DE2364190C3 - Elektrische Steuerungseinrichtung für die Abgaszusammensetzung einer Fahrzeugbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Steuerungseinrichtung für die Abgaszusammensetzung einer Fahrzeugbreiinkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-OS 20 64 266 ist eine Steuerungseinrichtung dieser Art bekannt, mit der die Abgaszusammensetzung hei einem Fahrzeug mittels Steuerung von »Antiverschmutzungsvorrichtungen« bzw. »Gasreinigungsvorrichtungen« in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern im Hinblick auf die Vermeidung der Luftverschmutzung optimiert werden soll, ohne dabei die Motorleistung erheblich zu beeinträchtigen. Die bekannte Steuerungseinrichtung enthält eine Steuerschaltung, die in Abhängigkeit von bestimmten Detektorsignalen bestimmte Ausgangssignale für die Steuerung der einzelnen Abgasreinigungsvorrichtungen erzeugt. Abgesehen von dem Nachteil einer nur quasi digitalen Verarbeitung besteht eine weitere Unzulänglichkeit der bekannten Steuerungseinrichtung darin, daß sie auf eine ganz bestimmte Steuerungsbedingung angepaßt ist, d. h. die Wahrheitstabelle zwischen den Eingangisignalen und den Ausgangssignalen der Steuerschaltung bei der bekannten Einrichtung ist fest vorgegeben und nicht beeinflußbar. Die bekannte Steuerungseinrichtung ist damit in ihrer Verwendung praktisch auf einen bestimmten Fahlzeugtyp mit bestimmten Gasreinigungsvorrichtungen beschränkt und nicht ohne weiteres auch auf andere Fahrzeugarten anzuwenden.

Aus der DE-OS 22 19 073 sind ein Verfahren zur Steuerung einer Maschinenanlage und ein Steuersystem zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei dem die Abgase einer Brennkraftmaschine zur Entfernung schädlicher Bestandteile durch einen katalytischen Konverter geleitet werden, dessen Betriebsbedingungen analysiert, die Zusammensetzung der dem Konverter zugeführten Abgasmischung in Abhängigkeit von einem regelbaren Sollwert gesteuert und die Betriebsbedingungen für den Konverter durch Regelung des Sollwertes in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen für den Konverter optimiert werden. Hierbei handelt es sich daher nicht darum, das Abgas einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von diversen Parametern mit Hilfe mehrerer Abgasreinigungsvorrichtungen zu reinigen.

Aus der DE-OS 20 46 543 ist eine Steuerschaltung zum Regeln von Brennkraftmaschinen bekannt, die

aufgrund zweier digitaler Eingangssignale, die jeweils veränderbare Parameter der Brennkraftmaschine darstellen, ein Ausgangssignal erzeugt, das den Betriebszustand der Brennkraftmaschine in bestimmter Weise beeinflußt Um Ungenauigkeiten, die eiivem digitalen Verarbeitungssystem je nach seiner Auflösung eigen sein können, auszuschalten, sieht diese bekannte Steuerschaltung ein Interpolationsverfahren vor, bei dem einem oder beiden digitalen Eingangssignalen «ine analoge Spannung, insbesondere eine Dreiecksspannung ohne Gleichstromanteil überlagert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der eingangs bezeichneten Art so auszugestalten, daß sie für diverse Kraitfahrzeugtypen mit ihren unterschiedlichen Steuerungsbedingungen verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Steuerschaltung enthält Schaltungen für verschiedene Steuerungsbedingungssysteme, die einfach durch Betätigung einer Wähleinrichtung eingestellt werden können. Mit der Erfindung wird es möglich, die Steuerungseinrichtung in Massenproduktion herzustellen, sie in verschiedenste Fahrzeuge einzubauen und durch eine einfache Einstellung an die Voraussetzungen des jeweiligen Fahrzeugtyps anzupassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert

F i g. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen elektrischen Steuereinrichtung.

F i g. 2 zeigt ein Schaltbild mit einer Ausführungsform einer Verstärker- und Konverterschaltung, die in der Ausführung gemäß F i g. 1 verwendet wird.

Fig.3 und 4 zeigen jeweils Schaltbilder zweier Leistungsstufen, die in der Ausführung gemäß F i g. 1 verwendet werden.

F i g. 5 zeigt ein detailliertes Blockschaltbild der in der Ausführung gemäß F i g. 1 verwendeten Rechnereinheit.

F i g. 6 zeigt ein Schaltbild der in dem Blockschaltbild gemäß F i g. 5 vorgesehenen Zeitsignalerzeugungsschaltung.

F i g. 7 zeigt ein Schaltbild der Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung und der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung der Blockschaltung gemäß F i g. 5.

Fig.8 zeigt ein Wellenformdiagramm, das der Erläuterung des Betriebs der in F i g. 7 gezeigten Schaltungen dient.

F i g. 9a und 9b zeigen jeweils detaillierte Schaltbilder der in F i g. 5 gezeigten Blockschaltungen.

Fig. 10 zeigt ein Schaltbild, daß die Verbindung zwischen der Rechnereinheit und der Leistungsstufe der Ausführung gemäß F i g. 1 zeigt

In Fig. 1, die ein Blockschaltbild einer elektrischen Steuerungseinrichtung für die Abgaszusammensetzung einer Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine zeigt bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine Steuerschaltung, an der die nachstehenden Einrichtungen angeschlossen sind. Bezugszeichen 10 bezeichnet einen elektromagnetischen Generator, der in Abhängigkeit von der Raddrehzahl eine Wechselspannung erzeugt Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Fühlereinheit zum Feststellen verschiedener Betriebsbedingungen einer Maschine, wobei ein (^temperaturfühler mit 21 bezeichnet ist, Kühlwassertemperaturfühler mit 22 und 23 bezeichnet sind, Temperaturfühler katalytischer Konverter mit 24 und 25 und ein Temperaturfühler eines Leitungsreaktors mit 26 bezeichnet ist Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Systemwählschaltereinheit, in der 31 einen Schalter eines Systems A, 32 einen Schalter eines Systems B und 33 einen Schalter eines Systems C bezeichnen. Das System A enthält in Kombination solche Abgasausstoßsteuersysteme wie einen Leitungsreaktor, in dem Sekundärluft in einen in der Abgasleitung montierten Behälter geführt wird und die Abgase in diesem gehalten werden, so daß sie aufgrund ihrer Eigenhitze verbrennen, katalytische Konverter, die mit einem reduzierenden Katalysator bzw. einem oxydierendem Katalysator versehen sind, ein Abgasrückführsystem, das einen Teil der Abgase zum Ansaugsystem zurückführt, und ein System zum Unterbrechen der Vorverstellung der Zündung zur Verzögerung des Zündzeitpunktes.

Das System Bist mit dem System A insoweit identisch mit der Ausnahme, daß der Leitungsreaktor durch eine Drosselventilstelleinrichtung ersetzt ist, die das Drosselventil während der Verzögerungsperioden in leicht geöffneter Stellung hält während das System Cmit dem System A mit der Ausnahme identisch ist, daß die Drosselventilstelleinrichtung anstelle des Leitungsreaktors und des Konverters mit dem reduzierenden Katalysator vorgesehen ist. Bei diesen Systemen unterscheiden sich die Steuerzustände bzw. Steuerbedingungen für dasselbe gesteuerte System mit den unterschiedlichen Systemen, so daß allein der Schalter 31 des Systems A auf einem hohen Pegel gehalten wird (offen) und der Schalter 32 des Systems B und der Schalter 33 des Systems C auf niedrigem Pegel (Erde) gehalten werden, wenn das System A benützt werden soll. Die anderen Systeme B und C können ebenfalls in gleicher Weise gewählt werden.

In der nachstehenden Beschreibung wird der hohe Pegel als Pegel »1« und der niedrige Pegel als Pegel »0« bewertet. Bezugszeichen 40 bezeichnet eine Bedingungsschaltereinheit und 41 einen Störungskommandoschalter, dessen »1 «-Pegel (offen) den normalen Zustand anzeigt und dessen »O«-Pegel (Erde) ein Störungskommando anzeigt. Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Zeitreduzierungsanzeigeschalter, dessen »1 «-Pegel eine Zeitreduzierung anzeigt, während dessen »0«-Pegel den normalen Zustand anzeigt. Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Alarmselektionsschalter, dessen »1«-Pegel die Anwahl einer Lampe und dessen »O«-Pegel die Anwahl eines Summers anzeigt. Bezugszeichen 50 bezeichnet Ausgangssolenoidventile und die Bezugszeichen 51, 52, 53, 54, 55 und 56 Solenoidventilspulen. Bezugszeichen 60 bezeichnet einen Alarmmelder, 61 und 62 Lampen, 70 einen Tastenschalter und 80 eine Leistungsquelle, beispielsweise eine Kraftfahrzeugbatterie.

Nachstehend wird der detaillierte Schaltungsaufbau der Steuerschaltung 100 beschrieben, in der Bezugszeichen 110 eine Verstärker- und Konverterschaltung bezeichnet, durch die die Ausgangswechselspannung des Generators 10, die von der Drehzahl der Fahrzeugachse abhängt, in eine Rechteckwellenspannung umgewandelt wird und deren genauer Schaltungsaufbau in Fig.2 gezeigt ist. Diese Schaltung 110 ist so ausgelegt, daß dann, wenn die Aiisgangswechselspannune des Generators 10 mit dem Stillstand des Fahrzeugs verschwindet, die Schaltung ihre Sperrschwingaktion beginnt und eine konvertierte Rechteckwellenausgangsspannung erzeugt, wodurch eine Verschlechterung des Rauschabstands des Eingangssignalpegels zum Störpegel verhindert wird; seine Schwing-

frequenz beträgt bei der vorliegenden Ausführung 30,72 Hz je 1,61 km/h der Fahrzeuggeschwindigkeit. Da der gesteuerte Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 8 und 161 km/h liegt, liegt die Sperrschwingfrequenz in der Größenordnung von 30 Hz. In Fig.2 bezeichnet Bezugszeichen 111 eine Eingangsklemme, Bezugszeichen 112 eine Ausgangsklemme, V_1x eine Leistungszuführungsklemme, GND eine Masse- oder Erdklemme, 115 eine lineare integrierte Schaltung, die die Sperrschwingfrequenz in Übereinstimmung mit den Werten eines Widerstands 116 und eines Kondensators 117 einstellt. Bezugszeichen 120 bezeichnet ein piezoelektrisches Oszillatorelement, das als Zeitnormal für das gesamte Steuersystem dient. Dieses Oszillatorelement 120 schwingt in Verbindung mit einem Feldeffekttransistor (nachstehend als FET bezeichnet) der eines der Komponentenelemente darstellt, die zu einer Rechnereinheit integriert sind, die aus einer später noch beschriebenen in weitem Ausmaß AiOS-integrierten Schaltung (MOS large scale integrated circuit) — nachstehend als LS/bezeichnet — zusammengesetzt ist.

Die Bezugszeichen 130 und 150 bezeichnen einfachste Spannungsregelschaltungen bekannten Typs, die eine Zenerdiode 130a bzw. 150a, einen Widerstand 130fabzw. 1506 und einen Kondensator 130c bzw. 150c enthalten. Die Spannungsregelschaltung 150 speist die Rechnereinheit 200, während die Spannungsregelschaltung 130 die Verstärker- und Konverterschaltung 110 einspeist. Bezugszeichen 170 bezeichnet einen Widerstand zum Zuführen der regulierten Speisespannung von der Spannungsregelschaltung 130 als Signal von dem Tastenschalter 70, das als Eingangssignal auf die Rechnereinheit 200 gegeben wird.

Bezugszeichen 140 bezeichnet eine Transistorleistungsstufe mit zweistufiger Verstärkung bekannten Schaltungsaufbaus, wie er in F i g. 3 im Detail gezeigt ist, worin 141 eine Eingangsklemme, 142 eine Ausgangsklemme, Vcc-eine Leistungsspeiseklemme und GND eine Masse bzw. Erdklemme bezeichnen, wobei an der Ausgangsklemme 142 ein Betätigungsausgangssignal erzeugt wird, wenn auf die Eingangsklemme 141 ein Eingangssignal von hohem Pegel gegeben wird. F i g. 3 zeigt lediglich eine von sechs Unterstufen, da die anderen fünf Unterstufen denselben Aufbau ausweisen.

Bezugszeichen 160 bezeichnet eine einstufige Transistorleistungsstufe zur Betätigung des Alarmmelders 60, deren detaillierter Schaltungsaufbau in Fig.4 gezeigt ist. In Fig.4 bezeichnet 161 eine Eingangsklemme, 162 eine Ausgangsklemme, V₀₀ eine Leistungsspeiseklemme und GND eine Masse- oder Erdkiemme; es handelt sich um eine bekannte Schaltung, bei der das Anlegen eines Eingangssignals mit hohem Pegel an die Eingangsklemme 161 zur Erzeugung eines Betätigungsausgangssignals an der Ausgangsklemme 162 führt F i g. 4 zeigt nur eine von zwei Unterstufen, da die andere Unterstufe denselben Aufbau aufweist Widerstände 180, die in Reihe in die Signalleitungen eingeschaltet sind, die die Fühlereinheit 20, die Wählschaltereinheit 30 und die Bedingungsschaltereinheit 40 mit der L5/-Rechnereinheit 200 verbinden, dienen dem Schutz der L5/-Rechnereinheit 200 vor einem Außenfeld.

Die Rechnereinheit 200 führt die nötigen Rechenoperationen an den vorerwähnten Eingangssignalen durch und führt den Leistungsstufen 140 und 160 Betätigungsausgangssignale zu; sie besitzt digitale Schaltungen, die auf einem einzelnen Plättchen zur Bildung einer MOS-LSI hergestellt sind. F i g. 5 zeigt eine Blockschaltung, die den Aufbau der Rechnereinheit 200 zeigt In Fig.5 bezeichnen die Bezugszeichen 201 und 202 Oszillatorklemmen, die mit dem Oszillatorelement 120 verbunden sind, GND eine Masse- oder Erdklemme, 203 eine Alarmwählklemme, die mit dem Alarmselektionsschalter 43 verbunden ist, 204 eine mit dem Zeitreduzieranzeigeschalter 42 verbundene Zeitreduzierklemme, 112 eine mit der Ausgangsklemme 112 der Verstärker- und Konverterschaltung 110 verbundene Geschwindigkeitssignalklemme und 206, 207 und 208

ίο Systemwählklemmen, die mit den Schaltern 31, 32 und 33 in der Wählschaltereinheit 30 verbunden sind. Die Bezugszeichen 209, 210, 211, 212, 213, 214 und 215 bezeichnen Fühlereingangsklemmen, die mit den Fühlern 21,22, 23,24,25 und 26 in der Fühlereinheit 20 zum

is Feststellen der Betriebszustände der Maschine und mit dem Widerstand 170 zur Zuführung des Ausgangssignals des Tastenschalters 70 verbunden sind, Bezugszeichen 216 eine mit dem Störkommandoschalter 41 verbundene Störklemme und die Bezugszeichen 217, 218, 219, 220, 221, 223 und 224 Ausgangsklemmen. Da die Leistungsspeiseklemme V_x und die Masse- oder Erdklemme GND mit den entsprechenden Blöcken verbunden sind, sind diese Verbindungen nicht dargestellt Bezugszeichen 250 bezeichnet eine Zeitsignaler-Zeugungsschaltung zur Durchführung einer Zeitsignalerzeugungsfunktion zusammen mit dem Oszillatorelement 120, das mit den Klemmen 201 und 202 verbunden ist, wobei der detaillierte Schaltungsaufbau in Fig.6 gezeigt ist. In Fig. 6 bezeichnet 231 eine FiT-Oszillatorschaltung, deren Schwingfrequenz durch das Oszillatorelement 120 bestimmt ist, wobei bei dieser Ausführung die Schwingfrequenz auf 2048 Hz eingestellt ist. Das Oszillationsausgangssignal wird durch eine Regenerierschaltung 232 in eine Rechteckwelle umgeformt und dann einer Frequenzteilungsschaltung 233 zugeführt, die wiederum Taktsignale bis herab auf 2 Hz erzeugt.

Bezugszeichen 240 bezeichnet eine Alarmerzeugungsschaltung. Bei dieser Ausführungsform führt diese Schaltung die NAND-Operation an dem 1024 Hz Signal und dem Alarmwähleingangssignal von der Klemme 203 durch, um den Pegel »1« auszuwählen, oder an dem Oszillationsausgangssignal von der Zeitsignalerzeugungsschaltung 230, so daß sie ein Signal zur Betätigung des Alarmmelders 60 zur Alarmgabe erzeugt

Bezugszeichen 250 bezeichnet eine Zeitintervallerzeugungsschaltung, die die Reduktion der Zeit auf V512 bewirkt, wenn ein Signal mit dem Pegel »1« auf die Klemme 204 gegeben wird, und keine Zeitreduzierung durchführt, wenn ein Signal mit dem Pegel »0« an der Klemme 204 anliegt; die Schaltung besitzt bei dieser Ausführung eine Signaiauswertschaitung bekannten Typs, die die logische Operation an dem 4 Hz-Signal, dem 2048 Hz-Signal und dem Eingangssignal von der Klemme 204 durchführt

Bezugszeichen 260 bezeichnet eine Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung, in der in Obereinstimmung mit dem Ausgangssignal der Zeit- oder Taktsignalerzeugungsschaltung 230 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von der Klemme 112 23 Schieberregisterstufen alle 32 Zyklen des Fahrzeuggeschwindigkeitssignals in Intervallen von 6,44 km/h der Fahrzeuggeschwindigkeit verschoben werden. In diesem Fall wird die Löschoperation des Schieberegisters während einiger Mikrosekunden unmittelbar im Anschluß an die Änderung vom »1«-Pegel zum »0«-Pegel des 2 Hz-Zeitoder Taktsignals von dem Zeit- oder Taktsignalgeneraior 230 bewirkt was dazu führt, daß das Ausgangssignal

aller Registerstufen auf den »1«-Pegel wechselt. In Übereinstimmung mit der Anzahl der Zyklen des Geschwindigkeitssignals, das während der Zeit erhalten wird, in der das 2 Hz-Taktsignal den Pegel »1« besitzt, d. h. während 0,25 Sekunden, werden dann die stabilen Zustände der Registerstufen sukzessive geändert. Wenn das Fahrzeugsgeschwindigkeitssignal beispielsweise den sechsundneunzigsten Zyklus erreicht, ändern nur drei der Registerstufen ihren Zustand.

Bezugszeichen 270 bezeichnet eine Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung zur Erzeugung eines Unterscheidungssignals aus dem Geschwindigkeitssignal von der Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260. Die Verbindungen zwischen der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 und der Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260 sind in F i g. 7 gezeigt. In F i g. 7 ist nur eine von sechs Unterschaltungen dargestellt, da die anderen fünf Unterschaltungen identischen Aufbau aufweisen. In F i g. 7 bezeichnen die Bezugszeichen 261, 262 und 263 eine Geschwindigkeitssignalklemme, eine Löschimpulsklemme und eine Treibersignalklemme, die mit der Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260 verbunden sind, Bezugszeichen 264 eine Schiebeimpulsklemme zur Aufnahme von Schiebeimpulsen und Bezugszeichen 271 eine Klemme, an der das Fahrzeugsgeschwindigkeitssignal dieser Unterschaltung der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 erzeugt wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen für diese Unterschaltung vorbestimmten Wert erreicht, wird die Fahrzeuggeschwindigkeit in Übereinstimmung mit den Geschwindigkeitssignalen von den Klemmen 261, 262 und 263 unterschieden und das entsprechende Unterscheidungssignal erzeugt Diese Operation wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramm gemäß F i g. 8 beschrieben. In dem Wellenformdiagramm gemäß F i g. 8 zeigt F i g. 8(A) das Geschwindigkeitssignal an der Geschwindigkeitssignalklemme 261, Fig.8(B) den Löschimpuls an der Löschimpulsklemme 262 und Fig.8(C) das Treibersignal an der Treibersignalklemme 263. Wenn das in Fig.8 (A) gezeigte Geschwindigkeitssignal an der Klemme 261 erzeugt wird, wird es der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 zugeführt Wenn zu dieser Zeit der in F i g. 8 (B) gezeigte Löschimpuls an der Klemme 262 erzeugt wird, werden die Zähler in der Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260 und der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 alle gelöscht In diesem Fall behält die Klemme 271 zur Erzeugung des Unterscheidungssignals der Fahrzeugeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 ihren vorhergehenden Zustand bei, so daß gemäß dem nach Ablauf von 0,25 Sekunden in der Mitte zwischen den in Fig.8 (B) gezeigten Löschimpulsen erzeugten Treibersignal der Fig.8 (C) bestimmt wird, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht hat und das Unterscheidungssignal an der Klemme 271 den Pegel »1« annimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den vorgegebenen Wert erreicht hat Wenn in diesem Fall eine Mehrzahl von Unterschaltungen dieses Typs verwendet werden, um eine entsprechende Anzahl von vorbestimmten Werten zu unterscheiden, wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeiten 61,2 km/h und 67,6 km/h zur Erzeugung entsprechender Unterscheidungssignale erfaßt werden, nimmt das Unterscheidungssignal an der Klemme zum Unterscheiden der Fahrzeuggeschwindigkeit von 61,2 km/h stets den Pegel »1« an, wenn das Unterscheidungssignal an der Klemme zum Unterscheiden der Fahrzeuggeschwindigkeit von 67,6 km/h den Pegel »1« besitzt. Mit anderen Worten, wenn irgendein Unterscheidungssignal den Pegel »1« annimmt, nehmen auch alle Unterscheidungssignale an den Klemmen zur Unterscheidung von Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb dieser erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit den Pegel »1« an. Diese Funktion ist bei der Prüfung dieser Schaltung sehr wirksam.

Bezugszeichen 280 bezeichnet eine Steuerprogrammschaltung, die an ihren Eingängen die Signale von der Alarmerzeugungsschaltung 240, der Zeitintervallerzeugungsschaltung 2SO, der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 und den Klemmen 206, 207. 208, 209. 210. 211. 212, 213. 214. 215 und 216 empfängt und die logische Operation an diesen Signalen durchführt, wobei ein Betätigungsausgangssignal erzeugt und eine geeignete Steuerung bewirkt wird. Wenn die Verknüpfungen der logischen Schaltung in Form einer Matrix angeordnet sind, so daß die Verwendung eines Nur-Lese-Speichers (ROM) möglich ist, kann jegliche Modifikation der Steuerbedingungen der Abgasausstoßsteuersysteme leicht durchgeführt werden.

In F i g. 9 ist ein detailliertes Schaltbild der Steuerschaltung 100 als Beispiel dargestellt, die die oben erwähnte Zeit- oder Taktsignalerzeugungsschaltung 230, die Alarmerzeugungsschaltung 240, die Zeitintervallerzeugungsschaltung 250, die Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260, die Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270 unJ die Steuerprogrammschaltung 280 enthält. Die funktionelle Beziehung zwischen den Eingängen und Ausgängen wird unter Bezugnahme auf F i g. 9 beschrieben. Wenn ein Signal an die Klemme 206 des Systems A gelangt, so daß die Steuerungen gemäß dem System A bewirkt werden, werden diejenigen gesteuerten Systeme, die den Leitungsreaktor, den Konverter mit oxydierendem Katalysator, den Konverter mit reduzierendem Katalysator, das Abgasrückführungssystem und das System zum Unterbrechen der Vorverstellung der Zündung sowie den Leitungsreaktor und den Konverter mit oxydierendem Katalysator enthalten, gemäß den an der ASVl-Klemme 218 und der ASV2-KIemme 220 erzeugten Signalen gesteuert, die die Sekundärluft ein- und ausschalten. Mit anderen Worten, es wird lediglich der Schalter 31 des Systems A in der Wählschaltereinheit 30 geöffnet, so daß nur das Signal an der Λ-Klemme

206 den Pegel »1« annimmt während der Schalter 32 des Systems B und der Schalter 33 des Systems C geschlossen sind, so daß die Signale an der ß-Klemme

207 und der C-Klemme 208 den Pegel »0« annehmen. Wenn andererseits das Signal an der EM-Klemme 216 von dem Störkommandoschalter 41 den Pegel »1« besitzt, das Signal an der T-Klemrne 204 von dem Zeitreduzieranzeigeschalter 42 den Pegel »0« besitzt und das Signal an der V-Klemme 203 von dem Alarmwählschalter 43 den Pegel »1«, werden die Solenoidventile 50 wie folgt betätigt Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 67,6 km/h liegt und das Signal des Tastenschalters an der /C-Klemme 215 erscheint wird an der TCS-Klemme 217 ein Signal erzeugt und die Spule des Solenoids zum Unterbrechen der Vorverstellung der Zündung wird erregt und betätigt das System zur Unterbrechung der Vorverstellung des Zündzeitpunktes, während dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als 67,6 km/h wird, die Spule des Solenoids zur Unterbrechung der Vorverstel-

lung der Zündung entregt wird, so daß die Unterbrechung der Vorverstellung der Zündung gelöst wird. Wenn danach die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als 61,2 km/h wird, wird die Spule des Solenoids zur Unterbrechung der Vorverstellung der Zündung wieder erregt.

Wenn andererseits die Wassertemperatur höher als 45⁰C liegt, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 99,8 km/h, die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter 1050⁰C liegt, die Innentemperaturen der Konverter mit dem oxydierenden und den reduzierenden Katalysator beide unter 750⁰C liegen und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215 erscheint, wird an der Klemme 219 ein Signal erzeugt und die Spule des Abgasrückführ-Solenoids erregt, so daß ein Teil der Abgase in den Vergaser zurückströmt. Wenn mindestens eine dieser Bedingungen nicht existiert, wird die Spule des Abgasrückführ-Solenoid entregt und das Abgasrückführ-System außer Betrieb genommen.

Wenn ferner die Maschine kalt ist, wird an der /4SV1-Klemme 218 ein Signal erzeugt und die Spule eines ersten Sekundärluftsolenoids zur Steuerung der Zufuhr an Sekundärluft in den Leitungsreaktor erregt, so daß die Sekundärluft in den Leitungsreaktor eingespeist wird. Die Bedingungen für diese Steuerung schließen ein, daß die Kühlwassertemperatur unter 45°C liegt, die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter 1050° C, die Innentemperaturen der Konverter mit dem oxydierenden und dem reduzierenden Katalysator unter 75O⁰C, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 67,6 km/h und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215 erscheint; die Steueraktion findet dann statt, wenn allen diesen Bedingungen genügt ist. Andererseits erscheint an der ASKl-Klemme 218 das Ausgangssignal, so daß die Einspeisung von Sekundärluft gestoppt wird, wenn irgendeine der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist, nämlich der Ablauf von 505 Sekunden nach Einsetzen der Steueraktion, der Ablauf von 64 Sekunden nach dem die Fahrzeuggeschwindigkeit 67,6 km/h erreicht hat, die Innentemperatur des Leitungsreaktors höher als 1050⁰C ist, die Innentemperatur entweder des Konverters mit oxydierendem Katalysator oder des Konverters mit reduzierendem Katalysator höher als 750⁰C liegt, die Kühlwassertemperatur höher als 105⁰C und die Fahrzeuggeschwindigkeit mehr als 99,8 km/h beträgt. In speziellen Fällen, in denen Sekundärluft zugeführt wird, ohne daß die oben erwähnten Bedingungen vorliegen, d. h. wenn die Spule des ersten Sekundärluftsolenoids erregt ist, wenn das Tastenschaltersignal von der AT-Klemme 215 endet und dann in weniger als 4 Sekunden wieder erscheint, findet die Steueraktion andererseits unter der Bedingung statt, daß sie bis zum Ablauf der anfänglichen Periode von 505 Sekunden oder dem Ablauf von 64 Sekunden, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeil 67,6 km/h erreicht hat, fortgesetzt wird. Wenn ferner mehr als 4 Sekunden nach Beendigung des Tastenschaltersignals verstreichen, wird die Spule des ersten Sekundärluftsolenoids wieder erregt, wenn die oben genannten Bedingungen, d.h. das Wiederanstehen des Tastenschaltersignals, das Abfallen der Kühlwassertemperatur unter 45° C usw. erfüllt sind.

Eine Spule eines zweiten Sekundärluftsolenoids zur Steuerung der Zufuhr von Sekundärluft zum Konverter mit dem oxydierenden Katalysator arbeitet folgendermaßen. Wenn die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter 1050⁰C liegt, die Innentemperaturen der Konverter mit dem oxydierenden und dem reduzierenden Katalysator beide unter 75O⁰C liegen, die Öltemperatur über 15°C liegt, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 99,8 km/h liegt, die Kühlwassertemperatur unter 105°C und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215 erscheint, wird an der A.SV2-Klemme 220 ein Signal erzeugt und die Spule des zweiten Sekundärluftsolenoids erregt, so daß die Sekundärluft dem Konverter mit oxydierendem Katalysator zugeführt wird. Wenn mindestens eine dieser Bedingungen

ίο nicht erfüllt ist, wird die Spule des zweiten Sekundärluftsolenoids entregt und die Sekundärluftzufuhr gestoppt

Eine Warnung, die eine verschlechterte Funktion des Steuersystems anzeigt, ist in folgender Weise gegeben. Wenn die Innentemperatur des Leitungsreaktors höher als 1050⁰C liegt, die Innentemperatur des Konverters mit oxydierendem Katalysator oder des Konverters mit reduzierendem Katalysator höher als 750⁰C ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit über 156,1 km/h liegt oder die Kühlwassertemperatur höher als 105⁰C ist, d.h. wenn irgendeine dieser Bedingungen existiert, wird ein Signal an der Wan-KIemme 222 erzeugt, das den Alarmmelder betätigt und die Warnlampen aufleuchten läßt.

Die Spule eines Gemischsteuersolenoids zum Zuführen von Sekundärluft zum Vergaser während Verzögerungsperioden zur Steuerung der Emission der Abgaskohlenwasserstoffe wird wie folgt betrieben. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 67,6 km/h liegt und das Tastenschaltersignal an der K-Klemmc 215 erscheint, wird an der AiCV-Klemme 221 ein Signal erzeugt und die Spule des Gemischsteuersolenoids erregt, so daß Sekundärluft zum Vergaser gespeist wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit 67,6 km/h überschreitet, wird die Spule des Gemischsteuersolenoids entregt und wieder erregt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 61,2 km/h abfällt.

Andererseits wird dann an der VW-Klemme 224 ein

Signal erzeugt, um eine Warnung zu geben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit mit 156,1 km/h überschreitet.

Während unter den oben genannten entsprechenden Bedingungen an jeder der Ausgangsklemmen 217, 218, 219,220,221,222,223 und 224 ein Signal erzeugt wird, so daß das zugeordnete gesteuerte System betätigt wird, wenn das Störsignal, das an der £M-Klemme 216 anliegt, den Pegel »0« annimmt und ein Störkommando gegeben wird, werden die Warnlampen beaufschlagt und gleichzeitig die Signale an der ASVl-Klemme 218 und der ASV2-Klemme 220 zusammen beendet, mit dem Ergebnis, daß die Spulen der entsprechenden Solenoide entregt werden und dadurch die Zuführung von Sekundärluft gestoppt wird, so daß die Reaktion in dem Leitungsreaktor und in den Konvertern mit dem oxydierenden und dem reduzierenden Katalysator, wo die Temperatur auf einen hohen Wert ansteigt, gestoppt wird, wodurch die Temperatur in diesen Systemen zur Gewährleistung ihrer Sicherheit reduziert wird.

Wenn diese Systeme überprüft oder inspiziert werden sollen, wird das Signal an der Γ-Klemme 204 von dem Zeitreduzieranzeigeschalter 42 auf den Pegel »1« geändert, wodurch das Anstehen des Tastenschaltersignals an der K-Klemme 215 unter den Bedingungen, daß die Kühlwassertemperatur unter 45° C liegt, die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter 1050° C, die Innentemperaturen der Konverter mit oxydierendem und reduzierendem Katalysator beide unter 750⁰C und die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 67,6 km/h liegt, bewirkt, daß das Zeitintervall von 512 Sekunden herab auf V512 oder 1 Sekunde reduziert wird und an der ASVl-Klemme 218 für die Dauer dieser einen Sekunde

ti

ein Signal erzeugt wird, das nur dazu dient, die Spule des ersten Sekundärluftsolenoids zu erregen und auf diese Weise die Überprüfung für das Zeitintervall von 512 Sekunden zu beschleunigen. Die Operationen der Systeme B und C stimmen praktisch mit denen des Systems A überein.

Darüber hinaus sind die Ausgangsklemmen 217, 218, 219, 220, 221, 222, 223 und 224 der Rechnereinheit 200 mit den Leistungsstufen 140 und 160 nach Art einer Stromzufuhr verbunden, wie es in der detaillierten Schaltung gemäß Fig. 10 gezeigt ist. Gemäß Fig. 10 arbeitet der Solenoid 50, wenn ein Strom von der Klemme 217 der Steuerprogrammschaltung 280 in der Rechnereinheit 200 in die Leistungsstufe 140 fließt, weshalb keine Möglichkeit gegeben ist, daß der Solenoid 50 durch einen Verdrahtungsfehler in den Verbindungsleitungen oder dergleichen fehlerhaft arbeitet. Mit anderen Worten, sogar wenn die Klemme 217 geöffnet oder geerdet wird, wird die Spule 51 des Solenoids des Solenoidventils 50 nicht erregt. Fig. 10 zeigt nur eine Unterschaltung der Leistungsstufe 140, da die anderen Unterschaltungen der Leistungsstufen 140 und 160 in ihrem Aufbau mit der dargestellten identisch sind.

Wenn die Rechnereinheit 200 gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform aus einer C-MOS-LSI zusammengesetzt ist, ist es möglich, sie mit einer Speisespannung von 6 V bei einem Verbrauch von einigen zehn Mikroampere (wenn die Solenoide nicht erregt sind) zu betreiben.

Während die Abgasausstoßsteuersysteme Zeitsignale erfordern, die eine große Zeitbreite von einigen hundert Sekunden besitzen, ist eine beträchtliche Zeitdauer zum Überprüfen der Zeitinterval'erzeugungsschaltung, die derartige Zeitsignale liefert, erforderlich; dieses Problem wird bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Steuersystem dadurch ausgeschaltet, daß die Zeitintervallerzeugungsschaltung mit einer Zeitreduzierfunktion ausgestattet ist.

Mit der Erfindung wird daher ermöglicht, ein elektrisches Steuersystem zu schaffen, das eine Rechnereinheit aufweist, die zu einer in weitem Ausmaß MOS-integrierten Schaltung integriert ist (mit einer Zeit- bzw. Taktsignalerzeugungsschaltung, einer Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung, einer Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung, einer Steuerprogrammschaltung usw.), die in Abhängigkeit von Digitalsignalen von verschiedenen Fühlern zum Feststellen der Betriebsbedingungen bzw. Zustände der Maschine Solenoidsignale zum selektiven steuern von Solenoidventilen erzeugt, die Abgasausstoßsteueraktionen bewirken, und die eine Leistungsschaltung zum selektiven Betätigen der Solenoidventile in Abhängigkeit von den Solenotdsignalen von der Rechnereinheit besitzt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrische Steuerungseinrichtung für die Abgaszusammensetzung einer Fahrzeugbrennkraftmaschine mit Detektoreinrichtungen zur digitalen Ermittlung der Betriebszustände eines Satzes von die Abgaszusammensetzung beeinflussenden Vorrichtungen (Abgasreinigungsvorrichtungen) und des Fahrzustandes des Fahrzeugs, sowie mit einer Steuerschaltung, die die Signale von den Detektoreinrichtungen logisch verknüpft und ein einer bestimmten Steuerungsbedingung entsprechendes Steuerungssignal zur Steuerung der Vorrichtungen erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (100) Schaltungen mehrerer unterschiedlichen Sätzen von Vorrichtungen zugeordneter Steuerungsbedingungssysteme für die jeweilige Steuerung des einen oder eines anderen Satzes von Vorrichtungen sowie eine Wähleinrichtung (30) zur Auswahl eines der mehreren Steuerungsbedingungssysteme enthält.

2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (100) Schaltungen eines ersten und eines zweiten Steuerungsbedingungssystems enthält, wobei die Schaltung des ersten Steuerungsbedingungssystems als Antwort auf eine erste Wahlbetätigung der Wähleinrichtung (30) eine erste Vorrichtung und einen Leitungsreaktor zur Nachverbrennung von Abgasen steuert, während die Schaltung des zweiten Steuerungsbedingungssystems als Antwort auf eine zweite Wahlbetätigung der Wähleinrichtung die erste Vorrichtung und eine Drosselventileinstelleinrichtung, welche das Drosselventil bei einem Abbremsen des Fahrzeugs in einer leicht geöffneten Stellung hält, steuert.

3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den jeweiligen Signalleitungen, die die Steuerschaltung (100) mit den Detektoreinrichtungen (10, 20) verbinden, Widerstände (180) eingeschaltet sind, um eine Störung der logischen Verarbeitung durch die Steuerschaltung infolge eines äußeren elektrischen Feldes zu verhindern.

4. Steuerungseinrichtung nach einem der Anspriiehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungen der mehreren Steuerungsbedingungssysteme eine Steuerungseinrichtung zur Veranlassung von Sekundärluftzufuhr .zu einem Leitungsreaktor, der das Abgas nachverbrennt, wenn die Signale von den Detektoreinrichtungen einer bestimmten Bedingung genügen, und zum Stoppen der Sekundärluftzufuhr nach Ablauf einer bestimmten Zeit besitzt.

5. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Prüfeinrichtung (42, 250) zur Verringerung der bestimmten Zeit zu Prüfzwekken.

6. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Konverterschaltung (110), die ein Signal einer bestimmten Frequenz erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter einem bestimmten Wert liegt, und ein Konvertersignal einer der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen Frequenz erzeugt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den bestimmten Wert überschreitet, eine Taktschaltung (120) zur Erzeugung eines Taktsignal mit einer Referenzfrequenz zur Erzeugung von Zeitreferenzsignalen, eine Zeitsteuerungssignalgeneratorschaltung (230) zur Erzeugung bestimmter Zeitsteuerungssignale durch Teilung des Taktsignals, eine Geschwindigkeitssignalgeneratorschaltung (260), die Zyklen des Konvertersignals auf der Basis der Zeitsteuerungssignale zählt und verarbeitet und dadurch ein Geschwindigkeitssignal erzeugt, eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Unterscheidungsschaltung (270), die aufgrund des Geschwindigkeitssignals bestimmt, ob das Fahrzeug eine bestimmte Geschwindigkeit erreicht hat, und ein Unterscheidungssignal erzeugt, und eine Steuerprogrammschaltung (280) zur Erzeugung eines Steuerungssignals, abhängig von einer der Steuerungsbedingungen, mittels einer logischen Verknüpfung des Unterscheidungssignals und der Signale von den Detektoreinrichtungen.