EP0153493A2 - Mixture-measuring system for a combustion engine - Google Patents

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EP0153493A2
EP0153493A2 EP84116261A EP84116261A EP0153493A2 EP 0153493 A2 EP0153493 A2 EP 0153493A2 EP 84116261 A EP84116261 A EP 84116261A EP 84116261 A EP84116261 A EP 84116261A EP 0153493 A2 EP0153493 A2 EP 0153493A2
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EP
European Patent Office
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output
mixture
output variable
metering system
correction value
Prior art date
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EP84116261A
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German (de)
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EP0153493B1 (en
EP0153493A3 (en
Inventor
Günter Braun
Werner Dipl.-Ing. Jundt
Norbert Dipl.-Ing. Miller
Jürgen Näger
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Publication of EP0153493A3 publication Critical patent/EP0153493A3/en
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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
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • 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)
    • F02D41/1481—Using a delaying circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1456—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen

Definitions

  • the invention is based on a mixture metering system for an internal combustion engine with a digital computing unit according to the preamble of the main claim.
  • a mixture metering system is disclosed for example in DE-OS 31 24 676 (US-SN 38 63 076).
  • the mixture metering system according to the invention for an internal combustion engine with a digital arithmetic unit.
  • it makes it possible, regardless of the time of the change in the output variable of a signal generating means in relation to the timed, delayed signal processing of this output signal of the burner to provide an optimal mixture to the engine.
  • delayed signal processing of this output signal of the burner to provide an optimal mixture to the engine.
  • a low concentration of pollutants in the exhaust gas can be ensured. It has proven to be advantageous to influence the mixture metering as a function of at least the delay time and / or the timing of the digital computing unit.
  • FIG. 1 shows a rough overview of a mixture metering system with a microcomputer
  • FIG. 2 shows a block diagram of the mixture metering system according to the invention
  • FIG. 3 shows a time diagram to explain the functioning of the mixture metering system in FIG. 2.
  • the mixture metering system in connection with the correction function according to the invention is, however, independent of the method of metering the mixture, so that the invention can also be used in connection with carburetor systems, for example.
  • the representation of the mixture metering system according to the invention on the basis of a block diagram (FIG. 2) does not limit a practical embodiment to a single possibility of implementation.
  • the implementation by means of a freely programmable computer is therefore problem-free because the invention can be clearly recognized as such and therefore does not cause any problems for a person skilled in the field of electronic mixture metering systems.
  • FIG. 1 shows a schematic overview of a computer-controlled system with the most important components.
  • 11 denotes an arithmetic logic unit which is coupled via a data control and address bus 12 to a memory 13 and to an input / output unit 14.
  • this unit 14 receives various input variables i K and outputs various output variables O K , for example an injection duration for the quantity of fuel to be metered or a signal for the actuator in one Air bypass of a carburetor system.
  • FIG. 2 an embodiment of the invention is shown as a block diagram.
  • a setpoint value information U ⁇ S is present on the probe signal evaluation unit 21, which represents setpoint value information for the air-force ratio to be metered to the internal combustion engine.
  • the signals F R of the output unit 25 and a precontrol unit 28 are fed to a mixture formation unit 27, the precontrol unit 28 input variables via operating parameters of the combustion Engine such as speed, load or temperature and the like processed.
  • the mixture formation unit 27 influences an internal combustion engine 29, the exhaust gas 30 expelled from the internal combustion engine washing around the exhaust gas probe 15 and influencing its output variable U ⁇ I , so that the control loop for mixture formation is closed.
  • the function of the components of the probe signal evaluation unit 21, time stage 22, control unit 23 as well as correction stage 24 and output unit 25 can also be realized with the aid of a correspondingly programmed microcomputer 31, indicated by dashed lines in FIG.
  • the pilot control by means of the pilot control unit 28 and the timing unit 26 can also be integrated in the microcomputer 31.
  • This exhaust gas probe output is compared in the probe signal evaluation unit 21 with the target value U AS and with a counting frequency, the period of which is marked with T, sampled.
  • the corresponding output signal U S of the probe signal evaluation unit 21 is plotted in FIG. 3b.
  • This signal is possibly delayed by a desired time, on the one hand directly to the correction stage 24 and on the other hand via the time stage 22, which essentially serves to shift the average air-fuel ratio, to the control unit 23.
  • the output signals of the control device 23 via the output unit 25 influence the mixture formation unit 27, for example multiplicatively by a factor F R. Since the time period T 2 between two successive outputs of the output unit 25 generally assumes different values compared to the sampling rate T 1 , namely in particular larger values, for various programming reasons, as shown in FIGS. 3d and e, time delays between the actual switching operation of the probe can occur and passing this on. Switching occur through the output unit 25. This may result in more or less short-term mean shifts in the output signal F R , so that, under certain circumstances, a considerable deviation from the air ratio required for a possible catalytic exhaust gas aftertreatment occurs.
  • Correction stage 24 is required for this purpose, the mode of operation of which is explained in more detail below.
  • Exemplary embodiments of the invention have been described using a lambda-controlled mixture metering system for an internal combustion engine.
  • the essence of the invention is not restricted in particular to a lambda-controlled mixture metering system.
  • the invention can always be used when the integral behavior of the output signals of a sensor or a probe or in general a signal generating means, in particular for the mixture metering, plays a role and a time delay arises due to the time-clocked, delayed signal processing of these signals.
  • Idle charge control, exhaust gas recirculation control, knock control, extreme value control and the like can be mentioned as further control methods for the mixture composition of an internal combustion engine, in which the invention can be used.

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Abstract

The invention is directed to a mixture metering arrangement for an internal combustion engine with a digital data processor, particularly a microcomputer, the signal processing pattern of which is governed by clock pulses, and with a signal generating means which delivers analog output signals. The signal generating means is responsive to operating parameters of the internal combustion engine and is an exhaust gas sensor responsive to the air ratio Lambda. The exhaust gas sensor is used in a closed-loop control system to influence the air-fuel ratio and changes its output quantity at the air ratio of Lambda=1. In this arrangement, a correcting stage corrects the influence of a delay time (tv) connected with the clocked signal processing on the mixture formation. The delay occurs in the transmission of the change in the output of the sensor. Two methods are indicated for the mode of operation of the correcting stage by means of which a mean value shift of the quantity (FR) influencing the mixture formation is avoided and the concentration of toxic substances in the exhaust gases is minimized. Flowcharts are disclosed to realize the invention by means of a suitably programmed microcomputer.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Gemischzumeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer digitalen Recheneinheit nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiges Gemischzumeßsystem ist beispielsweise in der DE-OS 31 24 676 (US-SN 38 63 076) offenbart. Obwohl das bekannte System in der Praxis zufriedenstellend arbeitet, hat es sich jedoch gezeigt, daß aufgrund der hohen Anforderungen an die Schadstoffreiheit des Abgases weitere Verbesserungen möglich und erforderlich sind.The invention is based on a mixture metering system for an internal combustion engine with a digital computing unit according to the preamble of the main claim. Such a mixture metering system is disclosed for example in DE-OS 31 24 676 (US-SN 38 63 076). Although the known system works satisfactorily in practice, it has been shown, however, that further improvements are possible and necessary because of the high demands on the emission-free nature of the exhaust gas.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Gemischzumeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer digitalen Recheneinheit.mit den Merkmalen des Hauptanspruchs ermöglicht es dagegen, unabhängig vom Zeitpunkt der Änderung der Ausgangsgröße eines Signalerzeugungsmittels in Relation zur zeitgetakteten, verzögerten Signalverarbeitung dieses Ausgangssignals der Brennkraftmaschine ein optimales Gemisch zur Verfügung zu stellen. Insbesondere durch eine Korrektur des Einflusses einer verzögerten Weitergabe der Änderung der Ausgangsgröße der Sonde kann für eine geringe Schadstoffkonzentration im Abgas gesorgt werden. Es erweist sich als vorteilhaft, die Gemischzumessung in Abhängigkeit von zumindest der Verzögerungszeit und/oder des Zeittaktes der digitalen Recheneinheit korrigierend zu beeinflussen.The mixture metering system according to the invention for an internal combustion engine with a digital arithmetic unit. With the features of the main claim, however, it makes it possible, regardless of the time of the change in the output variable of a signal generating means in relation to the timed, delayed signal processing of this output signal of the burner to provide an optimal mixture to the engine. In particular, by correcting the influence of a delayed transmission of the change in the output variable of the probe, a low concentration of pollutants in the exhaust gas can be ensured. It has proven to be advantageous to influence the mixture metering as a function of at least the delay time and / or the timing of the digital computing unit.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele.Further advantages of the invention result in connection with the subclaims from the following description of the exemplary embodiments.

Zeichnungdrawing

Es zeigen Figur 1 eine grobe Übersicht über ein Gemischzumeßsystem mit einem Mikrocomputer, Figur 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Gemischzumeßsystems und Figur 3 ein Zeitdigramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Gemischzumeßsystems in der Figur 2.FIG. 1 shows a rough overview of a mixture metering system with a microcomputer, FIG. 2 shows a block diagram of the mixture metering system according to the invention, and FIG. 3 shows a time diagram to explain the functioning of the mixture metering system in FIG. 2.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Die folgenden Ausführungsbeispiele werden im Zusammenhang mit einer Kraftstoffeinspritzanlage beschrieben. Das Gemischzumeßsystem in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Korrekturfunktion ist jedoch unabhängig von der Methode der Gemischzumessung, so daß die Erfindung z.B. auch in Verbindung mit Vergaseranlagen einsetzbar ist. Auch die Darstellung des erfindungsgemäßen Gemischzumeßsystems anhand eines Blockschaltbildes (Figur 2) begrenzt eine praktische Ausführungsform nicht auf eine einzige Möglichkeit der Realisierung. Die Realisierung mittels eines frei programmierbaren Rechners ist deshalb problemlos, weil die Erfindung als solche klar erkennbar ist und somit für einen Fachmann auf dem Gebiet der elektronischen Gemischzumeßsysteme keinerlei Probleme liefert.The following exemplary embodiments are described in connection with a fuel injection system. The mixture metering system in connection with the correction function according to the invention is, however, independent of the method of metering the mixture, so that the invention can also be used in connection with carburetor systems, for example. The representation of the mixture metering system according to the invention on the basis of a block diagram (FIG. 2) does not limit a practical embodiment to a single possibility of implementation. The implementation by means of a freely programmable computer is therefore problem-free because the invention can be clearly recognized as such and therefore does not cause any problems for a person skilled in the field of electronic mixture metering systems.

Figur 1 zeigt in schematischer Weise eine Übersicht über ein rechnergesteuertes System mit den wesentlichsten Komponenten. Mit 11 ist ein Rechenwerk bezeichnet, das über einen Daten-Steuer- und Adressbus 12 mit einem Speicher 13 sowie mit einer Ein-Ausgabe-Einheit 14 gekoppelt ist. Diese Einheit 14 erhält neben einem Signal von einem Signalerzeugungsmittel, insbesondere einer Sonde 15, insbesondere einer Lambda-Sonde, verschiedene Eingangsgrößen iK zugeführt und gibt verschiedene Ausgangsgrößen OK ab, beispielsweise eine Einspritzzeitdauer für die zuzumessende Kraftstoffmenge oder ein Signal für den Steller in einem Luftbypass einer Vergaseranlage.Figure 1 shows a schematic overview of a computer-controlled system with the most important components. 11 denotes an arithmetic logic unit which is coupled via a data control and address bus 12 to a memory 13 and to an input / output unit 14. In addition to a signal from a signal generating means, in particular a probe 15, in particular a lambda probe, this unit 14 receives various input variables i K and outputs various output variables O K , for example an injection duration for the quantity of fuel to be metered or a signal for the actuator in one Air bypass of a carburetor system.

In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Blockschaltbild dargestellt. Die mit 15 bezeichnete Sonde, im vorliegenden Beispiel als Abgassonde ausgebildet, liefert eine Ausgangsgröße UλI an eine Sondensignalauswerteeinheit 21, die ihrerseits über eine Zeitstufe 22 mit einer vorzugsweise als PI-Regler ausgebildeten Regeleinrichtung 23 verbunden ist. Weiterhin sind die Sondensignalauswerteeinheit 21 sowie die Regeleinrichtung 23 mit einer Korrekturstufe 24, an die eine Ausgabeeinheit 25 angeschlossen ist, verbunden. Der Ausgabeeinheit 25 sowie der Sondensignalauswerteeinheit 21 werden insbesondere unterschiedliche Zeittakte einer Zeittakteinheit 26 zugeführt. Daneben liegt an der Sondensignalauswerteeinheit 21 eine Sollwertinformation UλS an, die eine Sollwertinformation für das der Brennkraftmaschine zuzumessende Luft-Kraft-Verhältnis darstellt. Einer Gemischbildungseinheit 27, werden die Signale FR der Ausgabeeinheit 25 sowie einer Vorsteuerungseinheit 28 zugeführt, wobei die Vorsteuerungseinheit 28 Eingangsgrößen über Betriebsparameter der Brennkraftmaschine wie die Drehzahl, Last oder Temperatur und ähnliches verarbeitet. Die Gemischbildungseinheit 27 beeinflußt eine Brennkraftmaschine 29, wobei das von der Brennkraftmaschine ausgestoßene Abgas 30 die Abgassonde 15 umspült und deren Ausgangsgröße UλI beeinflußt, so daß der Regelkreis für die Gemischbildung geschlossen ist. Es versteht sich, daß die Funktion der Komponenten Sondensignalauswerteeinheit 21, Zeitstufe 22, Regeleinheit 23 sowie Korrekturstufe 24 und Ausgabeeinheit 25 ebenso mit Hilfe eines entsprechend programmierten, in der Figur 2 gestrichelt angedeuteten Mikrocomputer 31 realisiert werden können. Auch die Vorsteuerung mittels der Vorsteuerungseinheit 28 sowie die Zeittakteinheit 26 kann im Mikrocomputer 31 integriert sein.In Figure 2, an embodiment of the invention is shown as a block diagram. The probe denoted by 15, designed in the present example as an exhaust gas probe, supplies an output variable U λI to a probe signal evaluation unit 21, which in turn is connected via a time stage 22 to a control device 23 which is preferably designed as a PI controller. Furthermore, the probe signal evaluation unit 21 and the control device 23 are connected to a correction stage 24, to which an output unit 25 is connected. The output unit 25 and the probe signal evaluation unit 21 are supplied in particular with different time cycles of a time cycle unit 26. In addition, a setpoint value information U λS is present on the probe signal evaluation unit 21, which represents setpoint value information for the air-force ratio to be metered to the internal combustion engine. The signals F R of the output unit 25 and a precontrol unit 28 are fed to a mixture formation unit 27, the precontrol unit 28 input variables via operating parameters of the combustion Engine such as speed, load or temperature and the like processed. The mixture formation unit 27 influences an internal combustion engine 29, the exhaust gas 30 expelled from the internal combustion engine washing around the exhaust gas probe 15 and influencing its output variable U λI , so that the control loop for mixture formation is closed. It goes without saying that the function of the components of the probe signal evaluation unit 21, time stage 22, control unit 23 as well as correction stage 24 and output unit 25 can also be realized with the aid of a correspondingly programmed microcomputer 31, indicated by dashed lines in FIG. The pilot control by means of the pilot control unit 28 and the timing unit 26 can also be integrated in the microcomputer 31.

Bis auf die Blöcke Zeittakteinheit 26 sowie Korrekturstufe 24 und Ausgabeeinheit 25 ist diese Anordnung hinreichend bekannt, so daß ihre Funktionsweise nicht näher erläutert werden muß. Wichtig für den Kern der Erfindung ist nun die Tatsache, daß aufgrund der digitalen, zeitgetakteten Datenverarbeitung Verzögerungszeiten in der Weitergabe der Änderung der vorzugsweise analogen Ausgangsgröße UλI an die Gemischbildungseinheit 27 zur überlagerten Beeinflussung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses auftreten. Zur Erläuterung der hiermit verbundenen Problematik dienen die in Figur 3 dargestellten Zeitdiagramme, wobei in Figur 3a das vorzugsweise analoge Ausgangssignal UAi der Sonde 15 für den Sonderfall dargestellt, ist, daß die Sonde 15 als (Lambda = 1) -Sonde ausgebildet ist. Dabei entspricht ein niedriger Ausgangssignalpegel einem mageren und ein hoher Ausgangssignalpegel einem fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch. Diese Abgassonden-Ausgangsgredße wird in der Sondensignalauswerteeinheit 21 mit dem Sollwert UAS verglichen und mit einer Zählfrequenz, deren Periodendauer mit T, gekennzeichnet ist, abgetastet. Das entsprechende Ausgangssignal US, der Sondensignalauswerteeinheit 21 ist in der Figur 3b aufgetragen. Dieses Signal gelangt eventuell um eine gewünschte Zeit verzögert zum einen direkt auf die Korrekturstufe 24 und zum anderen über die Zeitstufe 22, die im wesentlichen zu einer Verschiebung des mittleren Luft-Kraftstoff-Verhältnisses dient, zur Regeleinheit 23.Except for the blocks timing unit 26 and correction stage 24 and output unit 25, this arrangement is well known, so that its mode of operation need not be explained in more detail. What is important for the essence of the invention is the fact that, due to the digital, time-clocked data processing, delay times occur in the transmission of the change in the preferably analog output variable U λI to the mixture formation unit 27 for the superimposed influence on the fuel-air ratio. The time diagrams shown in FIG. 3 serve to explain the problems associated with this, wherein the preferably analog output signal U Ai of the probe 15 for the special case is shown in FIG. 3a that the probe 15 is designed as a (lambda = 1) probe. A low output signal level corresponds to a lean and a high output signal level to a rich air-fuel mixture. This exhaust gas probe output is compared in the probe signal evaluation unit 21 with the target value U AS and with a counting frequency, the period of which is marked with T, sampled. The corresponding output signal U S of the probe signal evaluation unit 21 is plotted in FIG. 3b. This signal is possibly delayed by a desired time, on the one hand directly to the correction stage 24 and on the other hand via the time stage 22, which essentially serves to shift the average air-fuel ratio, to the control unit 23.

Das Ausgangsignal UPI der Regeleinrichtung 23, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel für einen konstanten Ausgangspegel der Abgassonde 15 integrales Verhalten und beim Wechsel des Ausgangspegels proportionales Verhalten aufweist, ist in Figur 3c aufgetragen.The output signal U PI of the control device 23, which in the present exemplary embodiment has integral behavior for a constant output level of the exhaust gas probe 15 and behavior which is proportional when the output level changes, is plotted in FIG. 3c.

Es gilt nun als Stand der Technik, daß die Ausgangssignale der Regeleinrichtung 23 über die Ausgabeeinheit 25 die Gemischbildungseinheit 27 beispielsweise multiplikativ mit einem Faktor FR beeinflussen. Da aus verschiedenen programmtechnischen Gründen die Zeitdauer T2 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausgaben der Ausgabeeinheit 25 im allgemeinen unterschiedliche Werte im Vergleich zur Abtastrate T1, nämlich insbesondere größere Werte annimmt, können, wie in Figur 3d und e dargestellt, Zeitverzögerungen zwischen dem tatsächlichen Schaltvorgang der Sonde und der Weitergabe dieses. Schaltvorganges durch die Ausgabeeinheit 25 auftreten. Hieraus können mehr oder minder kurzzeitige Mittelvertschiebungen des Ausgabesignals FR resultieren, so daß unter Umständen eine erhebliche Abweichung vom für eine eventuelle katalytische Abgasnachbehandlung erforderlichen Luftverhältnis auftritt.It is now considered state of the art that the output signals of the control device 23 via the output unit 25 influence the mixture formation unit 27, for example multiplicatively by a factor F R. Since the time period T 2 between two successive outputs of the output unit 25 generally assumes different values compared to the sampling rate T 1 , namely in particular larger values, for various programming reasons, as shown in FIGS. 3d and e, time delays between the actual switching operation of the probe can occur and passing this on. Switching occur through the output unit 25. This may result in more or less short-term mean shifts in the output signal F R , so that, under certain circumstances, a considerable deviation from the air ratio required for a possible catalytic exhaust gas aftertreatment occurs.

Zur Vermeidung dieser Nachteile und einer daraus resultierenden hohen Schadstoffkonzentration, die auch nicht durch einen Katalysator zu reduzieren ist, ist es erforderlich, die aufgrund dieser verzögerten Ausgabe der Größe FR entstandene Abweichung möglichst rasch durch einen Eingriff zu korrigieren. Hierzu ist die Korrekturstufe 24 erforderlich, deren Funktionsweise im folgenden näher erläutert wird.To avoid these disadvantages and a resulting high concentration of pollutants, which cannot be reduced by a catalyst either, it is necessary to correct the deviation resulting from this delayed output of size F R as quickly as possible by an intervention. Correction stage 24 is required for this purpose, the mode of operation of which is explained in more detail below.

In Figur 3d ist die von der Korrekturstufe 24 über die Ausgabeeinheit 25 im Zeittakt T2 ausgegebene Größe FR aufgetragen. Die aufgrund der unterschiedlichen Verarbeitungszeiten im Mikrocomputer auftretende Verzögerungszeit in der Weitergabe der Änderung der Ausgangsgröße der Abgassonde 15 ist mit tV gekennzeichnet. Der Signalverlauf, der ohne Einwirken der Ausgabeeinheit 25 und der Korrekturstufe 24 auftreten würde, ist gestrichelt gekennzeichnet. Aus dieser Figur ist zu entnehmen, daß aufgrund der verzögerten Ausgabe eine Mittelwertverschiebung des Ausgabesignals FR auftritt, da sich das Flächenverhältnis für Flächen oberhalb und unterhalb der-gestrichelten, bei Fr = 1 eingetragenen Linie ändert. Dies führt zumindestens kurzzeitig zu einer Änderung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Zur Vermeidung dieser Mittelwertverschiebung werden nun zwei Möglichkeiten vorgeschlagen. In beiden Fällen wird die Verzögerungszeit, die sich aus der Differenz zwischen der Änderung der Ausgangsgröße der Abgassonde und der tatsächlichen Ausgabe (siehe Figur 3b in Verbindung mit 3d) ergibt, in Relation zur Taktzeit T2 gesetzt. Zur Bestimmung eines Korrekturwertes nach der ersten Methode ist eine Multiplikation dieses Wertes mit der Größe Δ Ausgang, die sich, natürlich geeignet normiert, aus der Differenz der neuen Ausgangsgröße und der alten Ausgangsgröße beispielsweise der Sondensignalausverteeinheit 21 ergibt, vorgesehen. Im vorliegenden Spezialfall ergibt sich das Verhältnis von Verzögerungszeit zur Taktzeit T2 zu etwa 0,75 und der Wert Δ Ausgang aus Figur 2b zu (-1), so daß sich der Korrekturwert auf (-0,75) willkürliche Einheiten (bezogen auf die Skala der Figur 3c) beläuft. Beim nächsten Schaltvorgang der Sonde liegen die gleichen Verhältnisse, allerdings mit umgekehrten Vorzeichen für Ausgang vor, se daß sich hier ein Korrekturwert von (+0,75) willkürlichen Einheiten ergibt. Der Korrekturwert wird somit nach der Rechenvorschrift:

  • Korrekturwert = (Verzögerungszeit tV/Taktzeit T2)- Δ Ausgang mit Δ Ausgang = neue Ausgangsgröße - alte Ausggangsgröße berechnet. Um diesen Korrekturwert wird die jeweilige Ausgangsgröße FR modifiziert (siehe Ablaufplan Seite 8), wobei möglicherweise notwendige Normierungsfaktoren für Δ Ausgang nicht berücksichtigt wurden. Eine Normierung ist im allgemeinen dazu notwendig, die Ausgangsgröße Δ Ausgang in Einheiten der Ausgabegröße FR umzurechnen.
In FIG. 3d, the quantity F R output by the correction stage 24 via the output unit 25 in the time cycle T 2 is plotted. The delay time occurring in the transmission of the change in the output variable of the exhaust gas probe 15 due to the different processing times in the microcomputer is identified by t V. The signal curve, which would occur without the action of the output unit 25 and the correction stage 24, is indicated by dashed lines. It can be seen from this figure that, due to the delayed output, a shift in the mean value of the output signal F R occurs since the area ratio changes for areas above and below the dashed line entered at F r = 1. This leads at least for a short time to a change in the air-fuel ratio supplied to the internal combustion engine. To avoid this shift in the mean value, two options are now proposed. In both cases, the delay time, which results from the difference between the change in the output variable of the exhaust gas probe and the actual output (see FIG. 3b in conjunction with 3d), is set in relation to the cycle time T 2 . To determine a correction value according to the first method, a multiplication of this value by the quantity Δ output is provided, which, of course, normalized in a suitable manner, results from the difference between the new output variable and the old output variable, for example of the probe signal converter unit 21. In the present special case, the ratio of delay time to cycle time T 2 is approximately 0.75 and the value Δ output from FIG. 2b is (-1), so that the correction value amounts to (-0.75) arbitrary units (based on the scale of FIG. 3c). The next time the probe is switched, the same conditions are present, but with the opposite sign for the output, that this results in a correction value of (+0.75) arbitrary units. The correction value is thus based on the calculation rule:
  • Correction value = (delay time tV / cycle time T 2 ) - Δ output with Δ output = new output variable - old output variable calculated. The respective output variable F R is modified by this correction value (see flowchart on page 8), whereby any necessary standardization factors for Δ output were not taken into account. Standardization is generally necessary to convert the output variable Δ output into units of the output variable F R.

Die zweite Methode geht von dem Konzept aus, eine Änderung des Ausgangssignals jeweils mit einer Verzugszeit von mindestens einem Zeittakt T2 abzuarbeiten. Während dieser Verzugszeit, die durchaus auch mehrere, beispielsweise n Taktzeiten T2 umfassen kann, wird unter Vernachlässigung von Normierungsfaktoren eine, nach der Formel:

  • neue Ausgabegröße = alte Ausgabegröße + (Verzögerungszeit tV/ Taktzeit T2) - Δ Ausgang mit Δ Ausgang = neue Ausggangsgröße - alte Ausggangsgröße berechnete Größe als Ausgabegröße FR ausgegeben (siehe Ablaufplan Seite 9). Der zeitliche Verlauf der Ausgabegröße FR ergibt sich in entsprechender Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel (Figur 3d) und ist in Figur 3e aufgetragen.
The second method is based on the concept of processing a change in the output signal with a delay time of at least one time cycle T 2 . During this delay time, which can also include several, for example n cycle times T 2 , neglecting normalization factors, one becomes, according to the formula:
  • new output size = old output size + (delay time t V / cycle time T 2 ) - Δ output with Δ output = new output size - old output size calculated size output as output size F R (see flowchart on page 9). The time course of the output variable F R results in a manner corresponding to that in the first exemplary embodiment (FIG. 3d) and is plotted in FIG. 3e.

Obwohl das Ausführungsbeispiel aus Gründen der Anschaulichkeit blockschaltbildmäßig dargestellt wurde, ist auch an eine Realisierung mittels eines entsprechend programmierten Mikrocomputer gedacht. Zur Erläuterung der entsprechenden Programmstruktur sind im folgenden zwei Ablaufpläne, entsprechend den beiden Methoden zur Ermittlung des Korrekturwertes, dargestellt. Diese Ablaufpläne sprechen für sich selbst, so daß neben den obigen Ausführungen keine veiteren Erläuterungen notwendig sind.

Figure imgb0001
Figure imgb0002
 Although the exemplary embodiment has been shown in block diagram form for reasons of clarity, it is also intended to be implemented using a suitably programmed microcomputer. To explain the corresponding program structure, two flow charts are shown below, corresponding to the two methods for determining the correction value. These flow charts speak for themselves, so that no further explanations are necessary in addition to the above.
Figure imgb0001
Figure imgb0002

Ausführungsbeispiele der Erfindung wurden anhand eines Lambda-geregelten Gemischzumeßsystems für eine Brennkraftmaschine beschrieben. Das Wesen der Erfindung ist jedoch nicht auf insbesondere ein Lambda-geregeltes Gemischzumeßsystem eingeschränkt. Die Erfindung kann immer dann Anwendung finden, wenn das integrale Verhalten der Ausgangssignale eines Sensors oder einer Sonde oder allgemein eines Signalerzeugungsmittels, insbesondere für die Gemischzumessung eine Rolle spielt und aufgrund der zeitgetakteten, verzögerten Signalverarbeitung dieser Signale eine Zeitverzögerung entsteht. Als weitere Regelverfahren für die Gemischzusammensetzung einer Brennkraftmaschine, bei denen die Erfindung einsetzbar ist, können beispielsweise die Leerlauffüllungsregelung, Regelung der Abgasrückführung, Klopfregelung, Extremwertregelung und ähnliches genannt werden.Exemplary embodiments of the invention have been described using a lambda-controlled mixture metering system for an internal combustion engine. However, the essence of the invention is not restricted in particular to a lambda-controlled mixture metering system. The invention can always be used when the integral behavior of the output signals of a sensor or a probe or in general a signal generating means, in particular for the mixture metering, plays a role and a time delay arises due to the time-clocked, delayed signal processing of these signals. Idle charge control, exhaust gas recirculation control, knock control, extreme value control and the like can be mentioned as further control methods for the mixture composition of an internal combustion engine, in which the invention can be used.

Claims (11)

1. Gemischzumeßsystem für eine Brennkraftmaschine mit einer digitalen Recheneinheit, inbesondere einem Mikrocomputer, deren Signalverarbeitungsablauf an Zeittakte gebunden ist und mit einem, insbesondere analoge Ausgangssignalaausgebenden, auf Betriebsparameter der Brennkraftmaschine empfindlichen Signalerzeugungsmittel, insbesondere einer auf die Luftzahl Lambda empfindlichen Abgassonde, die in einem Regelkreis zur Beeinflussung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eingesetzt wird und insbesondere ihre Ausgangsgröße bei der Luftzahl Lambda = 1 ändert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrekturfunktion (24) vorgesehen ist, die den Einfluß einer mit der zeitgetakteten Signalverarbeitung verbundenen Verzögerungszeit (tV) in der Weitergabe der Änderung der Ausgangsgröße des Signalerzeugungsmittels auf die Gemischbildung korrigiert.1.Mixing system for an internal combustion engine with a digital arithmetic unit, in particular a microcomputer, the signal processing sequence of which is tied to clock cycles and with a signal, in particular analog output signals, which are sensitive to operating parameters of the internal combustion engine, in particular an exhaust gas probe sensitive to the air ratio lambda, which is used in a control circuit for Influencing the air-fuel ratio is used and in particular changes its output variable with the air ratio lambda = 1, characterized in that a correction function (24) is provided which influences the influence of a delay time (t V ) associated with the time-clocked signal processing in the transmission corrected the change in the output of the signal generating means to the mixture formation. 2. Gemischzumeßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfunktion ('24) einen Korrekturwert in Abhängigkeit von zumindest der erfaßten Verzögerungszeit (tv) ermittelt.2. Mixture metering system according to claim 1, characterized in that the correction function ('24) determines a correction value as a function of at least the detected delay time (t v ). 3. Gemischzumeßsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfunktion (24) einen Korrekturwert in Abhängigkeit von einer Taktzeit (T2) der digitalen Recheneinheit ermittelt.3. Mixture metering system according to claim 1 or 2, characterized in that the correction function (24) determines a correction value as a function of a cycle time (T 2 ) of the digital computing unit. 4. Gemischzumeßsystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfunktion (24) einen Korrekturwert in Abhängigkeit von der Änderung der Ausgangsgröße (Δ Ausgang) des Signalerzeugungsmittels ermittelt.4. Mixture metering system according to one of the preceding claims, characterized in that the correction function (24) determines a correction value as a function of the change in the output variable (Δ output) of the signal generating means. 5. Gemischzumeßsystem nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfunktion (24) entsprechend der Rechenvorschrift: Korrekturwert = (Verzögerungszeit tV/Taktzeit T2)· Δ Ausgang·N mitΔAusgang = n-te Ausgangsgröße - (n-1)-te Ausgangsgröße und N = Normierungsfaktor einen Korrekturwert ermittelt. 5. Mixture metering system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the correction function (24) according to the calculation rule: Correction value = (delay time t V / cycle time T 2 ) · Δ output · N with Δ output = nth output variable - (n-1) th output variable and N = normalization factor determines a correction value. 6. Gemischzumeßsystem nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Änderung der Ausgangsgröße zur Ermittlung einer Ausgabegröße (FR) zeitlich um zumindestens eine Taktzeit (T2) zurückliegende Ausgabegrößen (FR) von der Kcrrekturfunktion (24) verarbeitet werden.6. Mixture metering system according to at least one of the preceding claims, characterized in that after a change in the output variable for determining an output variable (F R ), at least one cycle time (T 2 ) past output variables (F R ) are processed by the correction function (24) . 7. Gemischzumeßsystem nach Anspruch 6, dadurch gekenzeichnet, daß die Korrekturfunktion (24) während dieses Zeitraums von zumindestens einer Taktzeit (T2) eine um den Korrekturwert geändert-e Ausgabegröße (FR) ermittelt.7. Mixture metering system according to claim 6, characterized in that the correction function (24) during this period of at least one cycle time (T 2 ) determines a modified by the correction value-e output variable (F R ). 8. Gemischzumeßsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabegröße (FR) für die Gemischbildung gemäß der Rechenvorrschrift: n-te Ausgabegröße = (n-m)-te Ausgangsgröße + Korrekturwert mit m = 1, 2, 3, ... gebildet wird. 8. Mixture metering system according to claim 7, characterized in that the output size (F R ) for the mixture formation according to the calculation rule: nth output variable = (nm) th output variable + correction value with m = 1, 2, 3, ... is formed. 9. Gemischzumeßsystem nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer Änderung der Ausgangsgröße des Signalerzeugungsmittels zur Ermittlung einer Ausgabegröße (FR) eine zeitlich um weniger als eine Taktzeit (T2) zurückliegende Ausgabegröße (FR) von der Korrekturfunktion (24) verarbeitet wird.9. Gemischzumeßsystem according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that after a change of the output of the signal generation means for determining an output quantity (F R) a time by less than one cycle time (T 2) past output size (F R) of the Correction function (24) is processed. 10. Gemischzumeßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabegröße (FR) für die Gemischbildung gemäß der Rechenvorschrift: n-te Ausgabegröße = n-te Ausgabegröße + Korrekturwert gebildet wird. 10. Mixture metering system according to claim 9, characterized in that the output size (F R ) for the mixture formation according to the calculation rule: nth output variable = nth output variable + correction value is formed. 11. Gemischzumeßsystem nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabegröße (FR) nur bei einer Änderung der Ausgangsgröße des Signalerzeugungsmittels um einen Korrekturwert korrigiert wird.11. Mixture metering system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the output variable (F R ) is corrected by a correction value only when the output variable of the signal generating means changes.
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