DE2507139C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Vorrichtung zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiet (A > 1).

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt sind verstärkt Bemühungen darauf gerichtet. Brennkraftmaschinen mögliehst in einem Betriebsbereich arbeiten zu lessen, in welchem die schädlichen Bestandteile des Abgases möglichst ge; ing und/oder der Kraftstoffverbrauch klein gehalten werden kann, um so verschärften Abgasbestimmungen und einer allgemeinen Treibstoffknappheil begegnen zu können.

Eine solche Möglichkeit besteht darin, die Brennkraftmaschine mit einem möglichst mageren Kraftstoff/ Luftgemisch zu betreiben, d. h. die Einstellung der Brennkraftmaschine möglichst in Richtung mager vorzunehmen, da man in diesem Bereich mit einem relativ schadstoffarmen Abgas und einem geringen Kraftstoffverbrauch rechnen kann. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei die Bestimmung des Betriebspunktes der mageren Laufgrenze der Brennkraftmaschine in möglichst präziser Weise, so daß es gelingt, die Brennkraftmaschine unter Beachtung des jeweils noch zulässigen Wertes, der im übrigen bei jeder Drehzahl unterschiedlich ist, zu betreiben. Es ist daher von wesentlicher Bedeutung, den Betriebspunkt der mageren Laufgrenze von Brennkraftmaschinen möglichst genau festzustellen, was beispielsweise aufgrund der Schwankungen im Druckverlauf in den einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Bekanntlich wird die Laufruhc einer Brennkraftmaschine um so unruhiger, je weiter man sich, grob gesagt, von dem etwa stöchiometrischcn Verhältnis (Luftzahl A = 1) entfernt, wobei im vorliegenden Fall allerdings lediglich die Entfernung in Richtung auf das Luftüberschußgebiet (A > 1) von wesentlicher Bedeutung ist.

Zum besseren Verständnis sei vorab auf die Darstellung der F i g. 1 verwiesen, der als Kurve I der normale Kompressionsdruck einer im Ausführungsbeispiel vier Zylinder aufweisenden Brennkraftmaschine über dem Kurbclwellenwinkel entnommen werden kann: es ist er-

bo sichtlich, daß der Druck bei 0° ansteigt, wenn sich der Kolben seinem oberen Totpunkt nähert und zur Überwindung desselben Arbeit geleistet werden muß: das gleiche geschieht beim Kurbclwellenwinkel ISO", wenn ein anderer Kolben der Vier-Aiinder-Maschine seinen

ti¹) oberen Totpunkt erreicht. Gewonnen weiden kann ein solches Diagramm bei einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine durch Ausschalten der Zündung oder Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr und Durchdrehen des

H Motors mit dem Anlasser.

r Bei normalem Betriebsablauf, also Zufuhr eines V Kiaftstoff/Luftgemisches und Zündung ergibt sich nach ; ' Überschreiten des oberen Totpunktes jeweils eine "ψ Drucküberhöhung im entsprechenden Zylir.der, die durch den Kurvenverlauf II in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Es sei darauf hingewiesen, daß es sich bei den Kurvenverläufen der F i g. 1 lediglich um qualitative Dar- W Stellungen handelt; die Drucküberhöhung ist auf die \. Verbrennung des Kraftstoff/Luftgemisches zurückzuj.j führen; hieraus resultiert ein sich auf die Kurbelwelle ;·' auswirkendes Drehmoment, so daß auch die Kurbelwel-ΐϊ le eine Beschleunigung erfährt Es ergibt sich in Abhän-•ί gigkeit von den Arbeitstakten der Brennkraftmaschine ^- eine Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit ω, ent- ;.; sprechend dem Kurvenverlaüf IH in Fig. 1. Die Kurve '.; III gibt an, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit der [■■ Kurbelwelle zyklischen Schwankungen unterworfen ist; ; die Drehgeschwindigkeit ω ist vor und bei Erreichen π. jeweils des oberen Totpunktes in einem der Zylinder am - .j geringsten (Bereich Ti); die Umdrehungsgeschwindigkeit ω ist am größten im Bereich T₂ und nimmt von dort ;■'· dann wieder kontinuierlich ab, bis der nächste obere Totpunkt für einen anderen Zylinder erreicht ist. Da bei : einer Viertakt-Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine pro Kurbelwellenumdrehung zwei Arbeitshübe auftreten, ergibt sich der in F i g. 1 gezeichnete Verlauf für die regelmäßigen ω-Schwankungen an der Kurbelwelle. Wie soeben erläutert, sind diese regelmäßigen Schwankungen auf die rotierenden Massen und die zyklische Arbeitsfolge der einzelnen Zylinder zurückzuführen, wobei im übrigen, wie leicht einzusehen ist, die Amplitude dieser regelmäßigen ^Schwankung mit steigender Drehzahl abnimmt, da die Arbeitshübe immer schneller einsetzen und für einen stärkeren Abfall der Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle kein Raum mehr bleibt. Es sei gleich an dieser Stelle erwähnt, daß diese Abnahme jedoch nicht linear erfolgt. Die in F i g. 1 dargestellten regelmäßigen ω-Schwankungen entsprechen daher einer gegebenen Drehzahl und treten im übrigen etwa bei einem Kraftstoff/Luftgemisch von λ « 1 auf.

Nähert man sich beim Betrieb einer Brennkraftmaschine an die Betiiebsgrenze im Luftüberschußgebiet (Magerlaufgrenze), dann treten starke Schwankungen im Zündverzug und Verbrennungsablauf auf, die momentane Drehzahlschwankungen der Kurbelwelle verursachen. Es ergeben sich dann zusätzlich zu den soeben erörterten regelmäüigen ^-Schwankungen weitere unregelmäßige «-Schwankungen, die sich den regelmäßigen {«-Schwankungen überlagern und einen gemeinsamen, jedoch komplexen Verlauf der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit bewirken. Lediglich im Betriebspunkt von λ « 1, wo die Verbrennung im -.Vcsentüchen unverzögert und gleichmäßig abläuft, treten vor allem die regelmäßigen ^-Schwankungen auf, je stärker man sich in das Luftüberschußgebiet begibt, um so mehr überwiegen die unregelmäßigen Drehzahlschwankungen, d. h. mit anderen Worten, um so unruhiger wird der Lauf der Brennkraftmaschine insgesamt. Die Erfindung leitet aus diesem »Unruhigerwerden« einer Brennkraftmaschine schließlich ein Signal ab, das zur Regelung des jeweiligen Betriebspunktes einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden k^nn.

In diesem Zusammenhang ist es bekannt (US-PS 37 89 816), bei einer Örennkraftmaschine Laufunruhesignale zu gewinnen i'nd diese Signale zur Regelung der Brennkraftmaschine An der fviagerlaufgrenzc zu verwenden. Allerdings dürfte die Gewinnung der Laufunruhesignale bei der bekannten Vorrichtung insofern problematisch sein, als von einem als Geschwindigkeitssensor für die Kurbelwellenumdrehungen ausgebildeten Tachometer ein analoger Spannungsverlauf erzeugt und anschließend einer Filterung und Differenzierung unterworfen wird. Auf diese Weise soll es gelingen, außerhalb eines gewünschten Frequenzbandes liegende Frequenzen in der Ausgangsspannung des Tachometers einerseits zu dämpfen und andererseits (nämlich durch

ίο die Differenzierwirkung) auf Beschleunigungen oder Verzögerungen zurückgehende Signale zumindest als wünschenswerte Bestandteile des Laufunruhesignals auswerten zu können. Nach Gleichrichtung gelangt dann die weiterverarbeitende, in diesem Sinne ein Maß für die Laufunruhe bildende Spannung einen Vergleicher, dessen anderem Eingang eine feste Schwellenspannung zugeführt wird. Ein Anzeichen für eine vorhandene Laufunruhe der Brennkraftmaschine soll sich immer dann ergeben, wenn aufgrund eines Komparatorausgangssignals die gleichgerichtete Spannung die Schwellenspannung überschreitet Es ist nicht ersichtlich, wie es durch die Ableitung eines solchen Laufunruhesignals gelingen soll, auch auf unterschiedliche Verbrennungsabläufe in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine zurückzuführende Laufunruhemerkmale in die Auswertung mit einzubeziehen, abgesehen davon, daß bei einer solchen analogen Auswertung pro Kurbelwellenumdrehung auftretende Lautunruhe-Zyklen ohnehin nicht erfaßt werden können.

Ferner ist es zur Regelung des Betriebsverhaltens einer Brennkraftmaschine schon vorgeschlagen worden (DE-PS 24 17 187), ein Laufunruhesignal dadurch zu gewinnen, daß Meßzeitintervalle festgelegt werdenderen Dauer der variablen Dauer der Takte des Arbeitsprozesses der Brennkraftmaschine entspricht, daß eine Meßgröße integriert wird, die zumindest dem sich in diesen Meßzeitintervallen ändernden Brennraumdruck entspricht als Größe entsprechend dem mittleren Brennraumdruck, daß diese Größe mit wenigstens einer entsprechend gebildeten, in wenigstens einem nachfolgenden Meßzeitintervall auftretenden Größe unter Bildung einer Differenzgröße als Laufunruhesignal verglichen wird, welches ein Maß für die zylischen Schwankungen des mittleren Brennraumdrucks ist und daß eine sich auf das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine auswirkende Stellgröße in Abhängigkeit von der Abweichung dieses Laufunruhesignals von einem Sollwert verstellt wird, wobei die Stellgröße des Kraftstoff-/Luftverhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten

so Kraftstoff-ZLuftgemisches und/oder die rückgeführte Abgasmenge ist. Im Gegensatz zu der ausschließlich digitalen Erfassung und Auswertung eines Laufunruhesignals erfolgt bei der vorgeschlagenen Regelung die Laufunruhesignal-Gewinnung durch den Einsatz analoger Schaltungsmittel, die einer zyklischen Fortschreitung unterworfen sind.

Um jedoch in die Lage versetzt zu werden, eine Regelung durchzuführen, ist es erforderlich, die an sich meßbare absolute Größe der Laufunruhe auf einen zusätzli-

bo chen Sollweit zu beziehen, um daraus schließlich durch Vergleich ein Signal zu gewinnen, welches zur Regelung des Betriebsverhaltens herangezogen werden kann. Wie weiter vorn schon erwähnt, ist die Gewinnung dieses Sollwertes, also einer Größe, die die noch zulässige

b5 Laufunruhe angibt, nicht unkompliziert, weil der Sollwert selbst wieder eine Funktion der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine, also nicht konstant ist und noch nicht einmal linear von der Drehzahl abhängt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung einer Meßgröße als Maß'für die Annäherung an die Magerlaufgrenze einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem sich die spezielle Schaffung einer auf die Drehzahl bezogenen Sollwertvorgabe erübrigt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß eine von der Verbrennung abhängige dynamische Größe, bevorzugt die Kurbel-Wellenumdrehungsgeschwindigkeit ω während einer Kurbelwellenumdrehung mindestens bei zwei verschiedenen Winkelstellungen derselben gemessen und den gemessenen Größen proportionale Signal-Impulsfolgen Zählermitteln zur Zählung zugeführt werden und eine sich ergebende Zählerstandsdifferenz jeweils nach Zuführung der letzten Impulsfolge unmittelbar als Maß für die Brennkraftmasehinenlaufruhe ausgewertet wird.

Dabei löst die erfindungsgemäße Vorrichtung, ausgehend von dem Oberbegriff des Unteranspruchs 3, diese Aufgabe dadurch, daß einem in Abhängigkeit zürn Verbrennungstakt periodisch bewegbarem Element, vorzugsweise der Kurbelwelle der Brennkraftmaschinen, Zeitmarken zugeordnet sind, die in einem Geber bevorzugt induktiv Gebersignale mit einem von der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω) der Kurbelwelle abhängenden Dauer hervorrufen und daß ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler vorgesehen ist, der für die Zeitdauer eines Gebersignals eine Impulsfolge hoher, jedoch konstanter Frequenz aufwärts und zur Differenzbildung darauf folgend für die Dauer des zweiten Gebersignals (T₂) die Zählimpulsfolge abwärts zählt.

Auf diese Weise gelingt es, die Laufunruhe, die bei Gemischabmagerung auftritt, auf die konstruktionsbedingte Laufunruhe der regelmäßigen ω-Schwankungen zu beziehen, d. h. der Meß- und Auswertevorgang allein stellt unmittelbar einen Ist-Wert-Soll-Wert-Vergleich dar. wobei als Soll-Wert auch unmittelbar die regelmäßige ω-Schwankung selbst bei der jeweiligen Drehzahl verwendet wird, so daß eine drehzahlabhängige Vcrstellung des Soll-Wertes nicht erforderlich ist, da in die Messung automatisch einbezogen. Es wird also die Amplitude der regelmäßigen ω-Schwankung oder der Kurbelwellen-Umdrehungsgeschwindigkeiisschwankung als Vergleichsschwelle zur Ermittlung der unregelmäßigen ω-Schwankung herangezogen. Wird diese Vergleichsschwelle überschritten, so erfolgt die Ausgabe eines Signals, das unmittelbar zur Regelung herangezogen werden kann.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anhand der Figurem im einzelnen näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 den Kurvenverlauf von Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit und Druck im Zylinder über dem Kurbelwellenwinkel bei einer Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine,

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur ^⁰ Gewinnung eines Laufunruhesignals in schematischer Darstellung und

F i g. 3 die Kurvenverläufe sich ändernden Drehmoments und der Laufunruhe-Signalhäufigkeit pro 1000 Umdrehungen über der Luftzahl A für verschiedene ^b5 Drehzahlen.

Auf eine ausführliche Erläuterung der Darstellung der F i g. 1 braucht nicht mehr eingegangen zu werden.

da weiter vorn hierzu schon Angaben gemacht worden sind; das erfindungsgemäße Meßprinzip beruht darauf, daß die Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit ω einmal bestimmt wird dann, wenn sie ihren minimalen Wert erreicht hat, zum anderen wird der maximale Wert, der unmittelbar darauf folgt, ermittelt. Die Ermittlung des minimalen ω-Wertes erfolgt jeweils zu den Zeitpunkten 7Ί in F i g. 1, wobei die Messung selbst über eine bestimmte Zeitdauer vor sich geht, so daß im Grunde während dieses Zeitraumes Ti eine dort herrschende mittlere Minimalgeschwindigkeit und darauf folgend während des Zeitraumes Tj eine dort gegebene Maximalgcschwindigkeit bestimmt wird. Diese beiden Geschwindigkeiten werden miteinander verglichen, wobei, wie ieicht einzusehen isi, im Norrnalbctrieb die Geschwindigkeit im Zeitraum Ti stets größer zu sein hat als im Zeitraum Ti, so daß die Differenz, wenn man U)(Ty) von C)(Ti) abzieht, stets positiv sein muß, also U)(T₁) - I₁J(T₁) > 0.

Bei der Darstellung des Kurvenverlaufs der Kurbelwellengeschwindigkeit ω in Fig. 1 ist noch darauf hinzuweisen, daß das Auftreten der ω-Minima bzw. der ω-Maxima über den Kurbelwellenwinkel gesehen im wesentlichen für eine vorgegebene Drehzahl, aber auch sonst konstant ist, so daß die Phasenlage der Minima und Maxima im Kurvenverlauf der ω-Schwingung bei ungestörtem Betrieb, d. h. bei Auftreten lediglich regelmäßiger «-Schwankungen, konstant ist.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei Abmagerung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff/Luftgemisches und dem dadurch, wie sich empirisch ohne weiteres ergibt, Größerwerden der Laufunruhe die Phasenlage der ω-Kurve gestört wird, so daß sich zum Zeitpunkt Ti, der ebenso wie der Meßzeitpunkt Ti festliegt, ein Geschwindigkeitswert für ω ergibt, der geringer ist als der zum Zeitpunkt Ti gemessene, so daß man mit zunehmender Abmagerung immer häufiger auf negative Werte für die Differenz O)(T₂) — U)(Tx) trifft.

Beim praktischen Ausführungsbeispiel einer Meßvorrichtung, die in F i g. 2 gezeigt ist, wird so vorgegangen, daß der Kurbelwelle 1 einer Brennkraftmaschine zwei Zeitmarken 2 und 3 zugeordnet werden, die in Drehrichtung der Kurbelwelle 1 gesehen, um einen bestimmten Winkel λ (jeweils vom Mittelpunkt der Zeitmarke gesehen) voneinander getrennt sind. Die Zeitmarken 2 und 3 haben eine endliche Ausdehnung, wobei während ihres Vorbeilaufes an einem Geber 4 ein der Umdrehungsgeschwindigkeit in seiner Dauer umgekehrt proportionales Signal von diesem Geber entwickelt wird, welches im rechten oberen Teil der F i g. 2 über der Zeitachse dargestellt ist. Das Signal steht über einem konstanten Kurbelwinkel an und ändert sich daher proprotional —.

Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel kann für die Bildung der Zeitmarken beispielsweise der eine Vielzahl von Zähnen aufweisende Anlasser-Zahnkranz einer Brennkraftmaschine verwendet werden, wobei der Zeitmarke bzw. ihrer geometrischen Ausdehnung über dem Umfang der Kurbelwelle ein fester Bezug zugeordnet ist, beispielsweise kann die Zeitmarke eine Breite von 3 oder mehr Zahnleilungen des Anlasser-Zahnkranzes betragen.

Die Kurbelwelle der Fig.2 dreht sich in Pfeilrichtung; bei Vorbcilauf der Vorderflanke der Zeitmarke 2 cr/eugt der Geber ein »L«-Signal, bei Vorbeilaufen der Rückflanke der Zeätmarke wird ein »0«-Signal erzeugt. Das gleiche geschieht beim Vorbeilauf der Zeitmarke 3 am Geber 4.

Der Geberausgang ist einmal mit dem l'ingang eines bistabilen Speicherelementes 5, beispielsweise eines Flip-Flops, verbunden und zum anderen mit dem einen Eingang eines UND-Gatters 6, dessen anderem Eingang eine Signal-Impulsfolge sehr hoher Frequenz, beispielsweise zwischen 1—2 MHz von einem Generator 7 zugeführt ist. Der Ausgang des UND-Gatters 6 ist mit dem Zähleingang eines Vorwärts-Rückwärts-Zählers 8 verbunden; die beiden Ausgänge des Speicher-Flip-Flops 5 sind so mit dem Vorwärts-Rückwärts-Zähler verbunden, daß je nach Stellung des Speicher-Flip-Flops 5 der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 8 die ihm zugeführte Zählimpulsfoige vom Generator 7 in Aufwärts- oder in Abwärtsrichtung zählt.

Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist im Grunde ohne Schwierigkeiten erkennbar. Beim Vorbeilauf der vorderen Kante der Zeitmarke 2 am Geber 4 wird an dessem Ausgang ein L-Signal erzeugt und bringt das UND-Gatter 6 in seinen durchlässigen Zustand, so daß die Zählimpulsfolge des Generators 7 auf den Vorwärts-Rückwärts-Zähler gelangt und von diesem aufsummieri wird, da die Ausgänge des Speicher-Flip-Flops definitionsgemäß in diesem Falle so geschaltet sind, daß der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 8 zum Aufwärtszählen veranlaßt wird.

Dieser Zählvorgang wird gestoppt bei Vorbeilauf der Rückkante der Zeitmarke 2 am Geber 4; es wird ein weiterer Zählvorgang eingeleitet mit der Vorderkante der Zeitmarke 3, wobei jedoch dieses Mal der Flip-Flop 5 in einem solchen Speicherzustand umgeschaltet ist, daß jeweils zum Zeitpunkt des Vorbeilaufes der Zeitmarke 3 und während der Dauer T2 dieser Zeitmarke der Vorwärts-Rückwärts-Zähler die Zählimpulsfolge des Generators 7 in Rückwärtsrichtung zählt. Das bedeutet mit anderen Worten, daß die während des Zeitraumes T2 in den Vorwärts-Rückwärtszähler 8 einlaufenden Zählimpulse konstanter Frequenz von den Zählimpulsen abgezogen werden, die während des Zeitraumes T\ in den Vorwärts-Rückwärts-Zähler 8 eingezählt worden sind. Da vereinbarungsgemäß und wie aus Fig. t hervorgeht, üblicherweise die Geschwindigkeit zum Zeitpunkt T7 größer ist, läuft die zugeordnete Zeitmarke 3 schneller am Geber 4 vorbei, so daß die Anzahl der in Rückwärtsrichtung eingezählten Impulse an sich geringer sein müßte mit der Folge einer positiven Differenz.

Bei der schon erwähnten, sich durch die Abmagerung des Gemisches ergebenden Phasenverschiebung treten dann hier zum Teil negative Werte auf, die dadurch und im übrigen ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand vom VorA'ärts-Rückwärts-Zähler erkannt werden, daß beim Abwärtszählen nunmehr über die O-Stellung hinaus das höchstwertigste bit (MSB = most significant bit) auf »L« scha'tet

Daraus ergibt sich, daß bei Laufunruhe der Brennkraftmaschine am MSB des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 8 immer häufiger ein »L«-Sjgnal auftritt, welches beispielsweise dadurch ausgewertet werden kann, daß der höchsten Zählstelle des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 8 ein bistabiles Glied 9 nachgeschaltet ist, welches entsprechend dem Ausgangssignal (L oder 0) der höchsten Zählstelle des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 8 ausgangsseitig entweder ebenfalls 0 oder L zeigt; das Ausgangssignal »L« des Speichergliedes 9 gelangt dann auf eine nachgeschaltete Integrierstufe, die je nach Häufigkeit des vorkommenden »L« ein geeignetes analoges Signal bildet, das unmittelbar als Stellsignal verwendet werden kann oder bevorzugt bei einer elektronischen Benzineinspritzung dadurch zur Veränderung nämlich Verlängerung oder Verkürzung der Einspritz-Impulsdauer herangezogen werden kann, daß es in geeigneter Weise der Multiplizierstufe der Benzineinspritzung zu^r> geführt wird.

Die Integrierschaltung ist in der Darstellung der F i g. 2 mit dem Bezugszeichen 10 versehen.

Kernstück der so gebildeten Auswerteschaltung ist der Vorwärts-Rückwärts-Zähler 8, der bei einem praktii⁽i sehen Ausführungsbeispiel durch einen 12stelligen Vorwärts-Rückwärts-Zähler gebildet wurde, dem eine Zählfrequenz von 1 MHz zugeführt wurde.

Der Abstand der beiden Zeitmarken 2 und 3 über den Umfang der Kurbelwelle bestimmt sich selbstverständii lieh durch den Abstand der Minima und Maxima der regelmäßigen Schwankungen der ω- Kurve, wobei, wie F i g. 1 zeigt, das Minima auftritt kurz vor dem oberen Totpunkt, d. h. bei O°-Kurbelwelle, während die Maxima auftreten etwa bei 35° —40°-Kurbelwelle. Der Abstand ■?» der Zeitmarken beträgt daher in F i g. 2 schematisch 45°, wobei die Länge der jeweiligen Zeitmarken, d.h. der Abstand der Vorderkante zur Rückkante bei beiden Zeitmarken selbstverständlich identisch ist, so daß Unterschiede in der Anzahl der. in dem Vorwärts-Rück-2" > wärts-Zähler 8 eingezählten Impulse ausschließlich abhängt von der jeweiligen Momentangeschwindigkeit der Kurbelwelle beim Vorbeilauf der zugeordneten Zeitmarken am Geber 4.

In F i g. 3 ist schließlich noch in einem Diagramm ein-Jd mal aufgetragen (Ordinate auf der linken Seite) die Häufigkeil des Auftretens eines »L«-Signals (entsprechend verstärkter Laufruhc bei Magerbetrieb) über der Luftzahl λ bzw. entsprechend über der Dauer der Benzineinspritz- Impulse f„ zum anderen der Drehmoment verlauf i^r> (rechte Ordinate des Diagramms) ebenfalls über der Lud/.ah I bzw. dem /,-Signal, jeweils für verschiedene Drehzahlen als Parameter. Die Abszisse mit den Luftzahlen λ ist unter der die Zeitdauer der Einspritzimpulse angebenden Achse gezeichnet.

⁴» Wie der Darstellung der F i g. 3 entnommen werden kann, ergibt sich ab einem bestimmten Wert eines mageren Betriebs drehzahlabhängig ein relativ steiler Anstieg in der Häufigkeil des Auftretens des »L«-Signals am MSB des Vorwärts-Rückwärts-Zählers 8 und damit i^r> ein unmittelbar auf einen Sollwert bezogenes Maß für die Magerlaufgrcnze. Diesen Werten und Drehzahlen entsprechen dann die steilen Abfälle der Kurven für das Drehmoment; es ist ja leicht einzusehen, daß bei den bei starkem Magerbetrieb auftretenden Verbrennungsab-^M laufschwankungen und Zündverzügen auch das von der Kurbelwelle noch aufzubringende Drehmoment (wenn man die Drehzahl konstant hält) in Mitleidenschaft gezogen wird.

Über eine geeignete Schaltung wird der Vorwärts- « Rückwärts-Zähler 8 dann noch am Ende der Zeitmarke 3. also nach Ablauf des Zeitraumes T₂ zurückgestellt und so für einen neuen Zählzyklus bei der nächsten Kurbelwellenumdrehung vorbereitet

Wie eingangs schon bemerkt, ist bei der Erfindung w> besonders vorteilhaft, daß automatisch eine Soll-Wertbeziehung hergestellt wird, und mit sehr geringem Aufwand Unruhesignale gewonnen werden können, die die Laufgrenze im Luftüberschußgebiet anzeigt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiet (A > 1), dadurch gekennzeichnet, daß eine von der Verbrennung abhängige dynamische Größe, bevorzugt die Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit (ω) während einer Kurbelwellenumdrehung mindestens bei zwei verschiedenen Winkel-Stellungen derselben gemessen und den gemessenen Größen proportionale Signal-Impulsfolgen Zählermitteln zur Zählung zugeführt werden und eine rieh ergebende Zählerstanddifferenz jeweils nach Zuführung der letzten Impulsfolge unmittelbar als Maß für die Brennkraftmaschinenlaufruhe ausgewertet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalimpulsfolgen einem Vorwärts-Rückwärts-Zähler einmal als Aufwärts-Zählimpulsfolge und einmal als Abwärts-Zählimpulsfolge zur unmittelbaren Zählerstanddifferenzbildung zugeführt werden.

3. Vorrichtung zur Gewinnung einer die Annäherung an eine vorgegebene Magerlaufgrenze angebenden Meßgröße beim Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere zur Regelung des Betriebs der Brennkraftmaschine im Luftüberschußgebiel, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem in Abhängigkeit zum Verbrennungstakt periodisch bewegbarem Element, vorzugsweise der Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine, Zeitmarken (2, 3) zugeordnet sind, die in einem Geber (4) bevorzugt induktiv Gebersignale mit einer von der Umdrehungsgeschwindigkeit (ω) der Kurbelwelle abhängenden Dauer hervorrufen und daß ein Vorwärts-Rückwärts-Zähler (8) vorgesehen ist, der für die Zeitdauer eines Gebersignals eine Impulsfolge hoher, jedoch konstanter Frequenz aufwärts und zur Differenzbildung darauf folgend für die Dauer des zweiten Gebersignals (T₂) die Zählimpulsfolge abwärts zählt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitmarken (2,3) dem Umfang der Kurbelwelle in einem Abstand zugeordnet sind, der dem Abstand der Minima bzw. Maximal der regelmäßigen Schwankungen der Kurbelwellenumdrehungsgeschwindigkeit entspricht und daß die Vorderkante der Zeitmarke (2, 3) jeweils ein den Zählvorgang des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (8) auslösendes und die Rückkante des Gebers ein den Zählvorgang abstoppendes Signal im Geber (4) erzeugt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Gebers (4) einerseits einem die jeweilige Zählrichtung des Vorwärts-Rückwärts-Zählers steuernden bistabilen Kippglied (5) und andererseits einem UND-Gatter (6) zugeführt sind, dessen anderer Eingang an den Ausgang eines die Zählimpulsfolge hoher, konsumier Frequenz erzeugenden Generators (7) angeschlossen ist.

b. Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwürts-Rückwäris-Zähler (8) nach Vorbeilauf der Rückkantc der einem «Maximum zugeordneten Zeitmarke (3) riicksiellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (MSB) der höchsten Zählstufe des Vorwärts-Rückwärts-Zählers (8) mit dem Triggereingang eines nachgeschalieten bistabilen Elements (9) verbunden ist, dem eine Integrierschaltung (10) nachgeschaltet ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierschaltung mit dem Eingang der Multiplizierstufe eines elektronischen Benzineinspritzungssystems zur Veränderung der Einspritzdauer (Anfetten oder Abmagern) verbunden ist.