoffsondenausgangsspannung und konstanter Bezugsspannung in Abhängigkeit von der Temperatur resultiert. Es zeigt sich nämlich, daß der Magerast der Sauerstoffsonden-EMK bei niedrigen Temperaturen eine Verschiebung hin zum Fettast erfährt.
  • Hierdurch wird dem Steuergerät selbst bei Vorhandensein eines mageren Gemisches immer ein Wert in Richtung Fett vorgetäuscht und das Betriebsgemisch immer weiter abgemagert bis die Regelung den Mageranschlag erreicht hat.
  • Es liegt auf der Hand, daß eine derartige Einstellung des Betriebsgemisches insbesondere während der Warmlaufphase ein ungünstiges Motorverhalten zur Folge hat. Darüber hinaus tritt bei der Verwendung des unteren Schwellwertes als Regelschwelle ein Phänomen auf, das sich durch den Begriff "Leerlaufsägen" umschreiben läßt. Dies ist dann der Fall, wenn die Betriebsbereitschaftserkennungsstufe während der Warmlaufphase ständig zwischen einer Steuerung und Regelung des Betriebsgemisches hin und herschaltet.
    • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches sowie die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 5 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Magerverschiebung des Kraftstoff-Luftgemisches während der Warmlaufphase kompensiert wird und daß das sogenannte "Leerlaufsägen" weitgehend vermieden wird.
  • Besonders vorteilhaft erweist es sich, daß zur Realisierung dieses Verfahrens keine neuen Bauteile bzw. Schaltungsanordnungen verwendet werden müssen, so daß das Verfahren mit Hilfe der schon bekannten Schaltungseinrichtungen ohne weiteres realisierbar ist.
  • Der Kern der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Verwendung des kleineren Schwellwertes als Schaltschwelle im besonderen Maße ungünstig ist und daß es sich als sehr sinnvoll erweist, anstelle des unteren Schwellwertes den oberen Schwellwert als Regelschwelle zu verwenden. Nur bei dem Einsatz des oberen Schwellwertes als Regelschwelle ergibt sich aus dem speziellen Zusammenwirken zwischen der Regelschwelle und dem temperaturabhängigen Sondenausgangsspannungsverlauf der erfindungsgemäße Effekt der Kompensation der Magerverschiebung der Warmlaufphase.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 in einem stark vereinfachten Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 ein Diagramm der resultierenden Spannung UA in Abhängigkeit von der Temperatur der Sauerstoffsonde für den fetten und den mageren Ast (Lambda< 1, Lambda > 1), Figur 3 ein Diagramm der elektromotorischen Kraft U der Sauerstoffsonde in Abhängigkeit von der Temperatur für den Fett- und den Magerast sowie Figur h einen Graph der elektromotorischen Kraft Us der Sauerstoffsonde in Abhängigkeit von Lambda mit der Temperatur T als Parameter.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • In der Figur 1 ist mit 10 das Ersatzschaltbild einer Sauerstoffsonde gekennzeichnet, wie sie beispielsweise ausführlich in der DE-PS 27 07 383 beschrieben ist. Für die hier wesentlichen Gesichtspunkte ist es ausreichend, die Sauerstoffsonde 10 im Ersatzschaltbild durch eine Serienschaltung einer temperatur- und abgasabhängigen Spannungsquelle Us und eines temperaturabhängigen Widerstandes 11 darzustellen. Die Sauerstoffsonde 10 ist in einem Abgasrohr 12 einer Brennkraftmaschine 13 angeordnet, die das Betriebsgemisch von einer Gemischaufbereitungsanordnung 14, mit der das Verhältnis von Kraftstoff 15 zu Luft 16 bestimmt wird, erhält. Die einseitig mit Massepotential verbundene Sauerstoffsonde 10 ist über einen Widerstand 17 mit einer Spannungsquelle UR verbunden. Vom Verbindungspunkt der Widerstände 11, 17 führt eine Zuleitung zu dem nicht invertierenden Eingang einer Vergleichseinrichtung 18 sowie zum invertierenden Eingang einer Vergleichseinrichtung 19. Der invertierende Eingang der Vergleichseinrichtung 18 ist mit einer Schwellwertspannung U0 beaufschlagt, während dem nichtinvertierenden Eingang der Vergleichseinrichtung 19 eine Schwellwertspannung Uu zugeführt wird. Die Ausgangsgrößen dieser beiden Vergleichseinrichtungen 18, 19 steuern eine Sondenzustandserkennungseinrichtung 20 an, die ihrerseits eine hier symbolisch als Schalter 21 bezeichnete Einrichtung betätigt, mit der im Falle der Nichtbetriebsbereitschaft der Sauerstoffsonde der Regelkreis unterbrochen und auf eine Steuerung umgeschaltet wird. Die Ausgangsgröße der Vergleichseinrichtung 18 wird weiterhin einer Steuereinrichtung 22 zugeführt, die ihrerseits über den Schalter 21 die Gemischaufbereitungsanordnung 14 ansteuert. Eine gängige Dimensionierung der Schwellwertspannungen U0, Uu besteht darin, diese symmetrisch zur Referenzspannung UR zu legen, so daß die beiden Schwellwerte durch eine Spannungsdifferenz ΔU getrennt sind. Die Steuereinrichtung 22 kann, wie durch die gestrichelten Pfeile angedeutet, noch von weiteren Maschinenparametern, wie Last L, Temperatur v oder Drehzahl n beeinflußt werden.
  • Die Lage dieser Schwellen ist in Figur 2 durch die gestrichelten Linie angedeutet. Des weiteren ist der Verlauf der Spannung an dem Verbindungspunkt der Widerstände 11, 17, der resultierenden Spannung UA in Abhängigkeit von der Temperatur für mageres und für fettes Gemisch aufgetragen. Der spezielle Verlauf resultiert zum einen aus der temperaturabhängigen Änderung der elektromotorischen Kraft Us der Sauerstoffsonde und zum anderen aus der temperaturabhängigen Variation des Widerstandes 11, des Innenwiderstandes der Sauerstoffsonde, in Relation zum Widerstand 17, der der Referenzspannungsquelle UR nachgeschaltet ist. Für sehr niedrige Temperaturen T < T3 wird die Spannung U A aufgrund des nahezu beliebig hohen Innenwiderstandes 11 fast ausschließlich durch den Wert der Referenzspannung UR bestimmt. Mit wachsender Temperatur und damit sinkendem Innenwiderstand 11 geht mehr und mehr die Schaltcharakteristik des jeweiligen Typs der verwendeten Sauerstoffsonde ein. Ganz allgemein gilt jedoch, daß der fette Ast bei wesentlich niederen Temperaturen den oberen Schwellwert U0 durchläuft, als der Magerast den unteren Schwellwert UU.
  • Da die Temperatur einer in das Abgassystem einer Brennkraftmaschine eingebauten Sauerstoffsonde nach dem Anlaßvorgang im wesentlichen linear mit der Zeit anwächst, ist aus dieser Figur ersichtlich, daß bei einer Verwendung des oberen Schwellwertes als Regelschwelle eine Regelung wesentlich früher durchzuführen ist, als bei Verwendung des unteren Schwellwertes als Regelschaltung.
  • Die in Figur 1 beschriebene Einrichtung funktioniert wie folgt: Für Spannungen UA oberhalb des Schwellwertes U0 regelt die Steuereinrichtung 22 das Benzingemisch in Richtung magere Werte. Nimmt die Spannung U jedoch Werte zwischen dem oberen Schwellwert und dem unteren Schwellwert an, so regelt die Steuereinrichtung 22 die Zusammensetzung des Benzinluftgemisches in Richtung fette Werte. Liegt die Spannung UA nach Ablauf einer Überwachungszeit immer noch in diesem Fenster zwischen den beiden Schwellwerten so wird von der Sondenzustandserkennungseinrichtung 20 eine Nichtbetriebsbereitschaft der Sonde erkannt und der Schalter 21 betätigt, so daß auf eine Steuerung umgeschaltet wird. Ist für Werte UA unterhalb des unteren Schwellwertes Uu auf Regelbetrieb geschaltet, so regelt die Regeleinrichtung 22 die Zusammensetzung des Benzingemisches in Richtung fett. Die Laufrichtung der Regeleinrichtung 22 ist also somit nur von der Lage der Spannung UA in Bezug auf den oberen Schwellwert U0 abhängig, weshalb dieser Schwellwert auch als Regelschwelle bezeichnet wird. Mit wachsender Temperatur tritt nun folgendes Einschwingverhälten der Anordnung ein: Für sehr kleine Temperaturen, für die die Spannung UA innerhalb des Fensters Δ U zwischen den beiden Schwellwerten liegt, wenn also keine der beiden Schwellen von der Sondenspannung erreicht werden kann, wird die Regeleinrichtung nach Ablaufen einer Überwachungszeit auf Steuerung umgeschaltet, wobei dann üblicherweise auf ein fettes Betriebsgemisch abgezielt wird. Kommt die Betriebstemperatur der Sauerstoffsonde auf Werte um T3, so schaltet die Vergleichseinrichtung 18 (bei Steuerung liegt fettes Betriebsgemisch vor), die Sondenzustandserkennungseinrichtung 20 stellt Betriebsbereitschaft fest, schaltet von Steuerung auf Regelung um und die Regeleinrichtung 22 regelt das Betriebsgemisch in Richtung mager. Sobald die Spannung UA den Schwellwert U0 unterschreitet, wird über die Regeleinrichtung die Zusammensetzung des Betriebsgemischs wieder in Richtung fett verstellt. Durch eine geeignete Dimensionierung der Anordnung ist es möglich, daß die Spannung UA schon vor Ablauf der Überwachungszeit wieder den oberen Schwellwert U0 überschritten hat und somit die Regelung eingeschaltet bleibt. Auf diese Weise wird das sogenannte "Leerlaufsägen", wie es beispielsweise in der Anmeldung P 31 49 136.7 beschrieben ist, vermieden.
  • Aus der Darstellung der Figur 2 ist weiterhin zu entnehmen, daß insbesondere im Bereich zwischen der Temperatur T3 und T2 eine ausgeprägte Verschiebung des Betriebsgemisches in Richtung mager während der Warmlaufphase auftritt, da der Mittelwert zwischen den beiden Spannungsästen für fettes und mageres Gemisch in Richtung fettes Gemisch tendiert und die Regelung dies auszugleichen sucht. Daraus folgt, daß die Steuereinrichtung 22 im zeitlichen Mittel das Betriebsgemisch stärker abmagert. Erst für Temperaturen T > T1 bewegt sich diese Magerverschiebung wieder in Richtung Null.
  • Um den Einfluß der speziellen Wahl der Regelschwelle hinsichtlich des Grades der Magerverschiebung darzustellen, wurde in Figur 3 eine andere Parametrisierung gewählt. Auch in diesem Diagramm ist eine Spannung in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen, wobei es sich hier nun um die beiden Äste der elektromotorischen Kraft US der Sauerstoffsonde 10 handelt. Der Einfluß des stark temperaturabhängigen Innenwiderstandes 11 der Sauerstoffsonde wird in dieser Darstellung zunächst vernachlässigt. Der Innenwiderstand 11 wurde dafür in den mit U0,eff und UU,eff bezeichneten effektiven Schaltschwellen berücksichtigt, die als die elektromotorische Kraft Us der Sauerstoffsonde 10 definiert sind, die notwendig ist, damit UA die Schwellwerte U0, UU erreicht. Aus der Figur 1 ist ersichtlich, daß im Falle sehr niedriger Temperaturen, für die der Innenwiderstand 11 sehr große Werte annimmt, extrem hohe positive bzw. negative Werte der elektromotorischen Kraft US notwendig sind, um die Spannung UA über den Spannungsteiler der Widerstände 11, 17 so zu beeinflussen, daß die Spannung UA einen der beiden Schwellwerte erreicht. Die Äquivalenz der Figur 2 und 3 geht daraus hervor, daß der Schnittpunkt des Astes für fettes (mageres) Betriebsgemisch mit dem oberen (unteren) Schwellwert in beiden Darstellungen bei der gleichen Temperatur liegt. Dieser spezielle Verlauf der effektiven Schaltschwellen ist für den unterschiedlichen Grad der Magerverschiebung während der Warmlaufphase verantwortlich.
  • In Figur 4 ist die elektromotorische Kraft US der Sauerstoffsonde in Abhängigkeit von Lambda aufgetragen. Die drei verschiedenen Kurven gelten für die Temperaturen T3, T2 sowie T1. Trägt man in dieses Diagramm 4 den Verlauf der effektiven Schaltschwelle U0,eff
    ein, so ergibt sich eine Variation des Lambda-wertes über den Temperaturbereich T3 bis T 1 von λ Max1 bis λ Min. Überträgt man stattdessen die untere effektive Regelschwelle UU,eff erhöht um den Wert Δ. U in das Diagramm der Figur 4, so ergibt sich für hohe Temperaturen, wie es auch zu erwarten ist, kein Unterschied. Für niedrigere Temperaturen tritt dagegen über den gleichen Temperaturbereich T3 bis T1 eine wesentlich höhere Variation des Lambda-Wertes von λMax2 bis λ Min auf.
  • Durch diese Darstellung wird gezeigt, daß allein durch eine vernünftige Wahl der Regelschwelle der Regeleinrichtung eine erhebliche Verminderung der insbesondere während der Warmlaufphase auftretenden Magerverschiebung des Betriebsgemisches erreicht wird. Insbesondere ist erwähnenswert, daß zur Durchführung dieses Kompensationsverfahrens bekannte Einrichtungen verwendet werden können, ohne daß ein zusätzlicher Schaltungsaufwand notwendig wird.
  • Es versteht sich, daß die erfindungsgemäße Einrichtung für jede Art der Gemischaufbereitsungsanordnung 14, so z.B. für gesteuerte oder geregelte Vergaser oder für Einspritzung, sei es kontinuierlich oder getaktet, verwendet werden kann.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsgemisches unter Verwendung einer auf den Sauerstoffanteil des verbrannten Betriebsgemisches empfindlichen Sauerstoffsonde (Lambda-Sonde), wobei zur Sondenbetriebsbereitschaftserkennung der Sauerstoffsondenausgangsgröße (US) eine konstante Bezugsgröße (UR) überlagert, die resultierende Größe (UA) wenigstens zwei Vergleichseinrichtungen (18, 19), die verschiedene Schwellwerte (UU, U0) aufweisen, zugeführt und die Ausgangsgrößen dieser Vergleichseinrichtungen zur Erkennung der Sondenbetriebsbereitschaft weiterverarbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der Ausgangsgröße der mit dem größeren Schwellwert (U0) beaufschlagten Vergleichseinrichtung (18) das Kraftstoff-Luftverhältnis des Betriebsgemisches einstellbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Wert der resultierenden Größe (UA) oberhalb des größeren Schwellwertes (U0) die Ausgangsgröße der Vergleichseinrichtung (18) das Betriebsgemisch in Richtung "mager" verändert.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Wert der resultierenden Größe (UA) unterhalb des größeren Schwellwertes (U0) die Ausgangsgröße der Vergleichseinrichtung (18) das Betriebsgemisch in Richtung "fett" verändert.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Wert der resultierenden Größe (UA), der während einer durch eine Betriebsbereitschaftserkennungseinrichtung (14) einstellbare Überwachungszeit unterhalb des größeren Schwellwertes (U0) und oberhalb des kleineren Schwellwertes (U0) liegt, ein konstantes Betriebsgemisch, insbesondere im "fetten" Bereich eingestellt wird.
5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Kraftstoff-Luftverhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsgemisches unter Verwendung einer auf den Sauerstoffanteil des verbrannten Betriebsgemisches empfindlichen Sauerstoffsonde (Lambda-Sonde), wobei zur Sondenbetriebsbereitschaftserkennung der Sauerstoffsondenausgangsgröße (Us) eine konstante Bezugsgröße (UR) überlagert, die resultierende Größe (UA) wenigstens zwei Vergleichseinrichtungen (18, 19), die verschiedene Schwellwerte (UU, U0) aufweisen, zugeführt, und die Ausgangsgrößen dieser Vergleichseinrichtung zur Erkennung der Sondenbetriebsbereitschaft weiter verarbeitet wird, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der mit dem größeren Schwellwert beaufschlagten Vergleichseinrichtung (18) an einem P-,I-,D-Verhalten oder eine Kombination dieser Regelcharakteristika aufweisende Steuereinrichtung (22) angeschlossen ist, deren Ausgangsgröße einer Gemischaufbereitungsanordnung (14) zugeführt wird, die das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bestimmt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischaufbereitungsanordnung (14) als gesteuerte oder geregelte Vergaseranordnung ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemischaufbereitungsanordnung (14) als gesteuerte oder geregelte Einspritzanordnung ausgebildet ist.
EP84104396A 1983-05-28 1984-04-18 Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine Withdrawn EP0126953A3 (de)

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