[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses
einer Brennkraftmaschine, wobei die Ausgangsspannung einer Sauerstoffmeßsonde, die
im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist, einem Regler zugeführt wird
und der Regler eine Stellgröße für das Kraftsoff-Luft-Verhältnis abgibt.
[0002] Mit der Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses bei Brennkraftmaschinen wird in
erster Linie eine Verminderung schädlicher Anteile der Abgasemissionen von Brennkraftmaschinen
angestrebt. Es ist dazu beispielsweise ein Verfahren mit einer im Abgasstrom der
Brennkraftmaschine angeordneten Sauerstoffmeßsonde bekannt, die eine Integriereinrichtung
ansteuert, wobei das Ausgangssignal der Abgasmeßsonde an einen Schwellwertschalter
gelegt wird und diesen bei Erreichen des Schwellwertes umschaltet und wobei mit dem
Umschalten des Schwellwertschalters die Integrationsrichtung der Integriereinrichtung
geändert wird. In Abhängigkeit von wenigstens einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine,
insbesondere in Abhängigkeit von der Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine, wird
die Zeitkonstante der Integriereinrichtung geändert. Die im Zusammenhang mit dem
bekannten Verfahren vorgeschlagene Integriereinrichtung mit veränderbarer Zeitkonstante
genügt jedoch nicht den Anforderungen bezüglich einer genauen und anpassungsfähigen
Regelung.
[0003] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Mikroprozessor
umfassenden Regler ferner der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechende
Signale zugeführt werden, daß jeweils nach einem Sprung der Ausgangsspannung der
Sauerstoffmeßsonde ein Sprung der Stellgröße erfolgt und daß die Stellgröße durch
Addition eines vorgegebenen Wertes und eines zusätzlichen Wertes gebildet wird, daß
der zusätzliche Wert jeweils durch Multiplikation eines von der Last und von der
Drehzahl abhängigen Koeffizienten mit einer Zählvariablen abgeleitet wird und daß
die Zählvariable durch den jeweiligen Sprung der Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde
auf 0 gesetzt wird.
[0004] Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Koeffizient bei einem Sprung
der Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde aus den dann zugeführten Signalen, welche
der Last und der Drehzahl entsprechen, berechnet und bis zum folgenden Sprung gespeichert
wird. Dadurch wird einerseits Rechenzeit gespart und andererseits in einfacher Weise
ermöglicht, daß weitere Parameter bei der Berechnung der Stellgröße berücksichtigt
werden können.
[0005] Eine weitere Verbesserung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch möglich,
daß der Wert des Sprunges ebenfalls von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine
abhängig ist.
[0006] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand mehrerer Figuren
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens,
Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Programms, mit welchem der Mikroprozessor betrieben
wird, und
Fig. 3 Zeitdiagramme zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
[0007] Bei der Anordnung nach Fig. 1 ist die Sauerstoffmeßsonde 1 mit dem Eingang eines
Multiplexers 2 verbunden, dessen anderem Eingang ein der angesaugten Luftmenge Q
entsprechendes Signal zugeführt wird. Der Ausgang des Multiplexers 2 ist mit dem Eingang
eines Analog/Digital-Wandlers 3 verbunden, so daß sowohl die Ausgangsspannung der
Sauerstoffmeßsonde 1 als auch das die Ansaugluftmenge Q darstellende Signal abwechselnd
in digitale Werte umgewandelt werden. Diese werden einer Ein/Ausgabe-Einheit 4 zugeführt,
die Teil eines Mikrocomputers ist und über ein Bus-system 5 mit einem Mikroprozessor
6 einem Nur-Lese-Speicher 7 und einem Schreib-Lese-Speicher 8 verbun den ist. Der
Nur-Lese-Speicher 7 dient zur bleibenden Speicherung des Programms einschließlich
der für die Ausführung des Programms benötigten Konstanten. Im Schreib-Lese-Speicher
8 werden die während des Programmlaufs entstehenden Variablen gespeichert.
[0008] Einem Eingang 9 des Mikroprozessors wird ein Drehzahlsignal n zugeführt, dessen
Frequenz der Drehzahl der Brennkraftmaschine proportional ist. Durch Auszählen der
Periodendauer dieses Signals wird in an sich bekannter Weise die Drehzahl n der Brennkraftmaschine
gemessen und das Ergebnis im Schreib-Lese-Speicher 8 abgespeichert. Die vom Mikroprozessor
berechnete Stellgröße wird über die Ein/Ausgabe-Einheit 4, einen Digital/Analog-Wandler
10 und eine Endstufe 11 dem Ausgang 12 zugefuhrt. Da die üblicherweise verwendeten
Stellglieder mit einem Strom angesteuert werden, ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
die Stellgröße mit dem Formelzeichen I bezeichnet.
[0009] Der in Fig. 1 dargestellte Mikrocomputer einschließlich des Multiplexers 2, des
Analog/Digital-Wandlers 3 und des Digital/Analog-Wandlers 10 ist in verschiedenen
Ausführungen als sogenannter Ein-Chip-Mikrocomputer erhältlich.
[0010] Bei dem Flußdiagramm gemäß Fig. 2 sind lediglich die Programmteile des im Nur-Lese-Speichers
7 abgespeicherten Programms dargestellt, deren Erläuterung zum Verständnis des erfindungsgemäßen
Verfahrens erforderlich ist. Nach dem Start des Programms bei 14 erfolgt bei 15 eine
Abfrage der Ausgangsspannung Us der Sauerstöffmeßsonde. Bei 16 verzweigt sich das
Programm in Abhängigkeit davon, ob ein Sprung bei der Ausgangsspannung Us der Sauerstoffmeßsonde
vorliegt. Liegt ein Sprung vor, so wird bei 17 eine Zählvariable m auf 0 gesetzt.
Daraufhin werden im Programmteil 18 die Werte für Pi und K ermittelt. Die hierzu im
einzelnen erforderlichen Rechenschritte sind in dem Flußdiagramm nicht dargestellt.
Die Ermittlung der Werte von Pi und K setzt jedoch voraus, daß der Wert der Drehzahl
n bereits ermittelt und der Wert von Q gelesen wurde. In Abhängigkeit dieser Werte
werden aus gespeicherten Tabellen der Wert Pi und ein Steigungsmaß a der in Fig. 3a)
dargestellten Geraden entnommen. Der Koeffizient K wird dann durch Multiplikation
des Steigungsmaßes a mit der Dauer einer Taktperiode des Mikroprozessors 5 gewonnen.
[0011] Anschließend wird im Programmteil 19 der Wert Im unter Benutzung der Großen Pi und
K sowie der Zählvariablen m nach der Formel Im = Pi + K * m gebildet. Der ermittelte
Wert wird bei 20 über die Ein/Ausgabe-Einheit 4 (Fig. 1) ausgegeben. Anschließend
wird die Zählvariable m bei 21 um 1 erhöht.
[0012] Das Programm wird dann mit der Abfrage der Ausgangsspannung Us der Sauerstoffmeßsonde
wiederholt. Ist inzwischen kein Sprung aufgetreten, so wird mit der um 1 erhöhten
Zählvariablen jedoch mit konstant gebliebenen Werten von Pi und K bei 19 der nächste
Wert für die Stellgröße Im errechnet.
[0013] Hat jedoch inzwischen ein Sprung stattgefunden, so wird bei 17 die Zählvariable m
wieder auf 0 gesetzt. Im Anschluß daran werden bei 18 neue Werte für Pi und K errechnet.
[0014] Fig. 3a) zeigt den jeweils angestrebten Verlauf des zeitabhängigen Anteils der Stellgröße
als Funktion der Zeit. Dabei ist die Steigung a der Geraden abhängig von Betriebsparametern
der Brennkraftmaschine, insbesondere von der Drehzahl und der Last, welche über die
angesaugte Luftmenge gemessen wird. Das Diagramm gemäß Fig. 3b) zeigt den Verlauf
der Stellgröße Im, wobei auf der Zeitachse als Maßeinheit Taktperioden des Mikroprozessors
aufgetragen sind, die mit dem jeweiligen Wert der Zählvariablen bezeichnet sind.
Zum Zeitpunkt 0 ist ein Sprung der Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde aufgetreten,
worauf der Regler mit einem Signalsprung Pi reagiert, an welchen sich ein zeitlinearer
Verlauf anschließt, der, jedoch bedingt durch die endliche Rechengeschwindigkeit des
Mikrocomputers, stufenweise erfolgt.
1. Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine,
wobei die Ausgangsspannung einer Sauerstoffmeßsonde, die im Abgaskanal der Brennkraftmaschine
angeordnet ist, einem Regler zugeführt wird und der Regler eine Stellgröße für das
Kraftsoff-Luft-Verhältnis abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß dem einen Mikroprozessor umfassenden Regler ferner der Last und der Drehzahl
der Brennkraftmaschine entsprechende Signale zugeführt werden, daß jeweils nach einem
Sprung der Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde ein Sprung der Stellgröße erfolgt
und daß die Stellgröße durch Addition eines vorgegebenen Wertes und eines zusätzlichen
Wertes gebildet wird, daß der zusätzliche Wert jeweils durch Multiplikation eines
von der Last und von der Drehzahl abhängigen Koeffizienten mit einer Zählvariablen
abgeleitet wird und daß die Zahlvariable durch den jeweiligen Sprung der Ausgangsspannung
der Sauerstoffmeßsonde auf 0 gesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koeffizient bei einem Sprung der Ausgangsspannung der Sauerstoffmeßsonde
aus den dann zugeführten Signalen, welche der Last und der Drehzahl entsprechen,
berechnet und bis zum folgenden Sprung gespeichert wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Sprunges ebenfalls von der Last und der Drehzahl der Brennkraftmaschine
abhängig ist.