DE3221641A1

DE3221641A1 - Verfahren und vorrichtung zur optimalregelung von brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE3221641A1
Application number: DE19823221641
Authority: DE
Inventors: Masakazu Ninomiya; Atsushi Kariya Suzuki
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1981-06-08
Filing date: 1982-06-08
Publication date: 1983-01-05
Also published as: DE3221641C2; JPS57203845A; US4448171A; JPH0141823B2

Description

T' D ■· \£ Patentanwälte und

IEDTKE - bUHLING - ,fVlAINE,. .. .... .-.Vertreter beim EPA

^ _n ΑΓ.-'. .: :":-.. f*_: .·'Dipl.-Ing. H. Tiedtke

VJiRUPE - Kellmann - UIrams ·--""-" Dipi.-chem. a Büwing

Dipl.-Ing. R. Kinne _g_ Dipl.-Ing. R Grupe

. . . Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K. Grams

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent München

8. Juni 1982

DE 2207 / case A6729

NIPPONDENSO CO., LTD. Kariya-shi, Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Optimalregelung von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimalregelung von Brennkraftmaschinen, mit deren Hilfe die Zündverstellung und das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis zur Verbesserung der Ausgangsleistung und Verringerung des Brennstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine regelbar sind.

Wenn nicht spezielle Anforderungen zum Beispiel in Bezug auf die Klopfgrenze oder die Abgascharakteristik gestellt sind, erfolgt die Zündverstellung bei Brennkraftmaschinen meist in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, d.h. auf der Basis der Maschinendrehzahl, des Ansaugleitungsdruckes usw, um gleichzeitig eine maximale Ausgangsleistung in Verbindung mit einem minimalen Brennstoffverbrauch zu erzielen. Der mit solchen bekannten Verfahren erzielbare Wirkungsgrad ist jedoch begrenzt, was zwangsläufig eine gewisse Verringerung der möglichen Maschinenausgangsleistung in Verbindung mit einem höheren Brennstoffverbrauch zur Folge hat. Dies beruht z.B. auf Faktoren, wie Leistungsunterschieden bei Brennkraftmaschinen

Deutsche BaHw{MBiShert) KIo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844 Posischeck (München) KIo. 670-43-804

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gleicher Bauart, Sch^anlaingen bei der Zündverstellungskorrektur, Änderung der ümgebungsbed: gungen usw.

Zur Vermeidung derartiger Verluste v_id Erzielung einer maximalen Maschinsniiusgangsleistung sind daher auch bereits Maßnahmen zvr Regelung der Sündverstellung einer

IQ Brennkraftmaschine ira Rahmsn eines geschlossenen Regelkreises in Betracht g-3soc;en worden« Bei einem solchen Regelverfahren i/ird s,B_ä die Züadvarstellung einer Brennkraftmaschine auf '3.'LiIeB ein maximales Drehmoment gewährleistenden optimalen Zünäseitpunkt eingeregelt, indem zumindest zwei unterschiedliche Zündzeitpunkte ausgewählt werden, die im Bereich einas in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen, der Brennkraftmaschine berechneten Zündzeitpunkts liegen,, jedoch von diesem um einen vorgegebenen Zündwinlzel baabstanded sind, die Brennkraftmaschine abwechselnd für eins vorgegebene Seitdauer mit diesen zumindest zwei Zündeinstellungen betrieben wird, ein die Maschinendrehsahl angebendes Signal bei jedem der beiden Zündzeitpunkte eJcgeleitet, wird, diese Maschinendrehzahlsignale bei zumindest drei aufeinanderfolgenden Arbeitspunkten während des Batriabs der Brensikraftmaschine bei jedem der beiden gsv/äliltsn Zündzsitpunlcte miteinander verglichen werden, ermittelt wird, ob der berechnete Zündzeitpunkt vor oder hinter einem optimalen Zündzeitpunkt • (der. .minimalen Sünclvorverstellung für das beste Drehmoment, abgekürzt auch als MBT bezeichnet) liegt, und dann der berechnete Zündzeitpunkt bzv/. die ermittelte Zündverstellung in Abhäncigksit vom erhaltenen Ergebnis korrigiert wird.

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Bei diesem Verfahren, bei dem eine Änderung der Ausgangsleistung auf der Basis einer Änderung der Maschinendrehzahl ermittelt wird, kann trotz der Tatsache, daß sich die Maschinendrehz ahl natürlich in Abhängigkeit von verschiedenen Paktoren ändert, eine Unterscheidung dahingehend getroffen werden, ob eine vorliegende Änderung der Maschinendrehzahl auf einer Änderung der Zündverstellung oder aber auf einem anderen externen Faktor (wie z.B. einer Betätigung des Gaspedals) beruht, so daß eine fälschliche Korrekturregelung der Zündverstellung in entgegengesetzter Richtung zur optimalen Zündverstellung durch Unterbrechung der Zündverstellungskorrektur bei Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden, Befahren von Steigungen und Gefällen, usw. vermieden werden kann.

Wenn jedoch bei diesem Regelverfahren die Maschinendrehzahl während des für jeweils eine vorgegebene Zeitdauer erfolgenden Betriebs der Brennkraftmaschine bei den beiden unterschiedlichen Zündzeitpunkten nur in geringem Maße anspricht, weil die Maschinendrehzahlwerte als Mittelwerte während der jeweiligen vorgegebenen Zeitdauer ermittelt und sodann miteinander verglichen werden, läßt sich die

Differenz, der Drehzahländerungen nur noph unzureichend ermitteln, so daß die vorgegebene Zeitdauer zur Erzielung einer ausreichenden Auswertungsgenauigkext verlängert werden muß.
30

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Optimalregelung von Brennkraftmaschinen zu schaffen, mit deren Hilfe sich die vorstehend genannten Probleme des Standes der Technik lösen lassen.

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Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen angers gebenen Mitteln Gelöst.
ο

In der nachstehenden Beschreibung w;.d die absichtliche Veränderung einer variablen Regelgröße und Bestimmung der resultierenden Änderung des Betriebszustandes zur Durch_n führung einer Optimalregelmig einer Brennkraftmaschine als "Regelzittern" bezeichnet, während die Zeitdauer, während der dieses "Regelzittern" stattfindet, als "Zitterperiode" bezeichnet wird- Ferner wird der Änderungsbetrag der variablen Regelgröße sur Erzielung des Regelzitterns als "Zitterbetrag" bezeichnet.

Bei dem erfindmigsgemäßan Verfahren und der zu dessen Durchführung vorgesehenen Vorrichtung zur Optimalregelung von Brennkraftmaschinen wird somit eine Zeitdauer zur Ermitt=

2Q lung einer zur vergleichenden Maschinendrehzahl (eine Vergleichsperiode) in die Nähe des Endes der Sitterperiode gelegt und zusätzlich die Vergleichsperiode in Abhängigkeit vom Betrag der Maschinendrehzahl verändert, wodurch Änderungen der Maschinendrehsahl mit höherer Genauigkeit ermittelt und dadurch die Sitterperiode verkürzt .werden können, so daß sich die Korrekturgeschwindigkeit der variablen Maschinenbetriebsregelgröße auf ihren Optimalwert steigern läßt«

r)ie Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen;
35

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Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines

Ausführungsbeispiels einer Zündverstellungs-Regel-5

einrichtung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Rechnersgemäß Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 Ablaufdiagramme der von dem Rechner gemäß Fig. 2 durchgeführten Rechenvorgänge,

Fig. 6 ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem Ausgangsdrehmoment und der Zündverstellung veranschaulicht,

Fig. 7A und 7B die Änderung der Maschinendrehzahl in Abhängigkeit von der sogenannten Zitterperiode.

Fig. 8 eine Kennlinie der bei der Regelung festgelegten Zählperiode,

Fig. 9 ein Schaubild, das die Relation der Anzahl von gezählten Impulsen und der Auflösung der Vergleichsgeschwindigkeit zur Maschinendrehzahl veranschaulicht,

Fig. 10 die Anzahl von die Zitterperiode angebenden Zündvorgängen sowie die Anzahl von Zählbeginn-Zündvorgangen in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl,

Fig. 11 ein Datenkennfeld von in dem Direktzugriffsspeicher gem. Fig. 2 abgespeicherten Basis-Zündwinkeln.

Fig. 12 ein Schaubild, das ein Beispiel für die zeitabhängige Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine im Rahmen der Zündverstellungsregelung veranschaulicht,

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Fig. 13 eine schematischs Darstellung einer Vorrichtung zur Regelung das Luft/Brennstoff "emischverhältnxsses >

Fig. 14 die Brennstoffeinspritzung.· in Abhängigkeit von der Impulsdauer, rait der das elektromagnetische Einspritzventil gemäß Fig, 13 beaufschlagt wird, η ^un<^

Fig. 15 ein Schaubild,, das ein Beispiel für die zeitabhängige Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine im Rahmen der Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisregelung veranschaulicht.

In den Figuren bezeichnen gleiche Besugszahien und Symbole gleiche Bauteile odar Elemente.

Nachstehend wird sunächst näher auf eine Optimalregelung einer Brennkraftmaschine eingegangen.» bei der die Zündverstellung als variable Regelgröße zur Erzielung eines maximalen MaschinendrahraoHientes Verwendung findet.

In Fig. 1 bezeichnet dia Bezugszahl 1 eine Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine, während die Bezugszahl 2 einen Wassertemperaturfühler ζυχ Ermittlung der Temperatur des Maschinenkühlwassars bezeichnet. Die Bezugszahl 3 bezeichnet einen Anlasser, während die Bezugszahl 31 einen Anlas-

3ü r.erschalter bezeichnet. Die Bezugszahl 5 bezeichnet einen Drehwinkelfühler sur Ermittlung des Kurbelwellendrehwinkels ■ der Brennkraftmaschine 1, der bei Erreichen des oberen Totpunktes bei der üxnlaufbewegung der Brennkraftmaschine 1 ein oberes Totpuaictsignal sowie bei jedem Durchlaufen eines vorgegebenen Kurfoslwellendrehwinkels ein durch gleichmäßige

OZZ

• β ft O

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Teilung des Winkels einer Maschinenumdrehung erhaltenes Drehwinkelsignal erzeugt (bei diesem Ausführungsbeispiel findet ein Kurbelwellendrehwinkel von 30° Verwendung, wobei sämtliche Winkel im Rahmen der nachstehenden Beschreibung als Kurbelwellendrehwinkel angegeben werden). Die Bezugszahl 6 bezeichnet einen Mikrorechner, die Bezugszahl 10 einen Vergaser und die Bezugszahl 8 einen in dem Mikrorechner 6 enthaltenen Ansaugdruckfühler zur Messung des in einer Ansaugsammelleitung 9 herrschenden Druckes, der über eine Rohrleitung 11 einer Druckeinlaßöffnung des Ansaugdruckfühlers 8 zugeführt wird. Die Bezugszahlen 4 und 7 bezeichnen eine Zündanlage, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Verteilerlose Zündanlage mit zwei Zündspulen ausgebildet ist, wobei die Bezugszahl 4 die Zündspulen und die Bezugszahl 7 eine Zündeinrichtung bzw. Zündschaltung bezeichnen.

Der Mikrorechner 6 berechnet die Maschinendrehzahl aus dem Zeitintervall zwischen den von dem Drehwinkelfühler 5 erzeugten Drehwinkelsignalen und ermittelt ferner den Ansaugleitungsdruck aus der Ausgangsspannung des Ansaugdruckfühlers 8, wodurch der Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 festgestellt und sodann die Zündverstellung bzw. Einstellung des Zündzeitpunktes geregelt wird. Zur Steuerung der Zündverstellung auf einen zum Anlassen der Brennkraftmaschine vorgegebenen Zündwinkel wird die dem Anlasser 3 über den Anlasserschalter 31 zugeführte Spannung als Anlassersignal dem Mikrorechner 6 zugeführt. Außerdem wird die Batteriespannung als Batteriespannungssignal dem Mikrorechner 6 zur batteriespannungsabhängigen Änderung der Erregungsdauer der Zündspulen 4 zugeführt. Die Bezugszahl 12 be- zeichnet eine Stromquelle zur Erzeugung der von dem Mikrorechner 6 benötigten Spannung aus der von einer Fahrzeug-

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batterie 13 abgegebenen Spannung„

Nachstehend wird unter Bezugnahme au Fig. 2 nun näher auf den Aufbau des Hilirorechners 5 eingegangen. Die Bezugszahl 100 bezeichnet einen Mikroprozessor (CPU) zur Berechnung der Zündverstellung, v/ährend die Bezugszahl 101 einen

J^q Zähler bezeichnet„ der auf die Signale des Drehwinkelfühlers 5 zur Zählung der Maschinendrehzahl anspricht. Der Zähler 101 gibt synchron mit einem vorgegebenen Kurbelwellendrehwinkel sin unterbrechungsbefehlssxgnal an eine Unterbrechungssteiiereinheit 102 ab. Wenn die Unterbrechungs-Steuereinheit 102 das Unterbrechungsbefehlesignal erhält, gibt sie über eine gemeinsame Sammelleitung 150 ein Unterbrechungssignal an den Mikroprozessor 100 ab. Die Bezugszahl 103 bezeichnet einen digitalen Eingabekanal zur Eingabe eines logischen Signals in Form des von dem Anlasserschalter 31 Eingeführten Eingaiigsspannungssignals, das die Inbetriebnahme des Anlassers 3 bezeichnet. Die Bezugszahl 104 "bezeichnet einen analogen 3ingabekanal, dessen Funktion darin besteht, die von dem Wassertemperaturfühler 2, dem Ansaugdruckfühler 8 und der Batterie 13 abgegebenen Signale einer Analog-Digital-Umsetzung zu unterziehen und die auf diese Weise erhaltenen Digitaldaten aufeinanderfolgend in den Mikroprozessor 100 einzugeben. Die Ausgangsdaten der Einheitc-m 101, 102, 103 und 104 werden über die gemeinsame Sammelleitung 150 dem Mikroprozessor (CPU) 100 zugeführt.

Die Bezugszafal 105 bezeichnet eine Stromversorgungsschaltung, die einer nachstehend" noch näher beschriebenen Zwischenspeichereinheit in Form eines Direktzugriffsspeichers (SAM) 107 elektrischen Strom zuführt. Die Bezugszahl 18 bor-lehnet einen Schlüsselschalter bzw. Zündschloßschal-

L IUH I

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ter, wobei die Stromversorgungsschaltung 105 direkt und

nicht über den Zündschloßschalter 18 mit der Batterie 13 5

verbunden ist. Eine weitere Stromversorgungsschaltung 106 führt den anderen Rechnerelementen mit Ausnahme des Direktzugriffsspeichers (RAM) 107 elektrischen Strom zu. Der Direktzugriffsspeicher 107 ist eine Zwischenspeichereihheit, die zur Zwischenspeicherung von Informationsdaten während einer Programmverarbeitung dient und als Dauerspeicher unabhängig vom Schaltzustand des Zündschloßschalters .18 ständig mit elektrischem Strom versorgt wird, so daß sein Speicherinhalt auch dann nicht verloren geht, wenn der Zündschloßschalter 18 geöffnet und die Brennkraftmaschine außer 15

Betrieb gesetzt wird. Die Bezugszahl 108 bezeichnet einBn.

Festspeicher (ROM) zur Speicherung eines Programmes, verschiedener Konstanten usw. Die Bezugszahl 109 bezeichnet eine Erregungs-(Zünddauer)und Zündsteuereinheit, die einen

als Erregungs-(Zünddauer)und Zündverstellungssteuerzähler 20

arbeitenden Abwärtszähler mit einem Register aufweist und Digitalsignale, die die von dem Mikroprozessor (CPU) 100 berechnete Erregungszeit der Zündschaltung sowie die Zündverstellung angeben, in Ausgangssignale zur eigentlichen Steuerung der Zündschaltung 7 umsetzt. Die Bezugszahl 111 bezeichnet einen Zeitgeber, der den Zeitablauf mißt und das Meßergebnis dem Mikroprozessor (CPU) 100 zuführt.

Der Zähler 101 zählt Taktimpulse von 8 με und mißt OQ die Maschinendrehzahl aus dem Zählwert dieser Taktimpulse in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Drehwinkelfühlers 5 jeweils nach einer halben Umdrehung der Brennkraftmaschine, wobei der Unterbrechungssteuereinheit 102 bei einem vorgegebenen Drehwinkel jeweils ein Unterbrechungsbefehlssignal gg zugeführt wird. In Abhängigkeit von diesem Unterbrechungsbefehlssignal gibt die Unterbrechungssteuereinheit 102 ein

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Unterbrechungssignal an den Mikroprozessor 100 ab, das diesen zur Ausführung einer ünterbrechu: ysverarbeitungsroutine zur Berechnung der Zündverstellung \ ranlaßt.

Fig. 3 stellt ein vereinfachtes AbIaufdiagramm des von dem Mikroprozessor 100 durchgeführten Rechenablaufs dar. Nach- -^q stehend wird die Funktion des Mikroprozessors 100 sowie die Arbeitsweise der gesamten Regeleinrichtung unter Bezugsnahme auf dieses Ablaufdiagramm näher beschrieben.

Wenn der Zündschloßschalter 18 und der Anlasserschalter 31 zum Anlassen der Brennkraftmaschine geschlossen werden, wird mit einem Schritt 1000 die Verarbeitung einer Hauptroutine begonnen, woraufhin in einem Schritt 1001 die Initialisierung erfolgt. In einem Schritt 1002 wird ein die Kühlwassertemperatur angebender Digitalwert über den analogen Eingabekanal 104 eingelesen. In einem Schritt 1003 wird aus den Kühlitfassertemperaturdaten ein Vorvecstellungskorrekturwinkel θ^ zur Korrektur eines nachstehend noch näher beschriebenen (und in Fig. 11 dargestellten) Basis-Vorverstellungswinkels Θ_η berechnet und das erhaltene Ergebnis in dem Direktzugriffsspeicher (RAM) 107 abgespeichert. In einem Schritt 1004 wird eine Addition und Subtraktion zur Berechnung eines ebenfalls nachstehend noch näher beschriebenen Vorverstellungslernwinkels θ₂ zur Korrektur des Basis-Vorverstellungswihkels θ_β durchgeführt und das erhaltene Ergebnis im Direktzugriffsspeicher (RAM) 107 abgespeichert.

Fig. 4 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm des Schrittes 1004 zur Korrektur und Abspeicherung des Vorverstellungslernwinkels Θ-, d»h., sur Durchführung der Verarbeitung des Vor ν;-.stellungslernwinkels θ-- In einem Schritt 400 wird

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ermittelt, ob der Zündvorgangszählwert einen vorgegebenen ρ- Zahlenwert L₀ erreicht hat, der das Ende einer sogenannten Zitterperiode angibt. Solange der vorgegebenenZahlenwert L« noch nicht erreicht ist, wird das Auslesen des Vorverstellungslernwinkels θ~ aus dem Direktzugriffsspeicher 107 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraft-

■IQ maschine in diesem Verarbeitungsstadium wiederholt, jedoch geht der Verarbeitungsablauf bei Erreichen der vorgegebenen Anzahl L₂ auf einen Schritt 401 über. Gewöhnlich wird die Verarbeitung der Hauptroutine vom Schritt 1002 bis zum Schritt 1004 gemäß Fig. 3 entsprechend dem Steuerprogramm wiederholt. Wenn der Mikroprozessor 100 sodann von der Unterbrechungssteuereinheit 102 ein Unterbrechungssignal zur Berechnung der Zündverstellung erhält, wird auch während der Ausführung der Hauptroutine deren Verarbeitung sofort unterbrochen und die Datenverarbeitung geht in einem Schritt 1010 auf die Unterbrechungsverarbeitungsroutine über.

In einem Schritt 1011 wird vom Zähler 101 in den Mikroprozessor 100 ein Zählimpuls T180 eingegeben, der durch die Zählung der jeweiligen Kurbelwellendrehwinkel von 180° erhalten wird und die Maschinendrehzahl Ne angibt, wobei außerdem über den analogen Eingabekanal 104 ein den Ansaugleitungsdruck angebender Digitalwert Pm in den Mikroprozessor 100 eingelesen wird, so daß die Werte Ne und Pm berechnet und im Direktzugriffsspeicher 107 abgespeichert werden.

In einem Schritt 1012 wird ermittelt, ob der Zahlenwert des Zündvorgangszählwertes η den Betrag 0 aufweist, d.h., ob der Beginn der sogenannten Zitterperiode vorliegt (s. η in den Fig. 12 und 15) wobei im Falle einer Ja -Verzweigung

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bei Vorliegen des Beginns der Zitterperiode auf einen Schritt 1013 übergegangen wird, während ein ü -srgang des Schrittes 1012 auf einen Schritt 1014 erfolgt, ann der Beginn der Zitterperiode nicht vorliegt. Im Schritt 1013 wird eine
Zitterperiode L- für einen Vorverstellungsschritt (Zündungsvorverstellung) oder einen Rückverstellungsschritt (Zünrv-

_in dungsrückverstellung), eine Zähldauer Δ L zur Zählung von Taktimpulsen für die Gewinnung eines Vergleichsdrehzahlwertes Ns zur Ermittlung der Richtung der optimalen Zündverstellung, ein Zählbeginn-Zündvorgangszahlenwert L., der die Anzahl der Zündvorgänge vom Beginn der Zitterperiode

je . bezeichnet, bei der die Zählung der Taktimpulse einsetzt (so daß Δ L = L₉ - L₁ ist), und ein Zündverstellungszitterbetrag q berechnet, wobei im Schritt 1013 außerdem
Nc = -4L gesetzt und im Direktzugriffsspeicher 107 abgespeichert wird.

Auch wenn die Zündverstellung Θ unter Verwendung der gleichen Zittergröße ©„ und Zitterdauer L₂ gemäß Fig. 7A verschoben wird, unterscheidet sich der Änderungsbetrag der Maschinendrehzahl Ne in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (hier in Abhängigkeit von den Ansaugdruckwert en Pm^ und Pm- gemäß Fig. 6) in der in Fig. 7A durch Ne- und Ne, angegebenen Weise. Durch Vorgabe von Zittergrößen ©_Dp „ und 9_Dp , sowie von Zitterperioden L₂p_m1 und L₂- _o in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, wie dies in Fig. 7B veranschaulicht ist, nehmen die jeweiligen resultierenden Änderungen der Maschinendrehzahl Nep * und Ne_{p 3} im wesentlichen ähnliche bzw.
gleiche Werte an.

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Wenn die Maschinendrehzahl konstant gehalten wird, besteht im allgemeinen die in Fig. 6 dargestellte Abhängigkeit des Ansaugdruckes (Maschinenbelastung) und des Maschinendrehmomentes von der Zündverstellung, d.h., das Drehmoment ändert sich bei Veränderungen der Zündverstellung nur leicht, wenn bei vollständig geschlossener Drosselklappe und damit

IQ niedriger Last ein geringer Ansaugdruck (Pm₃) vorliegt, wobei das Änderungsmaß beziehungsweise die Steigung steiler wird, wenn der Ansaugdruck von Pm₃ auf Pm₂ und Pm₁ (mit größer werdender Last) ansteigt. Die Regelung läßt sich somit verbessern, wenn der Betrag der Zittergröße ©_D in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine durch folgende Gleichung festgelegt wird:

⁶D - ^(ΘΒ + ^Θ2> -'^K1

(wobei θ_β eine Basis-Zündverstellung und K.. eine Konstante sind).

Durch Betreiben der Brennkraftmaschine mit einer Zündverstellung, die auf der Basis der durch obige Gleichung festgelegten Zittergröße ©_n verändert wird, läßt sich die Verbesserungsrichtung des Brennstoffverbrauchs bei sämtlichen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine genau bestimmen, wobei außerdem die von dem Regelzittern hervorgerufene Maschinendrehzahländerung innerhalb eines gegebenen Prozentsatzes der zum Regelzeitpunkt vorliegenden Maschinendrehzahl gehalten werden kann, so daß eine Verschlechterung der Fahrleistung verhindert wird. Bezüglich des positiven oder negativen Vorzeichens der durch obige Gleichung zu bestimmenden Zittergröße ©_D wird eine positive Zittergröße +©_n verwendet, wenn der laufende Zundverstellungszustand ein unter (1)in Fig. 12 dargestellter Vorverstellungsschrxtt ist, bei dem die Brennkraftmaschine mit einer Zündungsvor-

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verstellung in Bezug auf die berechnete Zündverstellung θ = θ_ + Q₁"+ θ_ο betrieben wird (wob^i θ_ eine von dem derzeitigen Ansaugdruckwert und der ischinendrehzahl gem. Fig. 11 bestimmte Basis-Zündverstel."ung ist). Dagegen findet eine negative Zittergröße -Θ-. Verwendung, wenn als Zündverstellungszustand ein Rückverstellungsschritt vorliegt, bei dem die Brennkraftmaschine mit einer Verzögerung in Bezug auf die berechnete Zündverstellung betrieben wird.

Die Zähldauer 4L zur Zählung der Anzahl von Zündvorgängen

wird mit der Maschinendrehzahl verändert und somit bei ei-15

ner Steigerung der Maschinendrehzahl in der in Fig. 8 veranschaulichten Weise verlängert. Bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine tritt jeweils bei einem Kurbelwellendrehwinkel von 180° ein Zündvorgang auf. Die Zünddauer ist

daher derart gewählt, daß sie zur Mittelung der Arbeits-20

bedingungen der vier Zylinder einen ein ganzzahliges Vielfaches der Zylinderzahl darstellenden Zündvorgangszahlenwert einschließt, wodurch eine Datenstreuung aufgrund von Drehmomentunterschieden usw. zwischen den Zylindern vermieden wird.

Die Vergleichsdrehzahl Ns läßt sich dann mit Hilfe folgender Gleichung erhalten:

Nc-K₀

Ns = =- —

wobei Nc die Anzahl der während der Taktimpulszähldauer

(/3L) auftretenden Zündvorgänge bezeichnet, K2 eine Konstante mit dem Wert 3,75 · 10 ist und Cp die Anzahl der während jeder Zähldauer auftretenden Taktimpulse ist (die jeweils eine Wiederholperiode von 8 P-S aufweisen) .

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In Fig. 9 ist die Anzahl der Zählimpulse Cp und die Auflö->

sung von Ns in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl dar-5

gestellt.

Wie Fig. 9 zu entnehmen ist, fällt die Anzahl der Zählimpulse Cp bei einem Anstieg der Maschinendrehzahl ab, wenn

Nc z.B. auf den Wert 4 festgelegt ist. Bei Nc = 4 nimmt 10

somit die durch Nm = Ne/Cp gegebene Auflösung der Vergleichs

— 1 —1

drehzahl Ns den Wert Nm = 2,4 min bei 6000 min an, ver-

— 1 _i

glichen mit einem Wert von Nm = 0,267 min bei 2000 min Die durch das Regelzittern der Zündverstellung verursachten Maschinendrehzahländerungen können somit mit höherer Genauigkeit ermittelt werden, wenn der Auflösungswert kleiner wird, so daß eine möglichst weitgehende Verringerung des Auflösungswertes zweckmäßig ist. Andererseits zeigen die Fig. 7A und 7B deutlich, daß Änderungen der Maschinendrehzahl durch Messung der Vergleichsdrehzahl Ns in der Nähe : des Endes der Zitterperiode L~ wesentlich ausgeprägter ermittelt werden können. Bei der Ermittlung des besten Kompromisses zwischen diesen beiden Gegebenheiten stellte, sich im Rahmen von Versuchen heraus, daß sich zufriedenstellende Ergebnisse erzielen lassen, wenn die Auflösung Nm in Bezug auf die Maschinendrehzahlen im wesentlichen auf einem konstanten Wert gehalten wird. Eine solche zufriedenstellende Charakteristik ist in Fig. 9 durch die dick ausgezogene Kennlinie veranschaulicht. Auf diese Weise kann der Wert ο... der Auflösung Nm im wesentlichen auf 0,5 min und darunter gehalten werden.

In Fig. 10 ist die Abhängigkeit der Zitterperiode L_? und der Taktimpuls-Zählbeginnposition L. in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl Ne veranschaulicht, wobei die Bestimmung dieser Werte im Rahmen der vorstehend beschriebenen Untersuchung erfolgt ist. Hierbei ist die Zähldauer AL durch ΔL = L~ - L- gegeben.

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Es sei nun wieder zum Ablaufdiagramm gemäß Fig. 3 übergegangen, bei dem im Schritt 1014 die V^rgleichsdrehzahl Ns 5

für jede Taktimpuls-Zähldauer berech at und der erhaltene Wert von Ns im Direktzugriffsspeicher 107 abgespeichert wird.

In Fig. 5 ist ein detailliertes Ablaufdiagramm des Schrittes 1014 gemäß Fig. 3 veranschaulicht. Gemäß Fig. 5 wird in einem Schritt 140 der Zählwert η der Anzahl von Zündvorgängen vom Beginn des Regelzitterns mit dem im Schritt 1013 berechneten Zählbeginn-Zündvorgangszahlenwert L₁ verglichen. Wenn η < L- ist, endet der Schritt 1014 ohne weitere Operationen und die Datenverarbeitung geht auf den nächsten Schritt 1015 gemäß Fig. 3 über. Wenn η = L₁ ist, wird in einem Schritt 141 der Wert Cp = 0 gesetzt. Wenn η > L₁ ist, geht der Verarbeitungsablauf auf einen Schritt

„_ 142 über. Im Schritt 142 wird dem Wert Cp die nach dem Beginn der Taktimpulszählung bei jedem Zündvorgang oder Kurbelwellendrehwinkel von 180° erhaltene Taktimpulszählung T180 hinzuaddiert. Das heißt, wenn die Zünddauer Λ L vier Zündvorgänge umfaßt, wird die Addition der Taktimpulszählung T180 vierfach durchgeführt.

Da im Schritt 1013 gemäß Fig. 3 der Wert Nc = ΔΙ* gesetzt worden ist, damit die laufende Position in der Zähldauer bestimmt- werden kann, wird der Wert von Nc in einem Schritt

3Q 143 bei jedem Zündvorgang oder jeder Addition von T180 um den Wert 1 verringert. In einem Schritt 144 wird festgestellt, ob Nc auf den Wert 0 abgefallen ist. Wenn Nc = 0 ist, erfolgt die Feststellung, daß die vorgegebene Zähldauer 4L abgelaufen ist und der Schritt 144 geht auf eine

gg Ja -Verzweigung über. In einem Schritt 145 wird Ns aus Cp berechnet und der Wert von Ns im Direktzugriffsspeicher

L· L IUH I

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abgespeichert. Hierbei erfolgt die Berechnung von Ns, wie vorstehend in Verbindung mit dem Schritt 1013 gemäß Fig. beschrieben, unter Verwendung folgender Gleichung:

Nc-K₉

Ns =

Cp

Wenn im Schritt 144 festgestellt wird, daß Nc nicht den Wert 0 aufweist, wird entschieden, daß der Additionsvorgang von T180 noch in der Durchführung begriffen ist, woraufhin der Verarbeitungsablauf ohne Durchführung der Berechnung von Ns auf einen Schritt 1015 übergeht. 15

Im Schritt 1015 wird ein Bäsis-Vorverstellungswinkel θ_ο (ein theoretischer Zündwinkelwert) in Abhängigkeit von den entsprechenden Werten der Maschinenbetriebsparameter , d.h., in diesem Falle in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl

Ne und dem Ansaugdruck Pm, gemäß der in Fig. 11 dargestellten und im Direktzugriffsspeicher 107 abgespeicherten Datentabelle berechnet.

Der Verarbeitungsablauf geht dann auf einen Schritt 1016 über, in dem ein Vorverstellungslernwinkel ©₂ in Abhängigkeit von den entsprechenden Werten der Maschinenbetriebsparameter, d.h., in diesem Falle in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl Ne und dem Ansaugdruck Pm, gemäß einer im Direktzugriffsspeicher 107 abgespeicherten Datentabelle berechnet wird. Der Vorverstellungslernwinkel ©₂ ist hierbei ein Korrekturwert zur Korrektur des Basis-Vorverstellungs winkels θ_β und wird als experimenteller Wert bzw. Testwert durch entsprechenden Betrieb der Brennkraftmaschine ermittelt Die Datentabelle der Werte des Vorverstellungslernwinkels &2 weist eine ähnliche Form wie die in Fig. 11 dargestellte Datentabelle des Basis-Vorverstellungswinkels θ_ο auf.

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• In einem Schritt 1017 wird ein Endzündwinkel θ mit Hilfe der Gleichung θ = θ_ + θ., + θ- + θ₀ unter Verwendung der Werte des Basis-Vorverstell„ngswinkels θ_ο, des

Vorverstellungslernwinkels Θ-, des Vorverstellungskorrekturwinkels Θ.. und des Zitterbetrages θ_ berechnet, in einem Schritt 1019 wird der Zündvorgangszählwert η um 1 erhöht, woraufhin der Verarbeitungsablauf in einem Schritt 1020 zur Hauptroutine zurückkehrt. Hierbei wird zu demjenigen Verarbeitungsschritt der Hauptroutine zurückgekehrt, der vorher durch die Unterbrechungsverarbeitung unterbrochen wurde.

Wenn der Verarbeitungsablauf zum Schritt 1004 der Hauptroutine zurückkehrt, wird sodann im Schritt 400 gemäßc Fig. 4 entschieden, daß die Anzahl von Zündvorgängen den vorgegebenen Wert L₂ erreicht hat, was beinhaltet, daß ein Vorverstellungsschritt oder ein Rückverstellungsschritt beendet ist. In diesem Falle werden im nächsten Schritt 401 die beim derzeitigen Regelzittervorgang erhaltene Vergleichsdrehzahl Ns durch NO, die beim vorherigen Durchlaufen des Schrittes 401 mit NO bezeichnete letzte Vergleichsdrehzahl durch N-1, die beim zweitletzten Durchlauf mit N-1 bezeichnete Vergleichsdrehzahl durch N-2 und die beim drittletzten Durchlauf mit N-2 bezeichnete Vergleichsdrehzahl durch N-3 ersetzt.

Der Verarbeitungsablauf geht sodann auf einen Schritt 402 über, in dem ermittelt wird, ob der Zitterbetrag θ positiv oder negativ ist. Wenn die durch NO ersetzte Vergleichsdrehzahl Ns einem Vorveretellungsschritt zuzuordnen ist, erfolgt . im Schritt 402 eine Ja -Verzweigung in Verbindung mit einem übergang auf einen Schritt 405. Wenn die Vergleichsdrehzahl

ι ϊ. ϊ ί . -

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dagegen einem Rückverstellungsschritt zuzuordnen ist, findet im Schritt 402 eine Nein -Verzweigung mit 5

einem Übergang auf einen Schritt 403 statt. Bei einem Rückverstellungsschritt, bei dem somit eine^Nein-Verzweigung stattfindet, werden im Schritt 403 die Werte der Vergleichsdrehzahlen des derzeitigen Rückverstellungsschrittes, des vorhergehenden Vorverstellungsschrittes, des zweitletzten Rückverstellungsschrittes und des drittletzten Vorverstellungsschrittes miteinander verglichen. Wenn die Vergleichsdrehzahl des Vorverstellungsschrittes höher als die des Rückverstellungsschrittes ist, d.h., wenn die Maschinendrehzahl angestiegen ist, wird entschieden, daß der Brennstoffverbrauch durch Vorverstellung des Zündzeitpunktes verringert werden kann, und im Schritt 403 findet eine Ja-Verzweigung statt. In einem Schritt 408 wird sodann der im Direktzugriffsspeicher 107 abgespeicherte und den Maschinenbetriebsbedingungen entsprechende Vorverstellungslernwinkel θ_? durch Addition eines Lernkorrekturwinkels ©₃ korrigiert und das erhaltene Ergebnis wieder in einet/entsprechende Speicherstelle des Direktzugriffsspeichers 107 eingespeichert. Fällt im Schritt 403 die Entscheidung NEIN, geht der Verarbeitungsablauf auf einen Schritt 404 über. Wenn dagegen die Vergleichsdrehzahl des Vorverstellungsschrittes niedriger als die des Rückverstellungsschrittes ist, wird entschieden, daß der Brennstoffverbrauch durch Verzögerung der Zündverstellung verbessert werden kann, so daß im Schritt 404 eine Ja-Verzweigung stattfindet und der Verarbeitungsablauf auf einen Schritt 407 übergeht, in dem im Gegensatz zum Schritt 408 der Lernkorrekturwinkel θ, vom Vorverstellungslerhwinkel θ₂ subtrahiert wird. Wenn im Schritt 404 eine Nein-Entscheidung fällt, geht der Verarbeitungsablauf auf einen Schritt 409 über, was zur Folge hat, daß der Vorverstellungslernwinkel in diesem Falle nicht korrigiert wird.

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Wenn dagegen im Schritt 402 ermittelt, wird, daß der Zitterbetrag ©_D positiv ist, d.h., daß ein Vorverstellungsschritt vorliegt, findet im Schritt 402 eine Ja-Verzweigung in Verbindung mit einem übergang auf einen Schritt 405 statt, in dem der selbe Vergleich wie im Schritt 403 durchgeführt wird. Wenn die Vergleichsdrehzahl in Relation zu den vorherigen Werten abfällt, findet im Schritt 405 eine Ja-Ver-10

zweigung in Verbindung mit einem Übergang auf einen,-Schritt 407 statt, wodurch der Vorverstellungslernwinkel durch Subtraktion korrigiert wird. Wenn eine Nein-Entscheidung fällt, geht der Schritt 405 auf einen Schritt 406 über. Steigt die

Vergleichsdrehzahl in Bezug auf die vorherigen Werte an, 15

findet im Schritt 406 eine ,.Ja-Verzweigung in Verbindung mit einem übergang zum Schritt 408 statt, wodurch der Vorverstellungslernwinkel durch Addition korrigiert wird. In allen anderen Fällen findet keine Korrektur des Vorverstellungslernwinkels statt. Im Schritt 409 wird sodann der Zählwert der Zündvorgänge auf 0 gesetzt. Sodann kehrt der Verarbeitungsablauf in der in Fig. 3 veranschaulichten Weise zur Wiederholung der Verarbeitung der Hauptroutine wieder auf den Schritt 1002 zurück.

Die vorstehend beschriebene Regelung wird nun unter Bezugnahme auf die zeitabhängig dargestellten Signalverläufe gemäß Fig. 12 näher erläutert. Wenn die derzeitige Zündverstellung ein Vorverstellungsschritt zum Betrieb der

g₀ Brennkraftmaschine bei einem in Bezug auf die unter (1) in Fig. 12 veranschaulichte berechnete Zündverstellung θ = ©_B + ©.j + ©2 vorverstellten Zündzeitpunkt ist, wird eine Berechnung zur Ermittlung eines positiven Zitterbetrages +©_D durchgeführt. Liegt ein Rückverstellungsschritt

gg zum Betrieb der Brennkraftmaschine bei einem in Bezug auf die berechnete Zündverstellung verzögerten Zündzeitpunkt

LL I OH I

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vor, erfolgt eine Berechnung zur Ermittlung des negativen

._ Zitterbetrages -Θ-,. Unter (1) gemäß Fig. 12 bezeichnet das b υ

Symbol ©₃ den Lernkorrekturwinkel. Unter (2) ist in Fig. die Änderung der Drehzahl Ne veranschaulicht, während unter (3) in Fig. 12 die Positionen des mit Beginn des Regelzitterns gezählten Zündvorgangszählwertes η dargestellt sind, wobei L. die Taktimpuls-Zählbeginnpositionen und I^ die Taktimpuls-Zählendepositionen angeben. Unter (4) in Fig. 12 sind die während der jeweiligen Taktimpulszähldauern gezählten Taktimpulse veranschaulicht, während unter (5) in Fig. 12 die Gesamtzahl von Zündvorgängen darge-, ₅ stellt ist. Wie der Darstellung gemäß (3) in Fig. 12 zu entnehmen ist, ändert sich die Taktimpulszähldauer ( Δ L = L₂ - L₁) in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl, d.h., die Taktimpulszähldauer verlängert sich bei steigenden Maschinendrehzahlen in der in Fig. 8 veranschaulichten ^Weise·

Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Regelung die Zündverstellung auf einen optimalen Zündzeitpunkt eingeregelt wird, der ein maximales Maschinendrehmoment gewährleistet, kann zur Erzielung eines möglichst geringen Brennstoffverbrauches bzw. einer maximalen Ausgangsleistung auch eine Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses einer Brennkraftmaschine auf ähnliche Weise durchgeführt werden.

In Fig. 13 ist der Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Regeleinrichtung zur Regelung des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnisses einer Brennkraftmaschine zur Erzielung eines minimalen Brennstoffverbrauches veranschaulicht.

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Die in Fig. 13 dargestellte Regeleinrichtung zur Regelung

.. des Luft/Brennstoff-Gemischverhältnirses einer Brennkraftb

maschine umfaßt ein Maschinengehäuse 2001, einen in einem Zündverteiler angeordneten Drehwinkelfühler 2002, ein Ansaugrohr 2003, das stromab eines mit einem Gaspedal in Wirkverbindung stehenden Drosselventils 204 angeordnet ist, sowie einen' Luftdurchflußfühler 2006. Der Luftdurchflußfühler 2006 weist eine in einem Luftkanal angeordnete Prallplatte auf, deren Öffnungsgrad sich in Abhängigkeit von der Luftdurchflußmenge ändert, wobei sich die abgegebene Ausgangsspannung wiederum in Abhängigkeit vom Öffnungs-

,p- grad der Prallplatte ändert und dadurch die Luftdurchflußmenge ermittelt werden kann. Die Luft/BrennstoffVerhältnis-Regeleinrichtung gemäß Fig. 13 umfaßt außerdem ein stromabwärtiges Luftzuleitungsrohr 2005, das eine Verbindung zwischen dem Luftdurchflußfühler 2006 und dem Drosselven-

OQ til 2004 herstellt, einen Luftfilter 2008, ein stromaufwärtiges Luftzuleitungsrohr 2007, das eine Verbindung zwischen dem Luftdurchflußfühler 2006 und dem Luftfilter 2008 herstellt, einen Ansaugdruckfühler 2009 zur Ermittlung des Ansaugdruckes, einen Drosselventil-Stellungsfühler 2010

2g zur Ermittlung der vollständig geschlossenen Position sowie eines Öffnungsgrades von 60% oder mehr des Drosselventils 2004, ein elektromagnetisches Bypassluftventil 2013, mit dessen Hilfe der Luftdurchflußfühler 2006 und das Drosselventil 2004 umgehbar sind, ein stromabwärtiges Bypassluf.trohr 2011, das eine Verbindung zwischen dem elektromagnetischen Bypassluftventil 2013 und dem Ansaugrohr 2003 herstellt, ein stromaufwärtiges Bypassluftrohr 2012, das eine Verbindung zwischen dem elektromagnetischen Bypassluftventil 2013 und dem stromaufwärtigen Luftzuleitungsrohr 2007 herstellt,und einen Steuerrechner 2014.

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Der Steuerrechner 2014 erhält die Ausgangssignale des Luftdurchflußfühlers 2006, des Drehwinkelfühlers 2002, des Drosselventil-Stellungsfühlers 2010 und des Ansaugdruckfühlers 2009 und berechnet die über ein Brennstoffein-, spritzventil 2015 jeweils einzuspritzende Brennstoffmenge in Form einer Impulsdauer zur Bildung eines Ausgangssignals, das dann an das Brennstoffeinspritzventil 15 angelegt wird.

In Fig. 14 ist die Relation zwischen der Brennstoffeinspritzmenge und der Zeitdauer von dem elektromagnetischen

jg Brennstoffeinspritzventil 215 zugeführten Impulsen veranschaulicht, durch die der Brennstoff unter konstantem Druck intermittierend eingespritzt wird. Die Brennstoffeinspritzmenge J vergrößert sich hierbei linear mit dem Anstieg der Zeitdauer T der von dem Steuerrechner 2014 erzeugten Aus-

2Q gangsimpulse. In Fig. 14 bezeichnet Tv eine Ventilöffnungs- und Ventilschließ-Totzeit, die der Summe der öffnungsverzögerungszeit und der Schließverzögerungszeit des Brennstoff einspritzventils 2015 entspricht, während mit Te der effektive Teil der Zeitdauer des Ventilsteuerimpulses bezeichnet ist.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Regeleinrichtung die von dem Luftdurchflußfühler 2006 gemessene Luftdurchflußmenge sowie die Brennstoffdurchflußmenge konstant sind und die Bypassluft durch das elektromagnetische Bypassluftventil 2013 eingeschaltet und abgeschaltet wird, so daß sich das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis verändert, schwankt die Maschinendrehzahl zwischen dem Fall einer Bypassluftzufuhr (bei dem das Luft/Brennstoff-Verhältnis groß wird) und dem Fall einer nicht erfolgenden Bypassluftzufuhr (bei dem das Luf t/Brennstof.f-Verhältnis klein wird) . Da die zu

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einer Drehzahlerhöhung führende Änderungsrichtung des Luft/

Brennstoff-Verhältnisses die Richtung einer Verringerung. 5

des Brennstoffverbrauchs ist, läßt s' h die die Brennstoffeinspritzmenge angebende Impulsdauer T in der Richtung zunehmender Maschinendrehzahlen korrigieren. In Fig. 15 ist ein Beispiel für die zeitabhängige Änderung der Luft/Brennstoff-Verhältnisregelung veranschaulicht. Der Korrektur-■ betrag /4T(p,r) der Impulsdauer T gemäß Fig. 15 ist durch Auslesen einer von den Werten der Maschinendrehzahl Ne und des Ansaugdruckes Pm entsprechend einer der Datentabelle gemäß.. Fig. 11 ähnlichen Datentabelle für Impulsdauer-Korrekturwerte bestimmten Lernkorrekturimpulsdauer 15

Δ T(p,r) aus einer entsprechenden Speicherstelle eines

diese Datentabelle abspeichernden Direktzugriffsspeichers des Steuerrechners 214 gegeben. In Fig. 15 bezeichnet ferner das Bezugszeichen Δ t einen inkrementalen Korrektur-

betrag für jeweils eine Entscheidung, durch den die Lern-20

korrekturimpulsdauer Δ T(p,r) jeweils bei Feststellung

einer Änderung der Maschinendrehzahl korrigiert wird, wobei der durch Addition oder Subtraktion des inkrementalen Korrekturbetrages korrigierte Wert von Δ T(p,r) in einer __ entsprechenden Speicherstelle des Direktzugriffsspeichers (RAM) abgespeichert wird.

Der Drosselventil-Stellungsfühler 2010 ist ein Schalter, durch den die Leerlaufstellung und die vollständig ge-

QQ öffnete Stellung sowie die im Bereich der Vollständigen öffnung liegenden Drosselventilstellungen ermittelbar sind. Hierbei dient der Drosselventil-Stellungsfühler 2010 zur Begrenzung des Regelbereiches der Luft/Brennstoffverhältnisregelung, derart, daß der geringste Brennstoffverbrauch

3g bei anderen Betriebszustäriden der Brennkraftmaschine als dem Leerlaufzustand und dem vollständig geöffneten Zustand

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des.Drosselventils eingeregelt wird.

Wie in Verbindung mit den Fig. 8 bis 10 vorstehend bereits, !beschrieben, besteht auch bei dieser.Luft/Brennstoff-Verhältnisregelung die Möglichkeit, eine Änderung der Maschinendrehzahl mit höherer Genauigkeit zu ermitteln, indem die Zähldauer A L als Funktion der Maschinendrehzahl verändert wird, wodurch eine hervorragende Regelgenauigkeit gewährleistet ist. Bei einer Luft/Brennstoffverhältnisregelung zur Erzielung einer maximalen Ausgangsleistung kann die Regelung auch durch Veränderung der ._ Brennstoffdurchflußmenge bei konstant gehaltener Luftdurchflußmenge erfolgen. Auch in diesem Falle kann die gleiche Wirkung erzielt werden, indem die Zähldauer Δ L als Funktion der Maschinendrehzahl verändert wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren sowie der zu dessen Durchführung vorgesehenen Vorrichtung zur Optimalregelung einer Brennkraftmaschine kann somit einerseits . die Zündverstellung der Brennkraftmaschine als variable Regelgröße zur Durchführung einer Optimalregelung in Bezug

2g auf eine Verringerung des Brennstoffverbrauches oder eine Vergrößerung der Maschinenausgangsleistung in Betracht gezogen werden, indem zumindest zwei verschiedene Zündeinstellungen bzw. Zündzeitpunkte ausgewählt werden, die in der Näher einer in Abhängigkeit vom Betriebszustand der

QQ Brennkraftmaschine berechneten Zündeinstellung liegen, jedoch von dieser um einen vorgegebenen Zündverstellungsbetrag (Zitterbetrag) beabstanded sind, die Brennkraftmaschine mit zumindest zwei gewählten Zündeinstellungen abwechselnd für eine vorgegebene Zeitdauer (Zitterperiode) betrieben wird, Signale abgeleitet werden, die bei diesen Zündeinstellungen erhaltene Maschinendrehzahlen bezeichnen',-

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zumindest drei aufeinanderfolgende Maschinendrehzählsignale miteinander verglichen werden, die während des Betriebs der .

Brennkraftmaschine bei den zumindest zwei gewählten Zündeinstellüngen ermittelt worden sind, festgestellt wird, ob die berechnete Zündverstellung vor oder hinter der optimalen Zündeinstellung zur Erzielung des geringsten Brennstoffverbrauches oder der maximalen Ausgangsleistung liegt, und die berechnete Zündverstellung in Abhängigkeit von dem erhaltenen Ergebnis korrigiert wird. Die Zeitdauer zur Ermittlung von durch das Regelzittern der Zündverstellung verursachten Änderungen der Maschihendrehzahl ,

d.h., die Taktimpulszähldauer, verlängert sich mit stei-15

genden Maschinendrehzahlen, wodurch jegliche Verringerung der Auflösung der Vergleichsdrehzahlen verhindert wird, mit der vorteilhaften Folge einer äußerst genauen Regelung der Zündverstellung auf einen Optimalwert bei einem geringen Regelzitterbetrag und einer kurzen Regelzitter-

periode.

Andererseits kann die gleiche Wirkung auch bei einer Regelung erzielt werden, bei der das Luft/Brennstoff-Gemisch_oc verhältnis oder die Brennstoffzufuhrmenge als variable Regelgröße zur Erzielung des gleichen Zweckes wie bei der vorstehend beschriebenen Optimalregelung in Betracht gezogen werden.

«Λ Darüberhihaus besteht bei der vorstehend beschriebenen Regelung die Möglichkeit, die Ermittlungsdauer für Maschinendrehzahländerungen dahingehend festzulegen, daß ein ein ganzzahliges Vielfaches der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine darstellender Verbrennungs-bzw. Zündvorgangszahlenwert umfaßt wird, wodurch auf Unterschieden des Arbeitszustandes, der jeweiligen Zylinder beruhende Schwankungen

\J C L.

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der Maschinendrehzahl eliminiert werden können.

Bei der vorstehend beschriebenen Optimalregelung einer

Brennkraftmaschine erfolgt deren Betrieb somit, indem ein Regelzittern des Betrages einer ausgewählten variablen Maschinenbetriebsregelgröße im Bereich eines durch Berechnung in Abhängigkeit von ermittelten Betriebspara-

meterwerten der Brennkraftmaschine erhaltenen Wertes der gewählten Regelgröße hervorgerufen und die Regelrichtung zur Verringerung des Brennstoffverbrauchs oder Verbesserung der Ausgangsleistung der Brennkraftmaschine auf der Basis einer ermittelten Änderung eines Maschinenbetriebszustandes festgelegt wird, wodurch der Wert der variablen Regelgröße korrigiert wird. Bei dieser Optimalregelung wird die Zeitdauer zur Ermittlung einer Änderung der Maschinendrehzahl innerhalb der Zeitdauer zur Durchführung des Regelzitterns bei steigenden oder fallenden Maschinendrehzahlen vergrößert bzw. verkleinert. Auf diese Weise kann eine genaue Regelung mit einem kleineren Regelzitterbetrag und einer kürzeren Regelzitterperiode durchgeführt werden.
' —— ; —

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1J Verfahren zur Optimalregelung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

a) Veränderung einer variablen Regelgröße zum Betrieb der Brennkraftmaschine um einen gegebenen Betrag im Bereich eines berechneten Wertes dieser Regelgröße,

b) Betreiben der Brennkraftmaschine mit der geänderten variablen Regelgröße,

c) Ermittlung der resultierenden Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine und

d) bei Vorliegen einer Änderung des Betriebszustandes der - Brennkraftmaschine in einer den Brennstoffverbrauch verringernden oder die Ausgangsleistung verbessernden Richtung: Korrigieren der variablen Regelgröße in dieser Richtung, wobei die Zeitdauer zur Ermittlung einer durch die Änderung der variablen Regelgröße bewirkten Änderung der Maschinendrehzahl bei jedem Regelvorgang in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl verändert wird.

V/25

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Regelgröße der Brennkraftmaschine die Zündverstellung ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Regelgröße der Brennkraftmaschine das Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer zur Ermittlung einer Änderung der Maschinendrehzahl eine Anzahl von Verbrennungsvorgangen ein-

, ₅ schließt, die ein ganzzahliges Vielfaches der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine ist.
5. Vorrichtung zur Optimalregelung einer Brennkraftmaschine, bei der die Brennkraftmaschine betrieben wird, indem ein eine variable Regelgröße zum Betrieb der Brennkraftmaschine darstellender Zündwinkel im Bereich eines in Abhängigkeit von ermittelten Betriebsparameterwerten der Brennkraftmaschine berechneten Zündwinkels in ein Regelzittern versetzt,eine Regelrichtung zur Verbesserung des Ausgangsdrehmomentes der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer ermittelten Änderung ides Betriebszustandes der Brennkraftmaschine festgelegt und dadurch die Verstellrichtung des berechneten Zündwinkels korrigiert wird, gekennzeichnet 'durch eine mit der Brennkraftmaschine (1)Λίη Wirkverbindung stehende Zündeinrichtung (4,7), durch einen mit der Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Drehwinkelsignalen in Wirkverbindung stehenden Drehwinkelfühler (5), durch einen Ansaugdruckfühler (8), durch eine Stromversorgungseinrichtung (12,13) und durch einen Mikrorechner (6), der eine Datenverarbeitungseinrichtung (CPU100), eine Speichereinrichtung (RAM107) zur Abspeicherung von Basis-Zündwinkel-

DS 2207

daten und Vorverst^ilungslaravrinksldaten, die jeweils in Abhängigkeit vco Drehs~hi und Ansauge ick der Brennkraftmaschine be stirnrad, ßinä, Kingabekanä.¹ (103,104) sur Eingabe von Ausgangssignalen der Maßfühler, „-ine Einrichtung (101), der die Drehwinkelsignals 3ur Erzeugung eines Maschinendrehzahlsignals sugsfShvt. werden, und eine Brregungs-und Zündungssteuerei-irichtung (109) aufweist und folgende Operationen durchfahrt %

a) Berechnung ά&χ i"asis--Sünd.?jinkel_i; der Vorverstellungsllernwinkel, einss Regelsifcterb-atrages, einer Regelzitter periode und, eins:: Beginnseit des Eichtungsermittlungsvorganges;,

b) Bestimmung der Ilsgelrictcuacf zur Verbesserung des Ausgangsdrehmomentes der Sr3r.n':"f?.ftniascl:-.ine in Abhängigkeit von einer währexicl der S ei tolane r des Richtungsermittlungsvorgangs festgest-^2.Itsn -fcvf.arung dsr Maschinendrehzahl,

c) Berechnung eine? VorysrstellungslernWinkel^Korrekturbetrages,-

d) Ermittlung einen endgültigen Zündwinkels und

e) Zuführung einas ö.uf dem endgültigen Sündwinkel basierenden Tireibersigiials über die Erregungs- und Zündungssteuereinrichtung sii iar Sündsinrichtving,

f) wobei die Zeitdauer cles Richtungserxnittlungsvorgangs

mit steigender: ccsr fallenden. Masciixnendrehz ahlen vergrössert bzw= verkleinert vrira,
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6. Vorrichtung zur Optimalregelung einer Brennkraftmaschine, bei der die Brennkraftmaschine betrieben wird, 5

indem ein eine variable Regelgröße zum Betrieb der Brennkraftmaschine darstellendes Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis im Bereich eines in Abhängigkeit von ermittelten Betriebsparameterwerten der Brennkraftmaschine berechneten Luft/Brennstoff-Verhältniswertes in ein Regelzittern versetzt, eine Regelrichtung zur Verringerung des Brennstoffverbrauches der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer ermittelten Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine festgelegt und dadurch das berechnete Luft/ Brennstoff-Verhältnis in dieser Regelrichtung korrigiert

wird, gekennzeichnet durch mit der Brennkraftmaschine (2001) in Wirkverbindung stehende elektromagnetische Brennstoffeinspritzventile (2015), durch einen mit der Brennkraftmaschine zur Erzeugung von Drehwinkelsignalen in Wirkver-

_nr. bindung stehenden Drehwinkelfühler (2002), durch ein Drosselventil (2004), durch ein Ansaugluftrohr (2003),das eine Verbindung zwischen dem Drosselventil und Ansaugkanälen der Brennkraftmaschine herstellt, durch einen Luftdurchflußfühler (2006), durch ein stromabwärtiges Luftzuleitungs-

2g rohr (2005), das eine Verbindung zwischen dem Luftdurchflußfühlerrund dem Drosselventil herstellt, durch ein stromaufwärtiges Luftzuleitüngsrohr (2007), das eine Verbindung zwischen dem Luftdurchflußfühler und einem Luftfilter (2008) herstellt, durch ein elektromagnetisches Bypassluftventil (2013), das über ein stromaufwärtiges Bypassluftrohr (2012) mit dem stromaufwärtigen Luftzuleitungsrohr und über ein stromabwärtiges Bypassluftrohr (2011) mit dem Ansaugluftrohr in Verbindung steht und dadurch den Luftdurchflußfühler und das Drosselventil umgeht, durch eine Stromversorgungseinrichtung (12,13) und durch einen Mikrorechner (2014), der eine Speichereinrichtung (RAM) zur Abspeicherung

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_ von in Abhängigkeit von dsrc Maschine: Drehzahl bestimmten ο

Lernkorrektur-Irapu.lsäauarclcvten zur '".- fnung der elektromagnetischen Einspritsvsniile aufweist und die Ausgangssignale des Luftcrurehfiußfühlers und des Drehwinkelfühlers erhält, die Lsrnkorrskturimpulsdauer zur öffnung der elektromagnetischen Brennstoffeinspritzventile berechnet und diesen ein Treibersignal zuführt, dem elektromagnetischen Bypassliifcvantil sin Treibersignal sur Durchführung des Regelgifctsrns des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zuführt, eine RsgeÄrichimig zur Verringerung des BrennstoffVerbrauchs in Abhängigkeit von einer während der Zeitdauer des Ricliturigseriaittlungsvorgangs innerhalb der Zeitdauer des Regelsiiterns ermittelten Änderung der Maschinendrehzahl festlegt und die berechnete L&rnkorrekturimpulsdauer zur öffnung der elektromagnetischen Brennstoffein-

2Q spritzventile in i-Lbhängigkeit von dem Ergebnis des Richtungsermittlungsvorgangs .korrigiert, wobei die Zeitdauer des Richtungsenaittlungsvorgangs mit steigender oder fallender Maschinendrehsalil vergrößert bzw. verkleinert wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch β, gekennzeichnet durch einen Drosselvsiitil-Stalliingsfühler (2010), der mit einem beweglichen Teil des Drosselventils in Wirkverbindung steht und ermitteltρ ob die öffnung des Drosselventils der Leerlaufstellung und dar vollständig geöffneten Stellung entspricht oder im Bereich der vollständig geöffneten Stellung liegt, und dem. Mi'crorschner ein entsprechendes Meßsignal zuführt.