DE3141595A1

DE3141595A1 - Verfahren zum regeln des kraftstoff/luftverhaeltnisses fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3141595A1
Application number: DE19813141595
Authority: DE
Inventors: Shigenori Isomura; Akio Kobayashi; Katsuhiko Kariya Aichi Kodama; Toshio Kondo
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1981-10-20
Publication date: 1982-07-08
Anticipated expiration: 2001-10-21
Also published as: US4430976A; JPS5770934A; JPS6335825B2; DE3141595C2

Description

Verfahren zum Regeln des Kraftstoff/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Kraftstoff /Luftverhältnisses des einer Brennkraftmaschine gelieferten Gemisches mittels einer Regelung mit Rückführung, und insbesondere ein Verfahren zum Regeln des Kraftstoff /Luftverhältnisses auf der Grundlage der wahrgenommenen Konzentration eines Abgasbestandteils.

Bei einer typischen herkömmlichen Regelung mit Rückführung des Kraftstoff/luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug oder ein ähnliches Fahrzeug wird das Kraftstoff/Luftverhältnis des Gemisches bestimmt, indem der Grund- oder Standardwert des Durchsatzes des Kraftstoffes für die Zylinder der Maschine nach Maßgabe der verschiedenen Informationen bezüglich der Maschinenparameter und nach Maßgabe der Konzentration eines gegebenen Gases in den Abgasen korrigiert wird. Bei der herkömmlichen Regelung mit Rückführung des Kraftstoff/ Luftverhältnisses wird die pro Zeiteinheit der Maschine zugeführte Kraftstoffmenge auf der Grundlage einer Integration des Ausgangssignals des Kraftstoff/Luftverhältnissensors gesteuert. Wenn daher bei Übergangsverhältnissen - des Maschinenbetriebes sich das Kraftstoff/Luftverhältnis "mit einer größeren Geschwindigkeit als der Korrekturgeschwindigkeit auf der Grundlage der Integrationssteuerung ändert, kann die Korrektur der Änderung des tatsächlichen Kraftstoff/Luftverhältnisses nicht folgen. Wenn weiterhin der Kraftstoff/Luftverhältnissensor nicht arbeitet, kann eine genaue Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses, beispielsweise eine Regelung mit Rückführung, nicht erfol-

gen, was eine Verschlechterung der Abgase zur Folge hat.

Durch die Erfindung sollen die oben beschriebenen und Nachteile herkömmlicher Regelungen des Kraftstoff/ Luftverhältnisses mit geschlossener Regelschlcife für ei- *ie Brennkraftmaschine beseitigt werden und soll insbesondere ein Verfahren geschaffen werden, mit dem das Kraftstoff/Luftverhältnis eines einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/Luftgemisches genau und schnell selbst bei Übergangsverhältnissen des Maschinenbetriebes geregelt v/erden kann.

Durch die Erfindung soll insbesondere ein Verfahren geschaffen werden, mit dem das Kraftstoff/Luftverhältnis eines einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/ Luftgemisches selbst dann genau und schnell geregelt werden kann, wenn der Kraftstoff/Luftverhältnissensor nicht arbeitet.

Gemäß der Erfindung wird festgestellt, ob der Kraftstoff/ Luftverhältnissensor und seine Signalübertragungseinrichtung normal arbeiten oder nicht, indem festgestellt wird, ob sich das Ausgangssignal des Kraftstoff/Luftverhältnissensors oder der Integrationskorrekturwert innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls von einem Zeitpunkt einer Änderung des Sensorausgangssignals ändert.

~ Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Regeln des Kraftstoff /Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit einer Regölung mit Rückführung, die das Kraftstoff/Luftverhältnis nach Maßgabe eines Ausgangssignair, einer. Gassensors regelt, der die Konzentration eines Gasbestandteils in den Abgasen der Maschine aufnimmt, wird (a) das Ausgangssignal des Gassensors integriert, um einen Inte--

grationskorrekturwert zu erhalten, (b) ein Maschinenbetriebs korrekturwert auf der Grundlage des Integrationskorrekturwertes berechnet, (c) der Maschinenbetriebs korrekturwert in einem Speicher gespeichert, (d) der Maschienbetriebskorrekturwert ,. der im ' Speicher gespeichert ist, innerhalb eines bestimmten- Zeitintervalls oder innerhalb eines Zeitintervalls erneuert, das einer gegebenen Anzahl von Umdrehungen der Maschine vom Zeitpunkt der Änderung des Ausgangssignals des Gassensors von einem Zustand, der ein reiches Gemisch angibt, zu einem anderen Zustand, der ein armes Gemisch angibt, oder umgekehrt, oder vom Zeitpunkt der Zunahme oder Abnahme des Integrationskorrekturwertes entsprichtund(e) das.Kraftstoff/Luftverhältnis dadurch geregelt, daß ein Standardwert, der auf der Grundlage der Arbeitsparameter der Maschine erhalten wird, durch den Integrationskorrekturwert und den die Maschinenbetriebsverkorrekturwert korrigiert wird'.

Durch die Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zum Regeln des Kraftstoff/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine mit einer Regelung mit Rückführung, die das Kraftstoff/Luftverhältnis nach Maßgabe des Ausgangssignals eines Gassensors regelt, der die Konzentration eines Gasbestandteils der Abgase der Maschine wahrnimmt, geschaffen, bei dem (a) das Ausgangssignal vom Gassensor integriert wird,

um einen Integrationskorrekturwert zu erhalten,(b)ein '" Maschiiienbetriebskorrekturwert auf der Grundlage Grundlage des Integrationskorrekturwertes berechnet wird, (c) der Ihtegrationskorrekturwert in einem Speicher gespeichert -wird, (d) der Integrationskorrekturwert, der im Speicher gespeichert ist, innerhalb eines ersten bestimmten Zeitintervalls oder eines ersten Zeitintervalls erneuert wird, das einer gegebenen Anzahl von Umdrehungen der

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Maschine vom Zeitpunkt des Ablaufs eines zweiten bestimmten Zeitintervalls oder vom Zeitpunkt des Ablaufs einen zweiten Zeitintervalls entspricht, das einer gegebenen Anzahl der Umdrehungen der Maschinenkurbelwelle vom Zeitpunkt der Änderung des Ausgangssignals des Gassensors von einem Zustand, der ein reiches Gemisch angibt, zu einem anderen Zustand, der ein armes Gemisch angibt, und umgekehrt entspricht, und (e) das Kraftstoff/Luftverhältnis dadurch geregelt wird, daß ein Standardwert, der auf der Grundlage der Arbeitsparameter der Maschine erhalten wird, mit dem Integrationskorrekturwert und dem Maschinenbetriebs-'korrekturwert korrigiert wird.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbciapiol der Erfindung nilher beschrieben, Es zeigen:

Fig. 1 eine Regelvorrichtung für das Kraft

stoff/Luftverhältnis für eine Brennkraftmaschine gemäß eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

ein schematisches Blockschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Regeleinheit,

in einem Flußdiagramm die Arbeitsschritte der Zentraleinheit in Fig.2,

in einem detaillierten Flußdiagramm ^v den in Fig. 3 dargestellten Arbeitsschritt der Bildung eines zweiten Korrekturfaktors ,

Fig. 5 in einem detaillierten Flußdiagramm

den in Fig. 3 dargestellten Arbeits-

25	Fig.	2
	Fig.	3
30	Fig.	4

35

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schritt der Bildung eines dritten

Korrekturfaktors,

Fig. 6 ein Erläuterungsdiagramm zur Darstellung der Arbeit der Zentraleinheit in Fig. 2, und

Fig. 7 eine Karte des dritten Korrekturfaktors

(des Maschinenbetriebskorrekturwertes).

Fig. 1 zeigt eine Regelvorrichtung für das Kraftstoff/ Luftverhältnis mit Rückführung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges. Die Brennkraftmaschine 1, die in ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug eingebaut ist, ist eine bekannte Viertakt-Maschine mit Funkenzündung. Die Maschine 1 wird mit Luft über ein Luftfilter 2, einen Ansaugkrümmer 3 und ein Drosselventil 4 versorgt, das im Ansaugkrümmer 3 vorgesehen ist. Die Maschine 1 wird gleichfalls mit Kraftstoff über eine Anzahl von Kraftstoff einspritzventilen 5, die jedem Zylinder entsprechen, von einer nicht dargestellten Kraftstoffversorgung versorgt. Die als Folge der Verbrennung erzeugten Abgase werden an die Außenluft über einen Abgaskrümmer 6, eine Abgasleitung 7 und einen katalytischen Dreiwegewandler 8 abgegeben.

Der Ansaugkrümmer 3 ist mit einem Luftdurchfluß-oder Durchsatzmesser 11 ausgerüstet, der aus einer beweglichen Klappe und einem Potentiometer besteht, dessen beweglicher Kontakt in Arbeitsverbindung mit der Klappe steht. Der Ansaugkrümmor 3 ist mit einem Temperatursensor 12 in Form eines Thermistors ausgerüstet, der ein analoges Ausgangs-

signal erzeugt, das die Temperatur der angesaugten Luft angibt. Ein zweiter Temperatursensor 13 in Form eines Thermistors ist in der dargestellten Weise mit der Maschine 1 so gekoppelt, daß er ein analoges Ausgangssignal erzeugt, das die Kühlmitteltemperatur angibt.

Ein Sauerstoff sensor 1.4, der als "Kraftstoff/Luftverhältnissensor arbeitet, befindet sich im Abgaskrümmer 6 und erzeugt ein analoges Ausgangssignal, das die Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen angibt. Wie es.allgemein bekannt ist, gibt die Sauerstoffkonzentration das Kraftstoff/Luftverhältnis des der Maschine 1 gelieferten Gemisches wieder, so daß beispielsweise die Ausgangsspannung des Sauerstoffsensors annähernd 1 V beträgt, wenn das aufgenommene Kraftstoff/Luftverhältnis kleiner, d.h. reieher als das stöchiometrische Kraftstoff/Luftverhältnis ist und annähernd 0,1 V beträgt, wenn das aufgenommene Kraftstoff/Luftverhältnis größer, d.h. ärmer als das stöchiometrische Verhältnis ist. Das Ausgangssignal des Gassensors kann daher als digitales Signal behandelt werden.

Ein Drehzahlsensor 15 dient dazu, die Drehzahl der Maschine (Umdrehungen/Minute) aufzunehmen^^Me^p^^eh^^hl^-djer-nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine wird nämlich durch die Anzahl der pro Zeiteinheit erzeugten Impulse angegeben. Ein derartiges Impulskettensignal, d.h. ein mit der Umdrehung der Maschine synchronisiertes Signal, kann, leicht von der Primärwicklung der Zündspule dor nicht dargestellten Zündanlage abgeleitet werden.

Die AuGgangssignalo der oben erwähnten Schaltungen, nämlich des Luftströmungamessers 11, dos Senyoru 12 für d.i.ο Temperatur der angesaugten Luft, dc»a rjonnovf; Μι für die

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Kühlmitteltemperatur, des Sauerstoffsensors 14 und des Sensors 15 für die Drehzahl der Maschine (U/m) liegen jeweils an einer Regeleinheit 20, die aus einem Mikrocomputer bestehen kann.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild der Regeleinheit 20 in Fig. 1 im einzelnen. Die Regeleinheit 20 umfaßt einen · Mikroprozessor, d.h. eine Zentraleinheit CPU, die die Menge des der Maschine 1 zugeführten Kraftstoffes nach Maßgabe der verschiedenen anliegenden Informationen berechnet.

Ein Zähler 101 zum Zählen der Anzahl der Umdrehungen der Kurbelwelle der Maschine spricht auf das Ausgangssignal des oben erwähnten Drehzahlsensors 15 an. Der Zähler 101 weist einen ersten und einen zweiten Ausgang auf, die mit einer gemeinsamen Sammelleitung 150 und einem Eingang ei^nt'F UnterbrcchungcSteuereinheit 102 verbunden sind, deren Ausgang mit der gemeinsamen Sammelleitung 150 verbunden ist. Bei einer derartigen Anordnung des Zählers 101 kann der Zähler die UnterbrechungsSteuereinheit 102 mit einer Unterbrechungsanweisung versorgen. Beim Empfang einer derartigen Anweisung erzeugt die Unterbrechungssteuereinheit 102 ein Unterbrechungssignal, das über die gemeinsame Sammelleitung 150 an der Zentraleinheit CPU 100 liegt.

Es ist ein digitaler Eingangsteil 103 vorgesehen, an dem digitale Signale von dem Kraftstoff/Luftverhältnissensor 14 und von einem Startschalter 16 liegen, mit dem der ^! nicht dai-ßor.tGllto Anlasser dor Maschine ab- und abgeschaltet wird. Diese digitalen Signale liegen über die gemeinsame Sammelleitung 150 an der Zentraleinheit CPU 100. Ein analoger Eingangsteil 104, der aus einem Analogmultiplexer und einem Analog-Digitalwandler besteht, dient dazu, die analogen Signale vom Luftströmungsmesser 11, vom Sensor 12 für die Temperatur der angesaugten Luft und vom Sensor 13 für die Kühlmitteltemperatur in eine Signalföl-

O β Λ · *

-/-13

ge umzuwandeln und die umgewandelten Signale über die gemeinsame Sammelleitung 150 der Zentraleinheit CPU .zuzuführen.

Eine erste Energieversorgungsschaltung 105 empfängt elek- *trisehe Energie von einer Energiequelle 17, beispielsweise der Batterie eines Kraftfahrzeuges. Diese erste Energieversorgungsschaltung 105 versorgt einen Speicher mit direktem Zugriff RM 107, der später beschrieben wird, mit elektrischer Energie und ist direkt mit der Energiequelle 17 ohne einen zwischengeschalteten Schalter verbunden. Eine zweite Energieversorgungsschaltung 106 ist ,jedoch über einen Schalter 18 mit der Energiequelle 17 verbunden, der der Zündschalter oder ein vom Zündschalter gesteuerter Schalter sein kann. Die zw.eite Energieversorgungs-20' schaltung 106 versorgt alle Schaltungen in der" Regeleinheit 20 außer den oben erwähnten Speicher mit direktem Zugriff RAM 107 mit Energie. ■ .

Der Speicher mit direktem Zugriff RAM 107 dient dazu* kurzzeitig die verschiedenen Daten während der Arbeitsvorgänge der Zentraleinheit CPU 100 zu speichern. Da dor Speicher RAM 107 fortlaufend mit elektrischer liner gie von. der Energiequelle 17 über die ernte Enercievcu'.oürgunc;:;-schaltung 105 versorgt wird, werden die Daten im Speicher RAM 107 nicht gelöscht oder vernichtet, selbst wenn der Zündschalter 18 ausgeschaltet wird, um die Arbeit der Maschine zu unterbrechen. Dieser Speicher mit direktem Zugriff RAM 107 kann als ein Permanentspeicher angesehen worden-. Daten, die dritte Korrekturfaktoren K3 (Maschinenbetriebs'korrekturwert) angeben, die später beschrieben v/erden, werden im Speicher RAM 107 gespeichert. Der Speicher RAM 107 ist über die gemeinsame Sammelleitung 150 mit der Zentraleinheit CPU 100 verbün-

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den, so daß verschiedene Daten in den Speicher RAIi 107 eingeschrieben oder vom Speicher RAM 107 ausgelesen werden können, wie es später im einzelnen "beschrieben werden wird.

Ein Festspeicher ROM 108 ist über die gemeinsame Sammelleitung 150 mit der Zentraleinheit CPU 100 verbunden, um diese mit einem Arbeitsprogramm und verschiedenen Konstanten zu versorgen. Wie es allgemein bekannt ist, werden die Daten oder Informationen im Festspeicher ROM 108 vorher nicht löschbar bei der Herstellung gespeichert, so daß die Daten unverändert unabhängig von der Betätigung des Zündschalters 18 gehalten werden können.

Ein Zähler 109 aus einem Abzähler und Registern dient dazu, Impulssignale zu erzeugen, deren Impulsbreite der der Maschine 1 zugeführten Kraftstoffmenge entspricht. Der Zähler 109 ist über die gemeinsame Sammelleitung 150 mit der Zentraleinheit CPU 100 verbunden und empfängt digitale Signale, die die Menge an Kraftstoff angeben, die der Maschine 1 zugeführt werden sollte. Der Zähler 109 wandelt nämlich sein digitales Eingangssignal in ein Impulskettensignal um, dessen Impulsbreite durch das digitale Eingangssignal verändert wird, so daß die Kraftstoffeinspritzventile 5 der Reihe nach für ein Zeitintervall erregt werden, das durch die Impulsbreite bestimmt ist, um den Kraftstoff in den Ansaugkrümmer 3 einzuspritzen. Das vom Zähler 109 erzeugte Impulskettensignal liegt anschließend an einer Treiberstufe 110 zum Erzeugen eines Treiberstromes, mit dem die Kraftstoffeinspritzventile 5 der Reihe nach erregt werden.

Eine Zeitgeberschaltung 111 ist über die gemeinsame Sammelleitung 150 mit der Zentraleinheit CPU 100 verbunden, um

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diese mit einer Information über den Ablauf eines gemessenen Zeitintervalls zu versorgen.

Der Zähler 101 mißt die Anzahl der Drehungen der Kurbelwelle-" der Maschine einmal pro Umdrehung der Kurbelwelle der Maschine, indem er die Anzahl der Impulse vom Drehzahlsensor 15 zählt. Die oben erwähnte Unterbrechungsanweisung wird am Ende jeder Messung der Drehzahl der Maschine erzeugt. Auf die Unterbrechungsanweisung ansprechend erzeugt die Unterbrechungssteuereinheit 102 ein Unterbrechung^- signal, das an der Zentraleinheit CPU 100 liegt. Dementsprechend wird das laufende Programm unterbrochen, um ein Unterbrechungsprogramm auszuführen.

Fig. 3 zeigt in einem Plußdiagramm eine Zusammenfassung der Arbeitsschritte der Zentraleinheit CPU 100 und die Funktion der Zentraleinheit CPU 100 sowie die Arbeit der in Fig. 2 dargestellten Anordnung, die anhand dieses Flußdiagramms im folgenden näher beschrieben wird. Die Maschine 1 beginnt zu laufen, wenn der Zündschalter 18 angeschaltet wird. Die Regeleinheit 20 wird daher mit Energie versorgt, um mit der Arbeitsabfolge vom Startprogrammschritt 1000 zu beginnen. Es wird nämlich das Hauptprogramm ausgeführt. Im folgenden Programmschritt 1001 wird eine Einleitung odei¹ Vorbereitung ausgeführt, woraufhin im folgenden Programmsehritt. 1002 die digitalen Daten der Kühlmitteltemperatur und der Temperatur der angesaugten Luft vom Analogeingangsteil 104 gespeichert werden. Anschließend wird im folgenden Programmschritt 1003 ein erster KorrekturfaktorKI auf der Grundlage der oben erwähnten Daten,erhalten und im Speicher ram 107 gespeichert.

Der obige erste Korrekturfaktor K1 kann beispielsweise dadurch erhalten werden," daß ein Wert entsprechend den ΐοιηρο-

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raturen des Kühlmittels und der angesaugten Luft aus einer Vielzahl von Werten gewählt wird, die vorher im Festspeicher ROM 108 in Form einer Tabelle oder Karte gespeichert sind. Falls es erwünscht ist, kann der erste Korrekturfaktor K1 jedoch auch dadurch erhalten werden, daß eine gegebene Gleichung durch Einsetzen der oben erwähnten Daten gelöst wird. In einem folgenden Programmschritt 1004 wird das Ausgangssignal des Kraftstoff/Luftverhältnissensors 14, das über den digitalen Eingangsteil 103 anliegt, gelesen und wird ein zweiter Korrekturfaktor K2, der später beschrieben wird, als Funktion der vom Zeitgeber 111 gemessenen Zeit entweder vergrößert oder verkleinert. Der zweite Korrekturfaktor K2 gibt ein Integrationsergebnis an und wird im Speicher RAM 107 gespeichert.

Fig. 4 zeigt in einem Flußdiagramm die einzelnen Arbeitsschritte im Programmschritt 1004 von Fig. 3, die dazu dienen, den zweiten Korrekturfaktor K2 (Integrationskorrekturwert) zu vergrößern oder zu verkleiner, d.h. zu integrieren. In einem Schritt 400 wird festgestellt, ob die Regelvorrichtung mit Rückführung mit offener Schleife oder geschlossener Schleife arbeitet. Um einen derartigen Zustand der Regelvorrichtung mit Rückführung festzustellen, wird ermittelt, ob der Kraftstoff/Luftverhältnissensor 14 arbeitet oder nicht. Dieser Schritt 400 kann jedoch durch einen Schritt ersetzt werden, in dem festgestellt wird, ob die Kühlmitteltemperatur oder ein ähnlicher Parameter über ! einem gegebenen Wert liegt, so daß es möglich ist, eine Regelung mit Rückführung durchzuführen. Wenn eine Regelung mit Rückführung nicht durchgeführt werden kann, d.h. wenn die Regelvorrichtung mit offener Regelschleife arbeitet, wird der folgende Schritt 406 ausgeführt, um K2 = 1 zu setzen, worauf auf den folgenden Schritt 405 übergegangen wird.

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Wenn andererseits eine Regelun mit Rückführung erfolgen kann, wird der Schritt 401 ausgeführt, um festzustellen, ob das gemessene abgelaufene Zeitintervall eine Zeiteinheit 4"t1 überschritten hat. Wenn das Ergebnis im Schritt 401 negativ ist, wird die Ausführung des Programmschrittes

.10 1004 beendet. Wenn die Antwort in diesem Schritt 401 positiv ist, d.h. wenn das gemessene abgelaufene Zeitintervall die Zeiteinheit Ät1 überschritten hat, wird der folgende Schritt 402 ausgeführt, um festzustellen, ob das Ausgangssignal des Kraftstoff/Luftverhältnissensors 14 anzeigt, daß das Kraftstoff/Luftgemisch ein reiches Gemisch ist oder nicht. Wenn angenommen wird, daß ein Ausgangssignal ^ des Kraftstoff/Luftverhältnissensors 14 mit hohem Pegel ein reiches Gemisch angibt, so geht das Programm dann, wenn ein derartiges Ausgangssignal mit hohem Pegel aufge-

20- nommen wird,auf einen Schritt 403 über, in dem der Wert von K2, der beim vorhergehenden Zyklus erhalten wurde,- um fcx K2 verringert wird.Wenn im Gegensatz dazu festgestellt wird, daß das Kraftstoff/Luftg isch ein armes Gemisch ist, d.h. wenn das Ausgangssignal des Kraftstoff/Luftverhältnissensors 14 einen niedrigen Pegel hat,- dann wird der Schritt 4o4 ausgeführt, um den Wert von K2 um Δ.Κ2. zu vergrößern. Nachdem der Viert von K2 entweder vergrößert oder verkleinert ist, wie es oben beschrieben wurde, wird der oben erwähnte Schritt 405 ausgeführt, um den erneuerten Wert von K2 im Speicher RAM 107 zu speichern.

Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, folgt auf den Programmschritt 1004, der im einzelnen anhand von Fig. 4 beschrieben wurde, ein Programmsehritt 1005. Im Programraschritt 1005 wird ein dritter Korrekturfaktor K3 (Haschinonbetriebskorrekturwert) durch eine Veränderung desselben berechnet, wobei das Ergebnis der Berechnung im Speicher RAM 107 gespeichert wird. Ein detaillierten

Flußdiagramm des Programmschrittes 1005 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Bildung des Wertes K3 wird im folgenden anhand von Fig. 5 "beschrieben.

In einem Schritt 501 wird festgestellt, ob der Zeitablauf, der vom Zeitpunkt der Aufnahme der Änderung des Ausgangssignals des Kraftstoff/Luftverhältnissencors von einem Zustand, der ein reiches Gemisch angibt, zu dem anderen Zustand, der ein armes Gemisch angibt, und umgekehrt, abgelaufen ist, eine zweite Zeiteinheit At2 überschritten hat oder nicht. Wenn das gemessene Zeitintervall die Zeiteinheit Λ t2 überschritten hat, wird der Programmschritt 1005 beendet. Wenn das Zeitintervall andererseits die Zeiteinheit &t2 nicht überschritten hat, wird der folgende Schritt 502 ausgeführt. In diesem Schritt 502 wird festgestellt,ob der Zeitablauf,der in derselben Weise gemessen wird, wie es oben beschrieben wurde, eine dritte Zeiteinheit Δ£3 überschritten hat oder nicht. Die dritte Zeiteinheit A.t3 ist kurzer als die zweite Zeiteinheit At2, wie es in einem Erläuterungsdiagramm in Fig. 6 dargestellt ist. Die Messung des Zeitablaufs erfolgt in der folgenden Weise. Immer dann, wenn der Wert des Ausgangssignals des Kraftstoff/Luftverhältnissensors 14 im Schritt 1004 in Fig. 3 gelesen wird, wird der gelesene Wert mit einem früheren Wert verglichen, der gespeichert war. Wenn ein Unterschied zwischen diesen beiden Werten auftritt, wird ein Datum einer Adresse des Speichers RAM 107 auf Null rückgesetzt und der Wert des Datums in einem gegebenen Intervall immer um eins erhöht. Der ansteigende Wert des Datums wird aufgenommen, um den Zeitablauf zu ermessen. Bei einem anderen Verfahren wird der Datumswert um eirs immer dann erhöht, wenn die Kurbelwelle der Maschine sich einmal vollständig gedreht hat. In diesem Fall kann ein nkkumulativer Umdrehungszähler, der auf die Drehung der Maschinenkurbolwelle anspricht, verwandt werden. Obwohl im Obigen dargestellt wurde, daß der Zeitablauf vom

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Zeitpunkt der Aufnahme einer Änderung des Ausgangssignals des Luft/Kraftstoffverhältnissensors gemessen wird, kann . der Zeitablauf auch vom Zeitpunkt einer Änderung im zweiten Korrekturfaktor K2 gemessen werden.

Wenn der Zeitablauf das Zeitintervall At 3 im Schritt 502 nicht überschritten hat, wird der Arbeitsvorgang im Schritt 1005 beendet. Wenn andererseits der Zeitablauf das Zeitintervall Λ^3 überschritten hat, wird der Schritt 503 ausgeführt. In diesem Schritt 503 wird der Wert des zweiten Korrekturfaktors K2 aufgenommen, wobei dann, wenn K2 = 1 ist, kein weiterer Schritt ausgeführt wird, so daß der Programmschritt 1005 endet.

Der dritte Korrekturfaktor steht mit den Arbeitsverhältnissen der Maschine 1 in Beziehung. D.h. im einzelnen, daß eine Anzahl dritter Korrekturfaktoren K3 eine Karte im Speicher RAIi 107 derart bildet,daß ,-jeder dritte Korrekturfaktor K3 einer angesaugten Luftmenge Q und einer Drehzahl der Maschine 1 entspricht, wie es in einer Tabelle in Fig. 7 dargestellt ist. Ein dritter Korrekturfaktor K3, der dem m-ten Wert der angesaugten Luftmenge Q und dem nten Wert der Drehzahl der Maschine W (Upm) entspricht, wird als K^ ausgedrückt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden mehrere Drehzahlwerte der Maschine im Abstand von 200 Upm verwandt, während die ■ angesaugte Luftmenge Q von einem Minimum beim Leerlauf bis zu einem Maximum bei voller Last in zweiunddreißig ';,'erte unterteilt variiert.

Wenn im Schritt 503 K2 J>1 ist, wird der Schritt 504 aufgeführt, während andererseits dann, wenn K2 ^C 1 ist, der· Schritt 505 ausgeführt wird. In den Schritten 504 und 505 wird.vom Wert oder zum Wert des dritten Korrekturfaktors

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K^, der von einer gegebenen Adresse des Speichers RAIi 107 ausgelesen wird, der WertÄK3 zuaddiert oder subtrahiert. Nach der Addition oder Subtraktion in den Schritten 504 oder 505 wird ein Schritt 506 ausgeführt, in dem ein neuer Wert des dritten Korrekturfaktors K^, der als Folge der Addition oder Subtraktion erhalten wird, im Speicher RAIi 107 gespeichert wird. Der dritte Korrekturfaktor K3 wird nämlich im Schritt 504 oder 505 erneuert, woraufhin der Programmsehritt 1005 endet, um zum Schritt 1002 des Hauptprogrammes in Fig. 3 zurückzukehren.

Das oben erwähnte Zeitintervall J\ t3 ist dazu vorgesehen, daß eine Erneuerung des dritten Korrekturfaktors K3 innerhalb dieses Zeitintervalls nicht erfolgt, da das Kraftstoff /Luftverhältnis innerhalb dieser kurzen Zeitspanne Δ "b3i die sich unmittelbar an den Zeitpunkt einer¹ Änderung des Ausgangssignalspegels des Kraftstoff/Luftverhältnissensors anschließt, nicht stabil sein darf. Das andere Zeitintervall Δ t2 ist dazu vorgesehen, daß eine Erneuerung des dirtten Korrekturfaktors K3 nicht erfolgt, wenn ein relativ langes Zeitintervall vom Zeitpunkt der Aufnahme einer Änderung des Ausgangsignalpegels des Kraftstoff/Luftverhältnissensors vergangen ist, da der aufgenommene Pegel des Ausgangssignals des Kraftstoff/Luftverhältnissensors nach Ablauf eines derart langen Zeitintervalls unzuverlässig sein kann.

Im folgenden wird wiederum anhand von Fig. 3 beschrieben, in welcher¹ Weise das Kraftstoff/Luftverhältnis des der Maschine 1 gelieferten Gemisches gemäß der Erfindung geregelt wird. -Die Arbeitsschritte 1002 bis 1005 des Hauptprogrammes v/erden normalerweise wiederholt ausgeführt. Wenn jedoch das oben erwähnte Unterbrechungssignal an der Zentraleinheit CPU 100 von der Unterbrechungssteuerschaltung 102 liegt, wird ein Unterbrechungsprogramm ausgeführt, das

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gleichfalls in Fig. 3 dargestellt ist. Die Ausführung der Programmsehritte des Hauptprogramms wird nämlich unterbrochen, um in das Unterbrechungsprogramm einzutreten, selbst wenn die Ausführung eines Zyklus des Hauptprogrammes noch nicht beendet ist.

Nachdem der Arbeitsablauf in den Startschritt 1010 des Unterbrechungsprogrammes eingetreten ist, folgt ein erster Arbeitsschritt 1011, in dem Daten, die die Drehzahl N der Maschine in Umdrehungen pro Minute angeben, vom Drehzahlzähler 101 gelesen werden. In einem folgenden Schritt 1012 werden Daten vom analogen Eingangcteil 104 gelesen, die die angesaugte Luftmenge Q angeben. Diese Daten N und Q werden jeweils im Speicher RAM 107 gespeichert, um eine Grundkraftstoffmenge zu berechnen, die in

20' jeden Zylinder der Maschine 1 über den Ansaugkrümmer 3 einzuspritzen ist. Die in jeden Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge ist proportional einem Zeitintervall, für das jedes elektromagnetische Einspritzventil 5 geöffnet wird. Die Grundkraftstoffmenge, ausgedrückt in Form der Öffnungszeit t ist gegeben durch die folgende Gleichung:

+ - ρ M

wobei F eine Konstante ist.
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Nachdem der Grundwert des OffnungsIntervalls t im Schritt 1014 erhalten worden ist, wird dieses Grundöffnungsintervall t durch die oben beschriebenen drei Korrekturfaktoren K1, K2 und K3 in einem folgenden Schritt 1015 korrigiert. Die Korrekturfaktoren K1, K2 und K3, die durch die Arbeitsvorgänge im Hauptprogramm erhalten wurden, werden nämlich von den Speichern ROM 108 und RAM 107 ausgelesen, woraufhin ein gewünschtes üffmings- oder Einspritz-

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intervall T nach der folgenden Gleichung berechnet wird:

T = t · K1 . K2 · E3.

Das Öffnungsintervall T, das als Ergebnis des oben beschriebenen Rechenvorganges erhalten worden ist, wird dann in den Zähler 109 eingegeben, um eine Impulsbreitenmodulation in Verbindung mit dem an der Treiberschaltung 110 liegenden Impuls zu bewirken. Jedes Einspritzventil 5 wird für das Öffnungsintervall T auf den Empfang jedes Impulses von der Treiberschaltung 110 erregt, um eine gegebene Kraftstoffmenge einzuspritzen, die durch das Öffnungsintervall T bestimmt ist. Das Uhterbrechungsprogramm endet an einem Endschritt 1017 nach Beendigung des Schrittes 1016, so daß der Arbeitsablauf zum ursprünglichen Programmschritt im Hauptprogramm zurückkehrt, an dem die Ausführung des Hauptprogrammes unterbrochen wurde.

pij Obwohl bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses über eine Steuerung des Betätigungsintcrvalls der Kraftstoffcinspritzveritile einer elektronischen Kraftstoffeinspritzan-· lage erfolgte, kann das Kraftstoff/Luftverhältnis auch in

■ZQ anderer V/eise geregelt werden. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Vergaser kann beispielsweise die dem Vergaser zugeführte Kraftstoffmenge und/oder die den Vergaser umgehende Luftmenge gesteuert werden. Weiterhin kann die Sekundärluftmenge, die dem Abgassystem der Maschine zugeführt werden, so gesteuert werden, daß die Konzentration eines Gasbestandteils in den Abgasen, die an dem folgenden katalytischen Wandler liegen, in wünschenswerter Weise so geregelt wird, als würde das Kraftstoff/Luftverhältnis des der Maschine zugeführten Gemisches auf einen

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gewünschten Wert geregelt.

Aus dem Obigen 1st ersichtlich, daß ein geeigneter Korrckturwert augenblicklich verwandt werden kann, da viele dritte Korrekturfaktoren K3, d.h. K™ B'aktoren,entsprechend den verschiedenen Werten der angesaugten Luftmenge und den verschiedenen Werten der Maschinendrehzahl vorgesehen sind. Die Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses kann daher mit einem schnellen Ansprechvermögen bezüglich beliebiger Betriebsverhältnisse einschließlich der Übergangsbetriebsverhältnisse der Maschine erfolgen. Wenn weiterhin der zweite Korrekturfaktor (Integrationskorrekturwert) K2 sich in unerwünschter Weise verschoben hat oder bei abnormen Verhältnissen des Kraftstoff/Luftverhältnissensors usw. abgewandert ist, ist nur eine geringe Korrek-' tür des dritten Korrekturfaktors K3 erforderlich. Wenn sich der Ausgangssignalpegol des Kraftstoff/LuftverhUltnissensors für ein relativ langes Zeitintervall nicht geändert hat, wird der zweite Korrekturfaktor K2 gleich i gesetzt, während der dritte Korrekturfaktor K3 nicht geändert wird. Das zu regelnde Kraftstoff/Luftverhältnis wird daher an einer übermäßigen Abweichung von einem gewünschten Wert oder Punkt unter Verwendung eines derartigen Wertes von K2 und eines vorher gespeicherten Wertes von Kj5 gehindert.

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Claims

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmavih -Dr.RtKoenigsberger Dipl.-lng. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

3/Li

G3-81-06-MN

NIPPOInTDENSO CO. ,Ltd. , Kariya-shi, Japan

Verfahren zum Regeln des Kraftstoff/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zum Regeln des Kraftstoff/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine, die eine Regelvorrichtung mit Rückführung aufweist, die das Kraftstoff/ Luftverhältnis nach Maßgabe eines Ausgangssignals eines Gassensors regelt, der die Konzentration eines Gasbestandteils in den Abgasen der Maschine wahrnimmt,
dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Ausgangssignal des Gassensors integriert wird, um einen Integrationskorrekturwert zu or-' halten,

(b) ein Maschinenbetriebskorrckturwert auf der Grundlage des Integrationskorrekturwertes berechnet wird,

(c) der Maschinenbetriebskorrekturwert in einem Speicher gespeichert wird,

(d) der Maschinenbetriebskorrekturwert, der im. Speicher gespeichert ist, innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls oder in einem Zeitintervall erneuert wird, das einer gegebenen Anzahl von Um

drehungen der Maschine vom Zeitpunkt der Änderung des Ausgangssignals des Gassensors von einem Zustand, der ein reiches Gemisch angibt, zu dem anderen Zustand, der ein armes Gemisch angibt oder umgekehrt, oder vom Zeitpunkt der Zunahme oder Ab

nahme des Integrationskorrekturwertes entspricht, und

(e) das Kraftstoff/Luftverhältnis dadurch geregelt wird, daß ein Standardwert, der auf der Grundlage der Arbeitsparameter der Maschine erhalten wird,

mit dem Integrationskorrektur und dem Maschinenbetriebskorrekturwert korrigiert wird.
2. Verfahren zum Regeln des Kraftstoff/Luftverhältnisses für eine Brennkraftmaschine, die eine Regelvorrichtung mit Rückführung aufweist, die das Kraftstoff/Luftverhältnis nach Maßgabe eines Ausgangssignals eines Gassensors regelt, der die Konzentration eines Gasbestandteils in den Abgasen der Maschine aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das Ausgangssignal des Gassensors integriert wird, um einen Integrationskorrekturwert zu erhalten,

(b) ein Maschinenbetriebskorrekturwert auf der Gründet-, lage des Integrationskorrekturwertes berechnet

wird,

(c) der Maschinenbetriebskorrekturwert in einem Speicher gespeichert wird,

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(d) der Maschinenbetriebskorrekturwert, der im Speicher gespeichert ist, innerhalb eines ersten bestimmten Zeitintervalls oder in einem ersten Zeitintervall erneuert wird, das einer gegebenen Anzahl von Umdrehungen der Maschine vom Zeitpunkt des Ablaufs eines zwei

ten bestimmten Zeitintervalls oder vom Zeitpunkt des Ablaufs eines zweiten Intervall« entspricht, das einer gegebenen Anzahl von Umdrehungen der Maschine vom Zeitpunkt einer An- derung des Ausgangssignals des Gassensors von

einem Zustand, der ein reiches Gemisch angibt zum anderen Zustand, der ein armes Gemisch angibt, oder umgekehrt entspricht, und (e) das Kraftstoff/Luftverhältnis dadurch geregelt wird, daß ein Standardwert, der auf der Grund

lage der Betriebsparameter der Maschine erhalten wird, mit dem Integrationskorrekturwert und dem Maschinenbetriebskorrekturwert korrigiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Integration

(a) festgestellt wird, ob das Ausgangssignal des -,_A Gassensors ein reiches oder ein armes Gemisch

anzeigt,

(b) ein gegebener Wert vom Integrationskorrekturwert abgezogen wird, der im vorhergehenden Zyklus erhalten wurde, wenn das Ausgangssignal

~p. ' des Gassensors ein reiches Gemisch anzeigt, und

(c) ein gegebener Wert zum Integrationskorrektur-• wert zuaddiert wird, der im vorhergehenden

Zyklus erhalten wurde, falle das Ausgangssignal des Gassensor« ein armes Gemisch anzeigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Integration

(a) festgestellt wird, ob die Regelvorrichtung mit Rückführung mit einer offenen Regelschleife

arbeitet oder nicht,

(b) der Integrationskorrekturwert gleich 1 gesetzt wird, wenn die Regelvorrichtung mit offener Regelschleife arbeitet,

(c) festgestellt wird, ob mehr als ein bestimmtes

erste Zeitintervall abgelaufen ist, wenn die

^ Regelvorrichtung mit geschlossener Regelschlei

fe arbeitet,

(d) festgestellt wird, ob das Ausgangssignal des Gassensors ein reiches oder ein armes Gemisch

anzeigt, wenn mehr als das erste vorbestimmte

Zeitintervall abgelaufen ist,

(e) ein gegebener Wert von dem Integrationskorrekturwert abgezogen wird, der im vorhergehenden Zyklus erhalten wurde, falls das Ausgangssignal des Gassensors ein reiches Gemisch an-

zeigt,

(f) ein gegebener Wert zum Integrationskorrekturwert zuaddiert wird, der im vorhergehenden Zyklus erhalten wurde, falls das Ausgangssignal des Sensors ein armes Gemisch anzeigt, und

(g) die Höhe des Integrationskorrekturwertes in

eine Speichereinrichtung abgespeichert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Berechnung, Speicherung und Erneuerung

(a) festgestellt wird, ob mehr als ein zweites bestimmtes Zeitintervall abgelaufen ist,

(b) festgestellt wird, ob mehr als ein drittes

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vorbestimmtes Zeitintervall abgelaufen ist,

das kürzer als das zweite vorbestimmte Zeitintervall ist, wenn nicht mehr als das zweite vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist,

(c) der Maschinenbetriebskorrekturwert unverän-•10 dert bleibt, wenn mehr als das zweite bestimmte Zeitintervall abgelaufen ist oder noch nicht mehr Zeit als das dritte vorbestimmte Zeitintervall abgelaufen ist, .

(d) die Höhe des Integrationskorrekturwertes wahr-» genommen wird,

(e) ein gegebener Wert zur Höhe des Integrationskorrekturwertes zuaddiert wird, wenn die Höhe des Integrationskorrekturwertes größer als 1 ist,

· (f) ein gegebener Wert von der Höhe des Integrationskorrekturwertes abgezogen wird, wenn die Höhe des Integrationskorrekturwertes kleiner als 1 ist,

(g) der Maschinenbetriebskorrekturwert unverändert gehalten wird, wenn die Höhe des Integrationskorrekturwertes gleich 1 ist, und (h) die Höhe des erneuerten Maschinenbetriebskorrekturwertes gespeichert wird.