DE2836068A1 - Beschleunigungsanreicherungsschaltung zur steuerung des luft-brennstoffverhaeltnisses eines brennstoffeinspritzsystems einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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D-8023 München-Pullach. Wisner Sir. 2: Tel. (089) 1 93 30 Ί: Telpx 5ίΊϋ1·1⁷ bros d; Cabies- «Patenlibus» München

Diplom Ingenieure

Ihr Zeichen _χ/ rr_?n . Tag: 17. August 1978

Your rel.: ^VX/ •^J-⁵'°"^A Date:

THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 48075, USA

Beschreibung

Beschleunigungsanreicherungsschaltung zur Steuerung des Luft-Brennstoffverhältnisses eines Brennstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der elektronischen Brennstoffeinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen und speziell eine Brennstoffanreicherungseinrichtung, die während der vom Fahrer induzierten übergänge wirksam wird, um eine Brennstoffeinspritzung entsprechend einer geschlossenen Regelschleife zu erreichen.

Es wurde bereits erkannt, daß auf dem Gebiet der elektronischen Brennstoffeinspritzung ein Bedarf für eine Brennstoffanreicherung während bestimmter Übergangsbedingungen besteht. Die wichtigsten übergänge bzw. Übergangsbetriebsarten sind solche, die vom Fahrer eingeleitet werden und allgemein als Beschleunigung oder Verzögerung bezeichnet werden. Die Fahreigenschaft des Fahrzeugs

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wird nachteilig beeinflußt, wenn das Brennstoffeinspritzsystem nicht die richtige Luft/Brennstoffmischung während dieser Bedingungen vorsieht. Normalerweise sind heutzutage elektronische Steuereinheiten für elektronische Brennstoffeinspritzsysteme mit Hilfsschaltungen verschiedener Typ^n ausgestattet, um die Brennstoffmischung während einer Beschleunigung anzureichern und um die Beschleunigung während der Verzögerungsphasen zu vermindern oder zu beenden.

Allgemein besitzen die Hilfsschaltungen eine Fühlereinrichtung, um festzustellen, daß eine Anreicherung erforderlich wird und um die Menge der Anreicherung zu berechnen und zwar auf der Grundlage der Änderung oder Ä'nderungsfolge irgendeines Parameters wie beispielsweise auf der Grundlage des Ansaugrohrdruckes, der Drosselklappenfläche, der Umdrehungszahl usw. Diese Parameter oder Veränderlichen und Kombinationen derselben bieten direkt eine Möglichkeit die Übergangsbedingungen zu erfassen und deren Größen sind im wesentlichen proportional zu der erforderlichen Anreicherung.

Die Hilfsschaltungen verlängern allgemein die Anreicherungsimpulse oder sorgen für zusätzliche Beschleunigungsanreicherungsimpulse (AE), der zum Grund-Brennstoffimpuls des Brennstoffeinspritzsystems hinzuaddiert wird. Entsprechend dieser Betriebsweise stellt das Hauptbrennstoffeinspritzsystem ein gewünschtes Luft/Brennstoffverhältnis ein, welches für Nichtübergangsbedingungen richtig ist und die Hilfsschaltungen sorgen für die Anreicherung, die für das richtige Luft/Brennstoffverhältnis während einer Übergangsbedingung erforderlich ist.

Obwohl diese Betriebstheorie im großen gesehen richtig ist, da viele HauptbrennstoffSteuersysteme oder Einspritzsysteme ein gewünschtes mittleres Luft/Brennstoffverhältnis vorsehen, ist diese Betriebstheorie im kleinen gesehen für Systeme mit geschlossener Schleife bzw. Regelschleife nicht mehr gültig. Diese Systeme enthalten Mittel, um eine Korrektur in Richtung des gewünschten Luft/ Brennstoffverhältnisses vorzunehmen oder in Richtung zum Betriebspunkt vorzunehmen und sie laufen diesem Wert ständig nach. Es sei jedoch dabei darauf hingewiesen, daß bei den modernen integralen Regeleinrichtungen entsprechend einer geschlossenen Regelschleife der Hauptabschnitt des Betriebes des Systems nicht genau auf dem gewünschten Verhältnis liegt. Bei irgendeinem Zeitpunkt kann das Luft/Brennstoffverhältnis näher oder weniger nahe am gewünschten Wert liegen und es ist lediglich die Summenbildung oder der Mittel-

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wert der momentanen Meßgrößen, durch die ein gewünschtes Luft/ Brennstoffverhältnis hervorgerufen wird.

Es läßt sich somit erkennen, daß dann, wenn die Hilfsschaltung eine Beschleunigungsanreicherung lediglich auf der Grundlage der Übergangs-Variablen vorsieht, wenn eine zusätzliche Einspritzung

erfolgt oder die Grundimpulsbreite während der Luft/Brennstoffveroder fett hältnisse verlängert wird, die reicly sind, die Kombination dann zu reich oder angereichert wird und umgekehrt, wenn Impulse eingespeist werden oder die Impulsbreite während eines mageren Gemisches verändert wird, die Kombination dann nicht ausreichend bzw. defekt ist. Diese Unterschiede zwischen einem idealen Ansprechverhalten und dem tatsächlichen Ansprechverhalten des Luft/Brennstoff Verhältnisses führt dazu, daß bei länger dauernden Beschleunigungen die Mittelwertbildung nachteilig ist und zwar auf Kosten eines gleichmäßigen und momentanen beschleunigens.

Wenn darüber hinaus die tatsächlichen Betriebsbedingungen der Maschine nicht in Betracht gezogen werden, speziell dann, wenn bei einigen Systemen die Steuerung bzw. Regelung entsprechend einer geschlossenen Schleife während der Übergangsbedingungen ausgeschaltet wird, kann es vorkommen, daß das System sehr weit entfernt von dem gewünschten Betriebspunkt arbeitet, so daß die Abgase beträchtlich ansteigen oder die zuvor erwähnten Fahreigenschaftsprobleme entstehen. Die Integral-Regeleinrichtungen entsprechend einer geschlossenen Schleife kehren nach einer bestimmten Integrationsfolge auf den gewünschten Betriebspunkt zurück und zwar nach Beendigung des Übergangs, es ergibt sich jedoch, daß je weiter der übergang das System vom gewünschten Punkt wegbewegt hat, die Rückkehr auf diesen Punkt um so langer dauert. Bei einem System, welches auf der reichen oder fetten Seite arbeitet, wobei der Integral-Regler in der Anreicherungsrichtung läuft, verschiebt eine Beschleunigungsanreicherung bzw. Übergangsbetrieb die gesamte Betriebsweise noch wesentlich weiter vom gewünschten Punkt weg.

Es läßt sich daher ein verbessertes Verfahren dort realisieren, wo die Beschleunigungsanreicherung nicht nur eine Funktion der Parameter ist, die direkt aufgrund der vom Fahrer induzierten Übergangsbetriebsbedingungen geändert werden, sondern auch eine Funktion der momentanen Betriebsbedingung der Maschine ist. Eine Veränderung der Beschleunigungsanreicherung zur Erhöhung des Anrei-

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cherungswertes während eines Betriebes der Maschine auf der magerer, Seite und eine Verminderung der Anreicherungsgröße während des Betriebes der Maschine auf der reichen oder fetten Seite führt zu einem System, welches näher an dem idealen System liegt.

Eines der vorteilhafteren Typen von integralen ,Reglersystemen mit geschlossener Schleife nach dem Stand der Technik verwendet einen Sauerstoffühler, um ein reiches oder fettes oder ein mageres Gemisch des Luft/Brennstoffverhältnisses durch Feststellen des Sauerstoffgehaltes in den Abgasen festzustellen. Diese Systeme arbeiten gewöhnlich auf einem mittleren Luft/Brennstoffverhältnis, welches auf dem stöchiometrischen Wert oder leicht von diesem versetzt liegt. Ein Beschleunigungsanreicherungssystem, welches gegenüber dem momentanen Luft/Brennstoffverhältnis empfindlich ist, trägt dazu bei die Abgaswerte dieser Systeme zu erhalten.

Ein weiterer vorteilhafterer Typ eines Integralreglers mit geschlossener Schleife arbeitet mit einer Mischung, die so mager ist, daß die Maschine gerade anfängt in einen rauhen oder unrunden Lauf zu gelangen. Die Rauhigkeitsschwelle oder das mittlere Luft/Brennstoffverhältnis bzw. Betriebspunkt für dieses System wird durch die Fahreigenschaftskriterien des Kraftfahrzeugs eingestellt und weiter muß die Beschleunigungsanreicherung für Übergangsbedingungen derart beschaffen sein, daß dieser Punkt beibehalten wird. Eine Beschleunigungsanreicherungseinrichtung, die auf das momentane Luft/ Brennstoffverhältnis anspricht ist daher für diesen Systemtyp wichtiger, da jegliche Auslenkung für irgendeine Zeitdauer auf die magere Seite des Schwellenwertes unmittelbar vom Fahrer des Fahrzeugs als Ruckbewegungen, rauhe Fahreigenschaft oder selbst als Aussetzer empfunden werden. Auslenkungen auf die reiche oder fette Seite für irgendeinen Zeitraum verschlechtert jedoch eines der Hauptziele des Systems und zwar die Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Brennstoffes.

Durch die vorliegende Erfindung wird somit eine Beschleunigungsanreicherungseinrichtung für Brennstoffeinspritzsysteme entsprechend einer geschlossenen Regelschleife geschaffen. Die Anreicherung wird in proportionaler Weise als Funktion der Kombination eine Änderung in einer vom Fahrer induzierten Variablen und einer Variablen erzeugt, die kennzeichnend für das momentane Luft/Brennstoffverhältnis bei dem herrschenden Betriebszustand der Maschine ist.

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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zur BeschleunigungGaureicherung «ine Einrichtung zur Abtastung der Drosselklappenstellung zur Anwendung rebracht, um die iinderun,osfolge des Droeselklappenv;inkels aufgrund der von; Fahrer induzierten Übergangsbedingungen festzustellen. Die Änderungsfolge des Drosselklappenwinkels ist nicht nur direkt proportional nur Größe der Beschleunigungsanreicherung, die von dem Fahrer gewünscht wird, sondern sie ist auch eine Vorausanzeige einer beginnenden Beschleunigung und daher eine primäre Wiedergabe oder Anzeige eines Anreicherungsbedarfes. Durch Erfassen der Änderungsfolge des Drosselklappenwinkels als eine vom Fahrer induzierte variable Größe, spricht das System sehr schnell und weich auf Übergangsbedingungen an. Die Drosselklappen-Fühlereinrichtung erzeugt ein Drosselklappensignal, welches proportional zur festgestellten Änderungsfolge ist, deren Größe das Ausmaß der Anreicherung angibt oder das Ausmaß der vom Fahrer gewünschten Beschleunigung.

Die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung enthält ferner eine Fühlereinrichtung, um den Rauhigkeitsparameter eines integralen Rauhigkeits-Reglers entsprechend einer geschlossenen Regelschleife zu erfassen. Diese Rauhigkeitsvariable, deren Größe die integrale Auslenkung in die fette oder reiche Gemischrichtung und die magere Seite einer Rauhigkeitsschwelle angibt, stellt eine Anzeige des momentanen Luft/Brennstoffverhältnisses der im Betrieb befindlichen Maschine dar. Die Fühlereinrichtung erzeugt ein Rauhigkeitssignal, welches zur festgestellten Rauhigkeit proportional ist, deren Größe somit das momentane Luft/Brennstoffverhältnis der Maschine angibt.

Das Rauhigkeitssignal oder das momentane A/F Verhältnis und das Drosselklappensignal oder die vom Fahrer induzierte variable Größe werden in einer kombinierten Schaltungsanordnung verbunden, die in einer Beschleunigungsanreicherungsschaltung enthalten ist, um dadurch eine Erhöhung des Ausmaßes der Beschleunigungsanreicherung für magere Auslenkungen des A/F Verhältnisses vom gewünschten Betriebspunkt vorzusehen und um das Ausmaß der Beschleunigungsanreicherung für Auslenkungen in die reiche oder fette Gemischrichtung des A/F Verhältnisses vom gewünschten Betriebspunkt zu vermindern. Die Kombinationsschaltungsanordnung erzeugt dann ein AE Signal, welches von der vom Fahrer induzierten variablen Größe abhängig ist und ebenso von dem momentanen Betriebszustand der Maschine ab-

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hängig ist. Die Beschleimigungsanreieherungsschaltung spricht auf das Be^chleunigungsanreicherungssignal an und sorgt für eine Brennstof fanreicherung, die zu dem Signal proportional ist, wenn eine Beschleunigung festgestellt wurde.

Es ist somit Aufgabe der· Erfindung eine proportionale Beschleunigangsanreicherung für einet» integralen Regler entsprechend einer geschlossenen Regelschleife einea Brennstoffeinspritzsystems vorzusehen, die von einer ÜbergangsbedInnung oei der Steuerung der Maschine abhängig ist und obur.jo von den laoi.ientanen Betriebsbedingungen der Maschine abhängig ist.

Auch soll durch die Erfindung eine Bo^chieuuigungsanreiche;ungseinrichtung geschaffen werden, die in Abhängigkeit von dem momentanen Luft/Brennstoff verhältnis der¹ [lasch ine arbeitet.

Erfindungsgemäß soll die BeschleunigUiigsanreicherung proportional zur Ä'nderungsfolge oder Geschwindigkeit des Drosselklappenwinkels erfolgen, um die vom Fahrer induzierten übergangsbedingungen festzustellen bzw. vorauszubest immen, :".) daii dadurch das Ansprechverhalten des Systems vereinfacht und tusehleunigt wird.

Im Rahmen dieser Aufgabe soll durch die Erfindung auch eine Beschleunigungsanreicherung realisiert werden, die von einer Funktion eines Rauhigkeitsparameters abhängig ist, um dadurch das momentane Luft/Brennstoffverhältnis anzuzeigen.

Auch ist es Ziel dsr Erfindung die Fahreigenschaften des Fahrzeugs zu verbessern, welches ein Brennstoff'einspritzsystem mit einem integralen Rauhigkeitsregler entsprechend einer geschlossenen Regelschleife verwendet und zwar v/ährend der vom Fahrer eingeleiteten übergangsbedingungen.

Dabei soll jedoch durch die Erfindung eine Beschleunigungsanreicherung im Sinne einer verbesserten Fahreigenschaft des Fahrzeugs für ein Rauhigkeitssystem entsprechend einer geschlossenen Regelschleife v/ährend der vom Fahrer induzierten Übergangsbed Lngiingen ohne eine Verschlechterung der Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Brennstoffverbrauchs realisiert werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführtingsbei jp Lelen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es ^e igen: Figur 1 ein Systemblockschaltbild eines Brennstoffeinspritzsystems mit integralem Regelverhalten bzw. einem Betrieb entsprechend einer geschlossenen Regelschleife, v/elches auf den

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•iauhigkeitswert einer iiro.-.L.kr.iftmaschine anspricht und welche ■3ine BesciiIeimigungsanr^Lchtif'.u.gseinrichtuiig mit den Merkmale nach der Erfindung entifl Lc ;

Figur 2 eine teilweise L. :".chriitt gehaLtetie scheüiati jcho L'ar·- J5teLlung einer elektrantsehen Brennstoffeinspritzvorrichturn; -Ji na ξ Brennstof fsuouer:jysto::ij entsprechend einer gesch Lu j joi-n Schleife, welches Ln Figur· I veransch-uilicht ist;

Figur 3 ein derai L Liert-jr α LektTischet¹ Stromlaufplan t.-i L fc der [ntea;ral-Raahigkoiti.-t'-.j_;";t Lsv.:hLeife für das Brennstof f Steuer yctem nach Figur 1;

Figur h ein detaiLLiertor .-■jLtrisotier¹ SchaltpLan i.iLt ύ,-.v bj.~ .sclileuiiigungoanre ichtirm.. ■.··.:» inr Lchturijr für das Brennotof t\;tU^-J ijystem nach Figur 1 ; ut,d

Figuren 5 a-d Viel Leu f jrnton der verteil iedenen Signale, dLo Lu L'retmatof f Steuersystem bz'.-i. F.! 'iSfjri tzsystem nach Figur 1 au t'-treten.

Figur 1 zeigt eine Brennkr-iftr'iaschirie ICj, die eine Brennstoffeitispr'itiieinrichtung 11 enfchilLt, die ο ine Brennstoffströmung in einer¹ iiteuerbaren V/eise abgeben kann und daher ein gewünschtes Verhältnis zur¹ Luftströmung aufrechterhalten werden kann. Die Brennstoff- Q itiijpr itzeinr ichtung 11 iüt allgemein in geeigneter V/ei.äe ho aufgeführt, daß sich das Luft/t reunstof fverhältnis in Abhängigkeit· von unterschiedlichen Impulsbreiten eines Luft/Brennstoffreglers 22 verändern läßt, der über eine Hauptleitung 13 angeschlossen ist.

Der Luft/Brennstoffregler 22 kann von bekanntem Typ sein, um die Länge der BrennstoffeinsprLtzperiode zu steuern und zwar unter Verwendung eines oder mehrerer Maschinenparameter, um entweder den Punkt zu verändern, bei welchem die Einspritzperiode beginnt oder um den Punkt zu verändern, bei weLchem diese Einspritzneriode endet, Der Luft/Brennstoffregler 22 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält eine Generatoreinrichtung zur Erzeugung einer ImpulsfoLge, die von dem in der U.S. Patentschrift 3 734 068 er Läuterten Typ sein kann.

Wie mir im einzelnen in der erwähnten U.S. Patentschrift erläutert ist, erzeugt der Luft/Brennstoffregler 22 eine Impulsfolge von speziell geformten Spannungszeitsignalen vs, wobei jeder Impuls einen speziell geformten Anfangsabschnitt zur Festlegung des An-

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fanes jeder Einspritzperiode in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine und einen konstant abfallenden rampenfcrmigen Abschnitt für die Beendigung jedes Einsprit ziir.pulsos aufweist, wenn der Rarav.Oiiabschnitt einen bestimmten Bezugswert durchläuft oder schneidet, der auf die Luftströmung bezogen ist.

Uk₁ eine derartige von der Luftströmung und der Drehzahl abhängige Information zu empfangen, ist der Luft/Brennstoffregler 22 über eine Leitung 15 an einen Fühler 17 angeschlossen, der die Luftströmung oder einen auf diese bezogenen Parameter abtastet wie beispielsweise den Luftdruck im Ansaugrohr. Weiter ist der Luft/Brennst off regler 22 elektrisch mit einem Drehzahlfühler oder Tachometer 12 über eine Leitung 19 angeschlossen, um einen weiteren Parameter als Eingangsgröße für den Luft/Brennstoffregler über eine Leitung 15 vorzusehen. Der Drehzahlfühler 12 enthalt ein gezahntes Tachometerrad, welches in geeigneter Weise an ein von der Kurbelwelle angetriebenes Teil (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 10 angeschlossen ist wie beispielsweise ein Schwungrad, ein Ringzahnrad oder Riemenscheibe. Auch können weitere geeignete Parameter der in Betrieb befindlichen Maschine abgetastet und in dieser Weise verwendet werden.

Unter Verwendung der Drehzahl der Maschine und der Luftströmung arbeitet der Luft/Brennstoffregler 22 derart, daß er die Dauer der Impulseinspritzperiode abändert, so daß ein gewünschtes Verhältnis bzw. Beziehung zwischen der Luftströmung und der Brennstoffströmung aufrechterhalten wird, wobei diese gewünschte Beziehung sich von einem Luft/Brennstoffverhältnis von 9:1 während Kaltstartbedingungen der Maschine auf ein leicht oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses liegendes Verhältnis von 14,8:1 nach vollständig warmgelaufener Maschine ändern kann. Es läßt sich erkennen, daß niedrigere oder höhere Luft/Brennstoffverhältnisse je nach Anforderung verwendet werden können.

Figur 2 zeigt teilweise schematisch in weggebrochener Darstellung gehaltene Einspritzvorrichtung AO, die eine von vielen Einspritzvorrichtungen sein kann und bei der Brennstoffeinspritzeinrichtung 11 zur Anwendung gelangt und durch die variable Impulsbreite des Luft/Brennstoffreglers 22 gesteuert wird. Die Brennstoffeinspritzvorrichtung 40 besteht aus einem elektromagnetischen bzw. Solenoidventil und ist über eine Gewindeverbindung in dem

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Einlaßansaugrohr 44 der Maschine 10 an einem nach oben herausragenden Vorsprung befestigt. Die Einspritzvorrichtung 40 empfängt Brennstoff von einem Brennstofftank 51, der als Reservoir dient und zwar über eine Filteröffnung 55 und eine Brennstoffleitung 53, die fortwährend durch eine Pumpe 50 unter Druck gesetzt wird und eine Rezirkulierströmung aufweist.

Durch diese fortwährende Strömung wird somit eine Brennstoffversorgung oder Quelle für die Einspritzung vorgesehen, wenn die Vorrichtung 40 mit Hilfe eines der Einspritzleitungen 13 erregt wird. Ein Impuls mit veränderbarer Länge auf der Einspritzleitung 13 führt zu einem Öffnen des magnetisch betätigten Ventils und führt auch zu einem feinen Sprühstrahl aus Brennstoff in das Einlaßansaugrohr 44, welches auch eine öffnung 41 aufweist, die mit dem Drosselkörper strömungsmäßig in Verbindung steht, um die mit dem eingespritzten Brennstoff zu vermischende Luft einzusaugen. Diese Einspritzung erfolgt natürlich synchron mit dem Öffnen oder kurz vor dem Öffnen des Einlaßventils 46 während des abwärts verlaufenden Hubes eines Kolbens 47 der Maschine 10. Die Luft/Brennstoffmischung wird dann in den Kopfabschnitt der Verbrennungskammer 48 eingesaugt, in welcher sie in der herkömmlichen Weise verbrannt und danach ausgestoßen wird.

Die gezeigte Brennstoffeinspritzeinrichtung 11 umfaßt gewöhnlich mehrere Einspritzvorrichtungen 40 und zwar allgemein eine pro Zylinder, wobei eine Achtzylindermaschine zwei sich abwechselnde Sätze von vier Einspritzvorrichtungen enthält. Während des normalen Betriebes werden alle Einspritzvorrichtungen jeder Bank oder Gruppe synchron gezündet und es werden somit zwei in Phase liegende Impulsfolgen mit den veränderbaren Impulsbreiten von dem Luft/Brennstoffregler 22 vorgesehen, um den Brennstoff in die Maschine 10 einzuspritzen.

Das in Figur 1 veranschaulichte Steuer- oder Regelsystem enthält auch eine Rauhigkeits-Regelschleife, durch die dem Luft/Brennstoffregler 22 eine Luft/Brennstoffverhältnisänderungs-Befehlsgröße über eine Leitung 21 zugeführt wird, wodurch normalerweise die Brennstof feinspritzperiode verkürzt wird, so daß das Luft/Brennstoffverhältnis vergrößert wird, bis die Maschine auf einem Grenzwert vorgespannt ist, bei welchem das Gemisch so mager ist, daß die Maschine gerade unrund bzw. rauh zu laufen anfängt. Die Rauhigkeits-

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Regelschleife spricht dann auf diese drohende oder bevorstehende Rauhigkeit durch eine momentane Verminderung des Luft/Brennstoffverhältnis-Änderungsbefehls an und reichert somit das Luft/Brennstoff verhältnis an. Eine derartige Luft/Brennstoffverhältnisänderungsbefehlsgröße erhöht somit die Brennstoffeinspritzperiode indem der Rampenabschnitt der vom Regler erfolgten Impulsfolge die Bezugsspannung später schneidet, was entweder durch Verminderung der Steigung des rampenförmigen Abschnittes erreicht werden kann und/oder durch erhöhen der Bezugsspannung, wobei für Abnahmen der Brennstoffeinspritzperioden der umgekehrte Betrieb erfolgt.

Die Rauhigkeits-Regelschleife umfaßt im Prinzip den Drehzahlfühler 12, der elektrisch mit einem Filter verbunden ist, die Differenzierstufe 14, die das Tachometersignal in eine Rauhigkeitsspannung umformt, die als Eingangsgröße einem Vollweg-Gleichrichter 16 zugeführt wird, damit sie dann später zu einer Vergleichsstufe 18 übertragen werden kann. Die Vergleichsstufe 18 empfängt von einer Schwellenwerteinrichtung 23 eine Eingangsgröße und ist mit einer Integrierstufe 20 verbunden, deren Ausgangsgröße den Luft/ Brennstoffregler 22 durch die Verhältnisänderungsbefehlsgröße steuert. Der Drehzahlfühler 12 und die Filter-Differenzierstufe 14 arbeiten zusammen und bilden einen Rauhigkeitsfühler. Wenn das Rauhigkeitssignal niedriger liegt als der Schwellenwert, so erzeugt die Vergleichsstufe eine Ausgangsgröße mit entgegengesetzter Polarität oder einem unterschiedlichen Wert. Das Vergleichssignal gelangt zur Integrierstufe 20, die eine Integral-Rampenspannung für die Werte erzeugt und somit ein Luft/Brennstof fverhältnis-A'nderungsbefehlssignal erzeugt, welches zum Luft/Brennstoffregler 22 gelangt. Diese Integral-Befehlsgröße veranlaßt den Regler entweder kontinuierlich die Periode des Brennstoffeinspritzimpulses zu verkürzen und dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis in Richtung auf den mageren Grenzwert oder Grenze hin zu vergrößern und zwar solange die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 18 eine erste Polarität besitzt, oder die Periode des Einspritzimpulses zu vergrößern, um das Luft/Brennstoffverhältnis vom mageren Grenzwert weg zu vermindern solange die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe die andere Polarität besitzt.

Die Größe des Schwellenbezugswertes, der der Vergleichsstufe zugeführt wird, wird so ausgewählt, daß er dem Wert der Maschinen-

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rauhigkeit entspricht, bei welchem die Luft/Brennstoffmischung so mager als möglich gemacht wurde und zwar entsprechend dem Punkt, bei welchem die Bildung von Abgasbestandteilen wie HC und CO minimal gehalten wird, ohne daß dadurch jedoch die Fahreigenschaft des bestimmten Fahrzeugs unannehmbar wird. Um diesen Kompromiß zwischen der Fahreigenschaft des Fahrzeugs und der Steuerung der Abgase zu erreichen, kann die Einstellung der Rauhigkeitsschwelle von einer Maschine zur anderen schwanken.

Es wurde somit ein Integralregler mit geschlossener Regelschleife beschrieben, der auf einen Parameter oder auf eine Veränderliche anspricht, die auf das momentane Luft/Brennstoffverhältnis bezogen ist. Es sei hervorgehoben, daß auch andere Variable als der Rauhigkeitswert verwendet werden können, um den Grund-Brennstoffimpuls zu verlängern oder zu verkürzen und zwar im Sinne einer geschlossenen Regelschleife für den Luft/Brennstoffregler 22. Beispielsweise arbeitet ein Sauerstoffühlersystem entsprechend einer geschlossenen Schleife ähnlich, wenn ein stöcniometrischer Betriebspunkt (oder ein nahe bei diesem gelegener Punkt) als Mittelwert des Luft/Brennstoffverhältnisses durch ein integrales Regelsignal vorgesehen wird. Der Mittelwert-Betriebspunkt des Rauhigkeitsreglers spricht in ähnlicher Meise dem Schwellenwert, der durch die Einstellungen der Schwellenwerteinrichtung 23 eingestellt wird. Daher lassen sich verschiedene integrale Regler mit geschlossener Regelschleife, die auf irgendeine Veränderliche ansprechen, die das momentane Luft/ Brennstoffverhältnis angibt, im Sinne der vorliegenden Erfindung verwenden.

Das Brennstoffeinspritzsystem enthält auch eine Beschleunigungsanreicherungseinrichtung 5, die auf Übergangsbedingungen, welche vom Fahrer eingeleitet wurden, anspricht, wie beispielsweise eine Drosselklappenstellungs-Beschleunigung bei gleichzeitiger Abwandlung durch eine Variable der Rauhigkeitsregelschleife, wie dies zuvor erläutert wurde. Die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung 5 umfaßt zum Teil einen Drosselklappenfühler 24, der ein die Stellung oder Änderung des Drosselklappenwinkels der Maschine 10 wiedergebendes elektrisches Ausgangssignal erzeugt. Der Drosselklappenstellungsfühler 24 kann aus einem Potentiometer oder einer ähnlichen Einrichtung bestehen, durch welches eine Spannung vorgesehen

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wird, Vielehe die Stellung der Drosselklappe widergibt. Dieses Drosselklappen-Winkelsignal stellt eine Voranzeige der vom Fahrer eingeleiteten Übergangsbedingungen dar, die durch Bewegungen des Gaspedals 27 erzeugt werden, um eine Beschleunigungs/Verzögerungsinforraation entsprechend diesen Bedingungen vorzusehen. Die Maschine 10 benötigt eine erhöhte Brennstoffmenge, um eine Anpassung an die erhöhte Luftströmung vornehmen zu können, die durch das Öffnen der Drosselklappe hervorgerufen wird und zwar im wesentlichen direkt proportional zur Änderungsfolge der Fläche, die der Luftströmung durch die Drosselklappe entgegengesetzt wird. Der Drosselklappenwinkel stellt somit eine der besseren verwertbaren Variablen dar, die sich mit der vom Fahrer eingeleiteten Beschleunigungsbedingung oder Übergangsbedingungen ändert, obwohl auch andere Variable verwendet werden können.

Das Signal des Fühlers 24 gelangt dann zu einer übertragungsfunktionsschaltung 26, durch die das Signal differenziert und abgewandelt wird indem eine Verzögerung eingeführt wird, die im wesentlichen gleich ist einer Systemverzögerung bzw. Nacheilung, wie dies noch im folgenden näher erläutert werden soll. Dieses abgewandelte Drosselklappensignal gelangt dann zu einem proportionalen Vervielfacher 30 und wird in diesem mit einem Signal aus einer Teilerstufe 28 gemischt. Die Teilerstufe 28 erhält eine Eingangsgröße von der Rauhigkeits-Regelschleife über die Leitung 21, die_, wenn die Eingangsgröße durch eine Konstante K geteilt und mit dem modifizierten Signal aus der übertragungsfunktionsschaltung 26 gemischt wurde, eine Ausgangsgröße erzeugt, welche die erforderliche Beschleunigungsanreicherung angibt, wobei diese Ausgangsgröße zu einem spannungsgesteuerten Oszillator 32 über eine Anreicherungssteuerleitung 31 gelangt.

Im Betrieb empfängt die Teilerstufe 28 ein Eingangssignal von der Rauhigkeits-Regelschleife, welches proportional zur Größe der Rauhigkeit oder zum momentanen Luft/Brennstoffverhältnis der Maschine ist. Dieses Signal kann an vielen Stellen in der Rauhigkeits-Regelschleife abgegriffen werden beispielsweise am Ausgang der Filterdifferenzierstufe 14 oder der Vergleichsstufe 18. Weiter sind Prozeß-Signale, welche die Rauhigkeit der Maschine oder die Rauhigkeitkorrektur angeben, am Ausgang der Integrierstufe 20 oder am Ausgang des Luft/Brennstoffreglers 22 verfügbar.

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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird die Ausgangsgröße der Integrierstufe 20 gewählt, die aus einer positiv verlaufenden oder negativ verlaufenden rampenförraigen Spannung verläuft und zwar aufgrund der Einfachheit, mit welcher dieses Signal später verarbeitet werden kann. Dieses Signal wird dann als Divisor einer Proportionalitätskonstanten K verwendet, wobei der Quotient als Ausgangsgröße zur Multiplizierschaltung bzw. Vervielfacher 30 gelangt. Dadurch erhält man ein Signal, welches umgekehrt proportional zum tatsächlichen Ausmaß der Rauhigkeit in der Regelschleife und dem momentanen Luft/Brennstoffverhältnis des Systems ist. Wenn beispielsweise die Rauhigkeitskorrektur groß ist, ist die Ausgangsgröße der Teürstufe relativ klein und umgekehrt, wenn die Rauhigkeitskorrektur klein ist, ist die Ausgangsgröße der Teilerstufe relativ groß.

Die Ausgangsgröße der Teilerstufe 28 und die Ausgangsgröße der Ubertragungsfunktionsschaltung 26 werden in dem Proportional-Vervielfacher 30 gemischt, um ein Ausgangssignal zu erhalten, welches von diesen zwei Parametern abhängig ist. Wenn somit ein Drosselsignal von dem Drosselwinkel-Fühler 2k vorhanden ist, welches angibt, daß das Luft/Brennstoffverhältnis für eine Beschleunigung angereichert werden soll, wird dieses Signal durch das Rauhigkeitssignal abgeändert, so daß eine noch weitere Anreicherung stattfindet, wenn die Maschine in einem rauhen Zustand oder auf einem mageren Luft/Brennstoffwert arbeitet als wenn die Maschine im fetten Bereich oder Zustand des Luft/Brennstoffgemisches laufen würde. Dieses Anreicherungssignal wird dann auf der Anreicherungssteuerleitung 31 übertragen und hängt von den beiden Parametern entsprechend dem Rauhigkeitswert und dem Drosselklappenwinkel ab, setzt einen spannungsgesteuerten Oszillator VCO 32 in Bereitschaft, der dann die Frequenz in Abhängigkeit von der Größe der Eingangsspannung über die Steuerleitung 31 ändert.

In bevorzugter Weise wird die Ausgangsgröße des VCO 32 mit den Haupt- oder Grundbrennstoffeinspritzimpulsen in dem Luft/Brennstoffregler 22 gemischt und zwar für jede Einspritzzeit, um eine größere Anzahl von Impulsen oder eine geringere Anzahl einzugeben, was von der vom VCO erzeugten Frequenz abhängig ist.

Der VCO 32 liefert an den Luft/Brennstoffregler über die Beschleunigungsanreicherungsleitungen AE1, AE2 zwei Gruppen von ver-

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änderlichen Frequenzimpulsen. Die zwei Gruppen sind in Phase, um eine Beschleunigungsanreicherung den zwei Sätzen von vier Einspritzvorrichtungen der Achtzylindermaschine zukommen zu lassen, wenn der Luf t/Brennstoff regler zx^ischen den zwei Sätzen umschaltet, itfie dies an früherer Stelle beschrieben wurde. Alternativ kann auch die veränderliche Ausgangsfrequenz des VCO 32 dazu verwendet werden, die Grund-Luft/Brennstoffimpulsbreite des Reglers 22 zu dehnen oder zu verlängern.

Die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung kann einfacher verstanden und erläutert werden, indem man die Wellenformdiagramme der Figuren 5a bis 5d zu Hilfe nimmt. Die Figur 5d veranschaulicht auf welche Weise die Frequenz des VCO 32 für Änderungen in der Fläche der Drosselklappe erfindungsgemäß geändert wird. Die Grundeinstellung oder Eichung zeigt, daß zunehmende Änderungsfolgen oder Geschwindigkeiten des Drosselklappenwinkels, die erste Ableitung der Drosselklappenstellung zu der Erzeugung höherer Frequenzen führt, die in mehrere Beschleunigungseinspritzimpulse umgesetzt werden, welche mit den regulären oder Grund-Luft/Brennstoffeinspritzimpulsen des Luft/Brennstoffreglers 22 gemischt werden. Eine lineare Kurve ist ebenfalls gezeigt und die Steigung dieser Kurve kann für unterschiedliche Anwendungsfälle eingestellt werden. Es können darüber hinaus auch komplexere Grundeich-Kurven verwendet werden, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Diese Grund-Eichkurve oder Einstellkurve des VCO 32 x%^Tird in das Gebiet zwischen die Grundeinstellung oder Eichung und die obere Kurve zu höheren Frequenzen bei allen Änderungen der Drosselklappenfläche verschoben, wenn die Maschine in einem relativen mageren Zustand läuft und wird in das Gebiet zwischen die Grundeinstellung oder Eichung und untere Kurve zu niedrigeren Frequenzen hin verschoben, wenn die Maschine in einem relativ reichen oder fetten Zustand läuft. Es läßt sich erkennen, daß die vorgenommene Beschleunigungsanreicherung durch den momentanen Betriebszustand der Maschine im Sinne der Erfindung abgeändert wird.

Figur 5a zeigt allgemein Änderungen in der Länge des Brennstoffeinspritzimpulses aufgrund der Rauhigkeit in der Regelschleife, wie sich dies anhand der Zeitperiode T. erkennen läßt. Die Zeitperioden T₁-T, stellen Einspritzzeiten für das System dar und die Impulsbreiten wurden relativ zu diesen übertrieben dargestellt, um

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die Betriebsweise zu verdeutlichen. Der Grundeinstell-Brennstoffimpuls (gestrichelte Linie) kann abgeändert oder durch die Rauhigkeitsregelschleife verkürzt werden und zwar bis zu dem vollen mageren Bereich, so daß die Maschine rauh oder unrund läuft, wie dies
durch die ausgezogene Linie angezeigt ist. Die Zeitperioden T„ bis Tg zeigen sich ändernde Größen der Rauhigkeit, wenn sich die ausgezogene Linie zwischen dem Rauhigkeits-Schwellenwert und dem Grundeinstellwert oder Eichwert entsprechend der vollen Breite für den
Brennstoff/Luftregler 22 bewegt.

Die Frequenz des Nachlaufs oder Suchvorganges hängt von der Indikationsfolge und den Zeitkonstanten des Systems ab und das mittlere Luft/Brennstoffverhältni:; stellt den Schwellenwert dar. Mager und fett bedeutet in diesem Sinn natürlich Werte des Luft/Brennstof fverhältnisses auf einer Seite des Schwellenwertes und bedeutet nicht notwendigerweise die Lamdazahlen, wenn nicht der gewünschte
Betriebspunkt der Stöchiometrische Punkt ist.

Figur 5b zeigt die Ausgangsspannung der Integrierstufe 20 auf
einem Minimum während T₁, was bedeutet, daß das Luft/Brennstoffverhältnis auf seinem maximalen Magerheitsgrad angelangt ist und dann allmählich reicher oder fetter wird und zwar in Beziehung zur Zeit aufgrund der Integralsteuerung der Rauhigkeitsregelschleife bis zu einer Stelle T_fi an welcher die Maschine erneut anfängt in dem satten oder fetten Bereich zu laufen. Der Punkt T, veranschaulicht wo die Vergleichsstufe 18 von dem einen Wert auf den anderen umschaltet. Danach erzeugt die Integrierstufe 20 eine negativ verlaufende rampenförmige Spannung, bis der Schwellenwert erneut festgestellt
wird.

Figur 5c veranschaulicht die Beschleunigungsanreicherungsfrequenzänderung des VCO in Beziehung zur Integratorspannung, die in
Figur 5b gezeigt ist. Ein Beschleunigungssignal wurde zwischen den Zeitperioden T₁ und Tp an der Stelle A festgestellt und setzt sich nach der Zeitperiode T₆ an der Stelle B fort- Während der Zeitperiode Tp bis T., wird der VCO gesteuert und gibt eine bestimmte Ausgangsfrequenz ab, welche die Änderungsgeschwindigkeit des Drosselklappenwinkels widergibt, wobei diese Grundfrequenz erhöht wird,
wenn die Maschine in einem mageren Betriebszustand bzw. Gemisch
läuft. Wenn die Maschine dann anfängt auf den Rauhigkeitsfühler in den Zeitperioden T_, T, und T₁- anzusprechen, vermindert sich die

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Frequenz schrittweise auf den Grundeinstellwert, was lediglich von der Geschwindigkeit der Winkeländerung der Drosselklappe abhängig ist. Bei dem Betriebspunkt T,- beträgt die Korrektur des momentanen Luft/BrennstoffVerhältnisses gleich Null. Nach der Zeitperiode T_fi, wenn von der Regelschleife festgestellt wird, daß die Maschine erneut in den mageren Bereich gelangt, nimmt die Frequenz zu, bis der Beschleunigungsbefehl kurz nach T_fi aufhört.

Figur 3 zeigt nun einen detaillierten Stromlaufplan der Rauhigkeits-Regelschleife im Blockschaltbild der Figur 1. Die Fiterdifferenzierstufe 14 enthält zwei Filterstufen aus Widerstands-Kapazitätskombinationen R1-C1 und R2-C2, in Kombination mit einer Differenzierstufe mit einem Operationsverstärker A1, einem Rückkopplungswiderstand R3 und einer Kapazität C3. Diese Filter-Differenzierstufe erzeugt am Verstärker A1 eine Ausgangsgröße, die sich mit der ersten Ableitung des Drehzahlsignals ändert, welches über den Differenziereingang 19 vom Tachometer oder Drehzahlfühler geführt wird.

Dieses Rauhigkeitssignal enthält die Beschleunigungswerte und Verzögerungswerte der Maschine und gelangt zu einer weiteren Filterstufe, dem Hochpaßfilter 7, durch welches der Abschnitt der Rauhigkeit ausgefiltert wird, der durch die Übergänge, welche vom Fahrer des Fahrzeugs eingeleitet wurden,, eingeführt wurde, wie dies in der bereits erwähnten U.S. Patentschrift 3 789 816 dargelegt ist. Das Rauhigkeitssignal enthält sehr kleine Beschleunigungs- und Verzögerungswerte, die ziemlich hoch in der Frequenz liegen und die direkt auf den Magerkeitswert oder den "Fettwert" der Maschine bezogen ist und enthält langsamere Rauhigkeitssignale mit großer Amplitude, die auf die Beschleunigungswerte und Verzögerungswerte bezogen sind, die durch die Betätigung der Drosselklappe der Maschine erzeugt werden. Das Hochpaßfilter 7 filtert die vom Fahrer eingeführten Rauhigkeitswerte aus und läßt das Maschinen-Rauhigkeitssignal zum Gleichrichter 16 durch.

Das Hochpaßfilter 7 umfaßt einen invertierenden Operationsverstärker A2 mit einer Parallelschaltung einer Kapazität C4 und eines Widerstandes R4, die zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingangsanschluß geschaltet ist, wobei eine Abwürgkapazität C5 für niedrige Frequenzen ebenfalls an den invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers angeschlossen ist.

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Der Gleichrichter 16 besteht aus einem Halbwellengleichrichter

mit einem Verstärker A3 mit einer Dioden-Widerstandskombination R7, D1, die zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingangsanschluß geschaltet ist und umfaßt ferner eine Parallelschaltung aus einer umgekehrt gepolten Diode D2 und einem Widerstand R6, die zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingangsanschluß angeschaltet ist. Die Ausgangsgröße des Gleichrichters 16 wird von dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R6 und der Diode D2 über einen Widerstand R10 abgegriffen und gelangt als Eingangsgröße zur Vergleichsstufe 18. Eine weitere Eingangsgröße zur Vergleichsstufe 18 stammt vom Ausgang des Hochpaßfilters 7 und läuft über einen Widerstand R11. Diese Schaltungskombination erzeugt eine linearisierte Vollwellengleichrichter-Ausgangsgröße für die Vergleichsstufe, wie dies in der U.S. Patentschrift 3 789 816 beschrieben ist. Der Vollwellengleichrichter 16 erzeugt ein Rauhigkeitssignal, welches Beschleunigungswerte und Verzögerungswerte für sowohl positive als auch negative Spannungsspitzen vorsieht. Die Vergleichsstufe soll nun im folgenden näher erläutert werden und sie vergleicht die Rauhigkeitsausgangsgröße aus dem Gleichrichter 16 mit einem Schwellenwert.

Die Rauhigkeits-Vorspannung oder Schwellenwertspannung wird an einem Verbindungspunkt entwickelt, der am invertierenden Eingangsanschluß eines Verstärkers A4 durch die Teilerkombination mit dem Widerstand R12 und einem veränderbaren Widerstand R13, der zwischen eine negative Spannungsquelle der Spannung -A und Masse oder Erde geschaltet ist, gebildet wird. Der Schleiferabgriff an dem veränderbaren Widerstand R13 kann dazu verwendet werden den Rauhigkeits-Schwellenwert zu verändern und zwar für unterschiedliche Maschinentypen oder Maschinenanwendungsfälle, wie dies bekannt ist. Durch den Verbindungspunkt oder den invertierenden Eingangsanschluß von A4, der an dem Verbindungspunkt von R10, RTI und R12 gebildet wird, ergibt sich eine analoge Addition der Rauhigkeitsspannung und des Schwellenwertes.

Die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 18, die entweder aus einem hohen Spannungswert oder einem niedrigen Spannungswert besteht, hängt vom Wert der Rauhigkeit ab, wird anschließend durch die Integrierschaltung 20 integriert, welche einen Verstärker A5 mit einer Integrierkapazität C6 enthält, die zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingangsanschluß angeschaltet ist. Ein an den

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invertierenden Eingangsanschluß angeschalteter Widerstand R14 arbeitet mit der Kapazität Cd zusammen, um eine vorbestimmte rampenförmige Spannung oder Integrationsfolge vorzusehen. Der Ausgang 21 der Integrierstufe ist dann, wie dies in der Figur h gezeigt ist, mit der AE Einrichtung 5 verbunden und sieht ebenfalls eine sich inkrementell ändernde Steuerspannung für den Luft/Brennstoffregler 22 vor, wie dies in Figur 1 gezeigt ist. Die Ausgangsgröße der Integrierstufe 20 besteht aus einer positiv ansteigenden rampenförrnigen Spannung für die Rauhigkeitssignale, die über dem Schwellenwert liegen und besteht aus einer negativ verlaufenden rampenförmigen Spannung für Rauhigkeitssignale, die unter dem Schwellenwert liegen.

Ein Anfangszustand-Luft/Brennstoffverhältnis kann durch einen Anfangszustands-Schaltung 9 eingestellt werden. Die Anfangszustands-Schaltung enthält einen NPN Transistor 53, dessen Kollektor mit einer positiven Spannungsquelle über einen Widerstand R15 verbunden ist und dessen Emitter in geeigneter Weise geerdet ist. Ein Vorspann- und Signalnetzwerk zwischen einem Anfangszustands-Anschluß IC und Masse oder Erde wird durch die Serienkombination aus einem Widerstand R8 und einem Widerstand R9 erhalten. Ein Anfangszustands-Impuls gelangt beim Anlassen und Aufwärmen zum Anschluß IC von einer Schaltung (nicht gezeigt), welche diese Bedingungen oder Zustände abtastet. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist mit der Basis des Transistors 53 verbunden, um eine positive oder einleitende Spannung zum Einschalten des Transistors 53 zuzuführen.

Der Schalttransistor S3, dessen Kollektor mit einem Unijunctiontransistor 51 über eine Diode D3 verbunden ist, erzeugt bei seiner Erregung eine Spannung, um den Unijunctiontransistor 51 einzuschalten. Nach dem Betreiben oder Einschalten des Unijunctiontransistors 51 ist der gemeinsame Verbindungsanschluß eines Widerstandes R16 und eines Rückkopplungswiderstandes R18 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A5 verbunden, um über den beweglichen Schleiferarm eines Teilerwiderstandes R17 die Voreinstellspannung vorzusehen, x-iobei dieser Widerstand zwischen die positive Anschlußklemme der Stromversorgung und Masse oder Erde geschaltet ist.

Figur 4 enthält nun die detaillierte Schaltung, welche die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung 5 ausmacht, die im folgenden

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näher erläutert werden soll. Die Ausgangsgröße der Integrierstufe 20 (Figur 3), welche die Rauhigkeit bzw. den rauhen Lauf der Maschine widergibt und daher auch das momentane Luft/Brennstoffverhältnis anzeigt, gelangt zu einem V Eingang eines Analogfunktionswandlers 50. Eine V Eingangsgröße des Wandlers 50 besteht aus

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einer variablen Spannung, die durch die Teilerkombination mit einem Widerstand R30 und einem Widerstand R31 erzeugt wird. Der Widerstand R31 ist veränderbar, so daß die Eingangsspannung zum V Eingang des Wandlers 50 über einen Bereich von Null bis +A veränderbar ist. Eine dritte Eingangsgröße zum Wandler V wird durch eine Übertragungsfunktionsschaltung 26 vorgesehen, welche die Schaltungsanordnung innerhalb des strichliert gezeichneten Blocks umfaßt.

Die Eingangsgröße zum V Anschluß des Wandlers 50 besteht aus

der Drosselklappen-Winkelstellungsgröße θ , die durch die Übertragungsfunktionsschaltung 26 abgeändert wurde. Diese Schaltungsanordnung besteht allgemein aus einer Differenzierstufe und einem einen Nacheilung oder Verzögerung einführendem Filter, um ein Drosselklappenänderungsfolge-Signal zu erzeugen, proportional von der Winkelstellung der Drosselklappe ab, welches zeitlich koinzident mit der Änderung des Ansaugrohrdruckes ist. Die Übertragungsfunktionsschaltung 26 umfaßt Operationsverstärker A13, A14 und A15, mit den diesen zugeordneten Vorspannkomponenten und Anschlußelementen.

Die Drosselklappenstellungsgröße θ gelangt als Eingangsgröße zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A14, der die Drosselklappenstellungsgröße über einen Widerstand R32 mit dem Ausgang des Verstärkers A13 summiert. Die Verstärkung des Verstärkers A14 wird mit Hilfe der Kombination aus den Widerständen R33, R32 eingestellt, wobei der Widerstand R33 eine Gegenkopplung erzeugt, da er vom Ausgang des Verstärkers zu dem Verbindungspunkt des Widerstandes R32 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A14 geschaltet ist. Der Verstärker A15 besteht aus einem invertierenden Verstärker mit einer Verstärkung der Einheit, dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß geerdet ist und wobei ein Verstärkungswiderstand R35 zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingangsanschluß geschaltet ist und ein Eingangswiderstand R34 zwischen den Ausgang des Verstärkers A14 und den invertierenden Eingangsanschluß geschaltet ist. Die Ausgangsgröße des invertieren-

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den Verstärkers A15 gelangt zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A13 und zwar über einen Widerstand R36. Der Verstärker A13 führt eine Integrierfunktion und eine Differenzierfunktion durch und besitzt eine Kapazität C10, die zwischen den Ausgang und den invertierenden Eingangsanschluß geschaltet ist. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Verstärkers A13 ist mit Masse oder Erde verbunden. Eine proportionale Dämpfung wird dadurch erreicht, indem ein Widerstand R37 zwischen den Ausgang des Verstärkers A15 und Masse an dem Verbindungspunkt mit dem Widerstand R36 angeschaltet ist. Im Betrieb führt diese Schaltung die folgende Übertragungsfunktion durch:

(1) TP(OUT) / TP(IN) = TC₁S / TC₂S + 1 oder nach Umformung

(2) TP(OUT) = TC₁TP(IW) / TC₂ - TP(OUT) / S TC₂

dabei ist S der La Place Operator, TP(IN) die Drosselklappenstellungs-Eingangsgröße zum Anschluß 25, TP(OUT) die modifizierte Drosselklappenstellungsgröße, und TC₁, TCp Zeitkonstanten.

Der Ausdruck TC₁S der Gleichung 1 führt eine Differentiation des Drosselklappenstellungssignals TP(IN) durch, um die Winkelgeschwindigkeit der Änderung der Drosselklappe als eine momentane Größe anzugeben. TC₁ ist die Differenzier-Zeitkonstante und kann für die Empfindlichkeit der Schaltung nach Wunsch eingestellt werden. Der Nenner der Gleichung 1 führt eine Nacheilung oder Verzögerung TCpS + 1 ein, die der Systemverzögerung oder Nacheilung angepaßt ist und ein reales Modell der tatsächlichen mechanischen und elektrischen Verzögerung des Systems darstellt. Die Zeitkonstante TCp kann für die Anfangseinstellung empirisch ermittelt werden. Die aufgenommene Luft eilt beispielsweise hinter dem proportionalen AE Signal während der Beschleunigungen nach und es wird angestrebt, daß die Nacheilung so eingestellt wird, daß dieser Umstand und weitere physikalische Variable kompensiert werden.

Die Gleichung 1 läßt sich vereinfachen, so daß man die Gleichung 2 erhält, wobei sich auch erkennen läßt, daß die Gleichung 2 in der. Übertragungsfunktionsschaltung 26 durchgeführt werden kann, in welcher der Verstärker A14 die Verstärkung von TC₁ZTC₂ erzeugt, da die Widerstände R32, R33 jeweils gleich sind mit TC₁, TC_g und wobei die Inversion des Ausgangssignals TP(OUT) durch die doppelte Umkehrung der Verstärker AH, A15 und die Invertierung der Inte-

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_ ₂„ _

grierstufe A13 durchgeführt wird. Die Ausgangsgröße des Verstärkers A15 besteht aus dem TP(OUT) Signal und die zur Integrierstufe A13 zugeführte Eingangsgröße wird durch die V/iderstandskombination R36, R37 mit 1/TC₂ gedämpft.

Der Analog-Funktionswandler 50 erzeugt dann eine Ausgangsgröße, die aus dem Multiplikations- und Divisionsergebnis der Kombination der Eingangsgröße V , V und V besteht, wobei speziell der Wandler die Übertragungsfunktion von V X V /V = E vorsieht. Die

y Xz ο

Impulsbreite-Korrektur aus der Integrierstufe 20 wird dann in die Ausgangsgröße der Ubertragungsfunktionsschaltung 26 aufgeteilt und wird mit der Konstanten Κ,-multipliziert, die dem V Eingang des Wandlers zugeführt wird, um die gewünschte Ausgangsgröße, die zuvor beschrieben wurde, zu erzeugen. Die Konstante K wird für eine Nullkorrektur hinsichtlich der Drosselklappenwinkelstellung eingestellt, wenn der Rauhigkeitsschwellenwert erfaßt wird.

Die Multiplikation und Division kann durch sehr viele unterschiedliche Schaltungstypen durchgeführt werden, der Analogfunktionswandler erzeugt jedoch ein analoges Signal, welches die Division und die Multiplikation in einer einfachen Weise widergibt. Speziell kann der Funktionswandler aus einem Multifunktionswandler bestehen, der von der Firma Burr-Brown Corporation entsprechend der Modellnummer 4302 hergestellt wird.

Die Ausgangsgröße des Wandlers 50 gelangt zu einem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers A10, der über einen Eingangswiderstand R38 als linearer Verstärker arbeitet. Der lineare Verstärker A10 besitzt auch einen Verstärkungswiderstand R39, der an den invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A10 angeschlossen ist, wobei der andere Anschluß des Widerstandes mit dem Ausgang des Verstärkers verbunden ist. Eine kleine Offset-Spannung am nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A10 wird durch einen Widerstand R41, der zwischen diesen Anschluß und Masse oder Erde geschaltet ist und einem veränderbaren Widerstand RAO gebildet. Der veränderbare Widerstand R40 ist mit einem Anschluß an seinem verschiebbaren Anschluß versehen und mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß verbunden und weiter ist eine positive Spannung an den einen Anschluß desselben zugeführt, wobei der andere Anschluß geerdet ist. Dieser Widerstand erzeugt eine kleine Spannung am Eingang in dem der Schleifer im Sinne eines Betriebes

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im linearen Bereich eingestellt wird.

Die Ausgangsgröße des linearen Verstärkers A1O gelangt zu einer integrierten Schaltung 52, die als spannungsgesteuerter Oszillator VCO arbeitet, wobei ein Eingangswiderstand R42 zwischen den Ausgang des Verstärkers A10 und dem Eingang des VCO geschaltet ist. Der andere Eingang ist geerdet und eine Zeitsteuerkapazität C11 stellt die Frequenz des Oszillators ein.

Wenn sich die Spannung des Verstärkers A1O ändert, nimmt die Frequenz am Ausgang des VCO 52 entweder zu oder ab und man erhält somit eine Anzeige dieser Modulation. Die Ausgangsgröße des VCO wird begrenzt und durch eine Teilerkombination aus einer Zenerdiode 54 und einem Widerstand 43 geformt. Die Zenerdiode ist weiter mit ihrer Kathode mit dem Ausgang des VCO 52 verbunden und die Anode derselben ist mit dem anderen Anschluß des Widerstandes 43 verbunden, während der andere Anschluß des Widerstandes 43 mit-Masse oder Erde verbunden ist.

Die Zenerdiode stellt somit einen Spannungsbegrenzer dar, wenn deren Durchbruchspannung überschritten wird, und dadurch eine begrenzte oder abgekappte Ausgangsspannung des VCO 52 für den invertierenden Eingangsanschluß eines Former-Verstärkers A11 vorzusehen. Der Verstärker Α1Ί ist als Vergleichsstufe geschaltet und formt die Ausgangsgröße des VCO 52 und des Begrenzers bzw. bringt diese in eine Rechteckwellenform aufgrund der kurzen Anstiegszeit des Verstärkers. Eine Offset-Spannung oder Vergleichsspannung für den nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A11 wird durch die Teilerkombination mit einem Widerstand R44 und einem Widerstand R45 vorgesehen. Ein Anhebewiderstand R46 ist an den Ausgang des Verstärkers A11 angeschlossen.

Nachdem die Ausgangsgröße durch den Verstärker A11 geformt wurde, gelangt sie über den CL Eingangsanschluß zu einem durch 16 teilenden Zähler 56. Der Ausgang Q, des Zählers 56 ist mit dem CL Eingang eines weiteren durch 16 teilenden Zählers 58 verbunden. Dem Zählereingang C beider Zähler und dem Freigabeeingang E beider Zähler 56, 58 ist eine positive Versorgungsspannung mit dem Spannungswert plus A aufgedrückt. Die Zähler 56, 58 können somit als Reihen-Frequenzteilerstufen betrieben werden, die eine Ausgangsimpulsfolge mit einer Frequenz erzeugen, Vielehe der Frequenz des VCO 52, geteilt durch deren Zählschritte entspricht. Es läßt sich

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COPY

erkennen, daß der Zähler 56 und der Zähler 58 vereinfacht in Form eines einzelnen Zählers vorgesehen werden können. Die Frequenz
der Ausgangszähler 56, 58 ist systemabhängig. Die Zahl der AE Impulse für eine bestimmte Spannung des Beschleunigungsanreicherungssignals auf der Leitung 31 ist für unterschiedliche Maschinen unterschiedlich. Um die Frequenz einstellen zu können kann der VCO
eine einstellbare Grundeichung aufweisen oder es können eine veränderbare Anzahl von Teilerstufen verwendet werden.

Die Ausgangsgrößen Q- und Q, des Zählers 58 werden dazu verwendet ein NAND Glied 64 und ein NAND Glied 66 zu treiben. Die Ausgangsgröße Q^ gelangt zu einem Eingang des NAND Gliedes 64 und zu dem Eingang des NAND Gliedes .'-6. Auf ähnliche Weise ist der Ausgang Q, des Zählers 58 direkt mit dem Eingang des NAND Gliedes 66 verbunden und wird durch eine Invertierstufe 62 invertiert, bevor diese zu einem Eingang des NAND Gliedes 64 übertragen wird. Die
Ausgangsgröße Q, setzt abwechselnd das NAND Glied 64 nach jedem
Halbzyklus in Bereitschaft und Ausgangsgröße Q^. erzeugt Impulsbreiten der gewünschten Größe. Die Impulsfolgen am Ausgang der
NAND Glieder 64, 66 besitzen daher eine feste Breite mit einem
Tastverhältnis von 25 Prozent und mit einem Abstand eines halben
Zyklusses.

Ein weiteres Freigabesignal zum Eingang des NAND Gliedes 64
und zum Eingang des NAND Gliedes 66 besteht aus der Ausgangsgröße eines Verstärkers A12, der als Schalter arbeitet, um die NAND Glieder 64 und 66 außer Bereitschaft zu setzen bzw. zu sperren, wenn
am Wandler 50 keine Ausgangsgröße vorhanden ist. Wenn der Wandler eine Spannung erzeugt, die größer ist als die Offsetspannung, die durch die Kombination aus dem Widerstand 47 und einer Diode D20
gebildet wird, die an den nichtinvertierenden Eingangsanschluß angeschaltet sind, so gelangt der Verstärker A12 in den Sättigungsbereich und erzeugt über einen Widerstand R48 an den Eingängen der NAND Glieder ein Freigabesignal, um diese in Bereitschaft zu setzen.

Normalerweise sind die Drivertransistoren 68, 70 in den nichtleitenden Zustand durch eine positive Spannung +A vorgespannt, die den Basisanschlüssen derselben über einen Vorspannwiderstand R49
und einen Vorspannwiderstand R51 jeweils zugeführt wird. Wenn sich die NAND Glieder 64, 66 voll in Bereitschaft befinden oder geöffnet sind, so leiten sie Strom über einen Eingangswiderstand R48

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— d I —

und einen Eingangswiderstand R5O, wodurch die Transistoren 68, jeweils leitend werden. Die NAND Glieder 64, 66 werden durch die Beschleunigungsanreicherungsimpulse aus dem VCO 52 abwechselnd in Bereitschaft gesetzt. Diese Beschleunigungsanreicherungsimpulse aus den NAND Gliedern 64, 66 schalten die PNP Drivertransistoren 68 und 70 ein und es entstehen die abwechselnden Folgen der AE Impulse an den Anschlüssen AE1 und AE2 für den Luft/Brennstoffregler 22. Der Luft/Brennstoffregler 22 verbindet dann das AE1 Signal und das AE2 Signal mit den Hauptbrennstoffimpulsen, um die sich abwechselnden Sätze der vier Einspritzvorrichtungen für die Achtzylindermaschine, wie sie in Figur 1 veranschaulicht ist, zu treiben.

Zusammenfassend schafft die Erfindung somit eine Beschleunigungsanreicherungseinrichtung für das Brennstoffeinspritzsystem, welches nach Art einer geschlossenen Regelschleife arbeitet, um die Luft/Brennstoffmischung zu regeln, die an eine Brennkraftmaschine abgegeben wird, so daß dadurch der rauhe Lauf der Maschine auf einen bestimmten Wert eingeregelt werden kann. Die Anreicherungseinrichtung erzeugt eine erhöhte Brennstoffmenge für die Maschine weil von dem Fahrer eingeleitete Übergangsbedingungen in proportionaler Weise, indem die Änderungsgeschwindigkeit oder Folge des Drosselklappenwinkels abgetastet wird. Ein Drosselklappenpositionswinkelsignal wird durch eine Schaltungsanordnung mit einer übertragungsfunktion abgewandelt, die eine Verzögerung oder Nacheilung in das Drosselklappen-Winkelpositionssignal einführt, wobei das Signal auch differenziert wird, um Änderungsfolge des Drosselklappenwinkels zu ermitteln. Das abgewandelte Drosselklappenwinkelstellungs-Signal wird zusätzlich durch das Ausmaß oder die Größe des rauhen Laufes der Maschine korrigiert, wie durch das geschlossene Regelsystem festgestellt wird und was zu einer Anreicherung für eine rauhe Betriebsweise der Maschine oberhalb eines Schwellenwertes führt und zu einer verminderten Anreicherung bei einer glatten Betriebsweise der Maschine. Es werden dann Beschleunigungsanreicherungsimpulse einer Frequenz, die von der Größe des korrigierten Drosselklappenpositionssignals abhängt, mit den Grund-Brennstoffeinspritzimpulsen des Brennstoffregelsystems kombiniert, um ein gewünschtes Luft/Brennstoffverhältnis während der vom Fahrer induzierten oder eingeleiteten Übergangsbedingungen vor-

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- 2 ο -zusehen.

Obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den Merkmalen nach der Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen j daß für den Fachmann eine Reihe von Abänderungen und Modifikationen möglich sind, ohne jedoch dadurch den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

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Claims (8)

1. BROSE ^0KariBROSE

   Ingenieure

   D-8023 München-Pullach. Wiener Str. 2; Tel. (089; 7 93 33 71: Tjlex 5212,47 bros o; Cables: -Patentibus» München

   5578-A /v.l. 2i: ^.August 1978

   THE BENDIX CORPORATION, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 48075, USA

   PATENTANSPRÜCHE

   Ij) Beschleunigungsanreicherungsschaltung zur Steuerung oder Regelung des Luft/Brennstoffverhältnisses eines Brennstoffeinspritzsystems bzw. Regelsystems einer Brennkraftmaschine mit einer Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung folgende Einrichtungen und Merkmale aufweist: Abtastmittel (12,14,16,18,20), um das Ausmaß des rauhen Laufes der Brennkraftmaschine festzustellen und um ein Rauhigkeitssignal zu erzeugen, welches proportional zum Ausmaß des rauhen oder unrunden Laufes der Maschine ist, wobei das Rauhigkeitssignal das momentane Luft/Brennstoffverhältnis der Maschine widergibt; eine Drosselklappenabtasteinrichtung (24,26), um die Änderungsgeschwindigkeit des Winkels der Drosselklappe der Brennkraftmaschine abzutasten und ein Drosselklappensignal zu erzeugen, welches proportional zur Änderungsgeschwindigkeit ist; und

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   eine Beschleunigungsanreicherungseinrichtung (28,30,32) zum erzeugen von Beschleunigungsanreicherungsimpulsen, deren Frequenz proportional zum gewünschten Ausmaß der Beschleunigung der Brennkraftmaschine ist, wobei die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung (28, 30,32) auf das Rauhigkeitssignal anspricht, um die Größe der Beschleunigungsanreicherung zu erhöhen, wenn das Rauhigkeitssignal oberhalb eines Schwellenwertes liegt und um die Größe der Beschleunigungsanreicherung zu vermindern, wenn das Rauhigkeitssignal unterhalb des Schwellenwertes liegt, und das die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung (28,30,32) auf das DrosselklappensignaL anspricht, um in proportionaler Weise die Beschleunigungsanreicherung für eine Änderung in dem Dros-elklappensignal zu ändern, wobei die Beschleunigungsanreicherungsimpulsfrequenz sowohl von dem Rauhigkeitssignal als auch von dem Drosselklappensignal abhängig ist.
2. 2. Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 1, deutlich gekennzeichnet, das die Drosselklappenfühlereinrichtung (24, 26) aus einem Drosselklappenfühler (24) zum Abtasten der Winkellage der Drosselklappe besteht, wobei die Winkellage der Drosselklappe einen vom Fahrer eingeleiteten Übergangsbetrieb angibt, der beispielsweise aus einer Beschleunigung besteht, wobei der Fühler (2A) ein Winkel-Positionssignal erzeugt, welches die festgestellte Position bzw. Winkellage angibt.
3. 3. Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 2, deutlich gekennzeichnet, das die Drosselklappenfühlereinrichtung (24, 26) aus einer Übertragungsfunktionsschaltung (26) besteht, die an den Drosselklappenfühler (24) angeschlossen ist, um das Winkel-Positionssignal hinsichtlich zur Zeit zu differenzieren und um ein Drosselklappensignal zu erzeugen, welches proportional zur Änderungsfolge der Stellung der Drosselklappe ist.
4. 4. Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die übertragungsfunktionsschaltung (26) ein Filter enthält, um in das Drosselklappensignal· eine Verzögerung bzw. Nacheilung einzuführen, die equivalent zur Verzögerung oder Nacheilung in der Änderung des Ansaugrohrdruckes der Maschine entsprechend der Änderung des Drosselklappenwinkels ist.
5. 5. Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung (28,30,32) eine Teilereinrichtung (28) enthält um eine

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   konstante Zahl durch das Rauhigkeitssignal zu teilen und um ein Korrektursignal vorzusehen, weiches umgekehrt proportional zum Rauhigkeitssignal ist.
6. 6. Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung (28,30,32) einen Vervielfacher (30) enthält, um das Korrektursignal und das Drosselklappensignal zum Vorsehen eines Frequenzsteuersignals zu kombinieren oder zu verbinden, wobei die Amplitude des Frequenzsteuersignals umgekehrt proportional zum Rauhigkeitssignal und direkt proportional zum Drosselklappensignal ist.
7. 7· Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstante derart ausgewählt wird, daß das Korrektursignal zu einem Multiplikationsfaktor von eins wird, wenn das momentane Luft/Brennstoffverhältnis, welches durch das Rauhigkeitssignal dargestellt wird, gleich ist dem Schwellenwert, wobei die Beschleunigungsanreicherung proportional zum Drosselklappensignal ohne Korrektur ist.
8. 8. Beschleunigungsanreicherungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsanreicherungseinrichtung (28,30,32) einen spannungsgesteuerten Oszillator (32) enthält, um Beschleunigungsanreicherungsimpulse mit unterschiedlichen Frequenzen in Abhängigkeit von dem Frequenzsteuersignal zu erzeugen, wobei der Oszillator (32) seine Frequenz in Abhängigkeit von einer zunehmenden Amplitude des Frequenzsteuersignals erhöht und in Abhängigkeit von einer abnehmenden Amplitude des Frequenzsteuersignals seine Frequenz vermindert, und daß das Brennstoffeinspritzsystem die Beschleunigungsanreicherungsimpulse mit den Grund-Brennstoff abgabeimpulse verbindet, um das Luft/Brennstoffverhältnis für einen vom Fahrer eingeleiteten Übergangsbetrieb anzureichern, der auf einer Beschleunigung besteht.

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