DE2413227C3 - Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zum Zuführen einer vom Fahrer steuerbaren Luftmenge und eine Abgabeeinrichtung für den Brennstoff in einer das Mischungsverhältnis herstellenden Menge sowie ein in direkter Abhängigkeit von der Maschine arbeitendes Motordrehzahlmeßgerät zum Aufzeigen momentaner Drehzahländerungen der Maschine besitzt Eine derartige Regeleinrichtung ist aus der DE-PS 10 69 940 bekannt Bei dieser bekannten Regeleinrichtung erfolgt die Regelung der eingespritzten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von Stellsignalen, die beispielsweise die Drosselklappenstellung, die Maschinendrehzahl oder den Unterdruck in der Ansaugleitung der Maschine wiedergeben.

Ferner sind auch geschlossene Regelschleifen im Zusammenhang mit der Beeinflussung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von Maschinenbetriebsgrößen beispielsweise aus der DE-AS 12 56 944 bekannt.

Weiter ist z.B. in der US-PS 26 28 606 die Anwendung eines geschlossenen Regelsystems beschrieben, welches auch als Extremwert- oder Optimierungssystem bekannt ist, um die Luftströmung und/oder Brennstoffströmung zu einer Brennkraftmaschine in Schwingbewegung zu versetzen. Unter Ausnutzung der Effekte einer derartigen Flatterbewegung regelt das Optimierungssystem die Maschine derart, daß sie den optimalen Leistungspunkt such! bzw. auf optimaler Leistung arbeitet oder auf einem sehr wirtschaftlichen Brennstoffverbrauchspunkt arbeitet, trotz irgendeiner wahrnehmenbaren Änderung des Ausgangswertes oder von Umgebungs-Betriebsbedingungen. Derartige Optimierungssysteme führen darüber hinaus inhärent zu einer gewissen Reduzierung der Bildung von bestimmten Abgas-Bestandteilen, da das die maximale Leistung erzeugende Luft/Brennstoffgemisch auf der mageren Seite des stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnisses gelegen ist, und da weiter bekannt ist, daß bei zunehmender Magerkeit die Bildung derartiger Bestandteile wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe und in gewissem Ausmaß Stickoxide herabgesetzt wird.

Die Leistungsoptimierungstechnik führte jedoch nicht zu einer Massenproduktion bei Brennkraftmaschinen und daher wurde die Reduzierung in der Bildung von bestimmten Abgasen, was durch die genannte Technik hätte realisiert werden können, nicht erreicht

Es ist ferner nicht nur die Beziehung zwischen der Magerkeit des Luft/Brennstoffgemisches und dem rauhen Gang der Maschine seit langem bekannt, sondern auch deren Beitrag zu den nicht mehr annehmbaren Fahreigenschaften entsprechend dem Betrieb der Maschine an ihrer Magergrenze, die beispielsweise dadurch gemessen wurde, daß man die Zylinderdruckschwankungen gemessen hat oder daß man die vorwärts gerichtete oder rückwärts gerichtete

lineare Bewegung des Fahrzeugkörpers gemessen hat, wobei die letzteren Messungen in dem Aufsatz »Measuring Vehicle Driveability« von R.LEverett, veröffentlicht als 3AE-Paper No. 710137 für die vom 11. bis 15. Januar 1971 stattgefundene Konferenz der »Society of Auotomotive Engineers« beschrieben sind. Die Kenntnis der Wirkung der Magerkeit auf die Fahreigenschaften des Fahrzeugs und die Mittel zur Messung derselben haben dennoch nicht dazu geführt, die Größe bzw. das Ausmaß der Fahrtüchtigkeit des Fahrzeugs zu steuern oder zu regeln und zwar als geregelter Parameter eines geschlossenen Maschinen-Regelsystems. Anstatt den Versuch zu unternehmen, den Betrieb der Maschine kontinuierlich und dauernd knapp auf dem magersten Luft/Brennstoffverhältnis, welches möglich ist, zu halten, wurde bei den Systemen nach dem Stand der Technik diese Grenze als Arbeitsunfähigkeitsgrenze verwendet oder diente dazu, den Betrieb der Maschine in einem Sicherheitsabstand von dieser Grenze einzustellen.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine der eingangs definierten Art für die Reduzierung der Bildung von bestimmten Abgasbestandteilen einer Brennkraftmaschine zu verbessern, wobei gleichzeitig die Einstellung des rauhen Ganges der Maschine möglich sein soll.

Ausgehend von der Regeleinrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die an die Maschine angeschlossene Brennstoffabgabeeinrichtung von einer die Rauhigkeit des Maschinenbetriebs abtastenden Einrichtung durch ein in seiner Größe von den momentanen Drehzahländerungen abhängiges Rauhigkeitssignal geregelt ist und daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis im Sinn einer Zunahme des Luftanteils geändert wird, wenn das Regelsignal kleiner als eine vorbestimmte Rauhigkeitsgröße ist und umgekehrt.

Erfindungsgemäß wird also die Rauhigkeit bzw. der rauhe Lauf der Maschine überwacht und es wird das gewonnene Rauhigkeitssignal in einer Regelschleife verarbeitet.

Die Regeleinrichtung nach der Erfindung hält normalerweise das Luft/Brennstoffgemisch so mager wie möglich, so daß dieses gerade eben dem Schwellenwert einer nicht mehr annehmbaren Rauhigkeit der Maschine bzw. rauhen Gang der Maschine folgt und zwar beispielsweise während Dauerzustandsbetrieben der Maschine, welches jedoch auch eine unterschiedliche Regelung des Luft/Brennstoffverhältnisses durchzuführen erlaubt, und zwar bei Auftreten von anderen Betriebszuständen.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüche 2—5.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 ergibt sich der besondere Vorteil, daß bei Auftreten von niederfrequenten Änderungen dem rauhen Lauf der Maschine das gewonnene Rauhigkeitssignal daran gehindert wird die Brennstoffabgabeeinrici/'^gzu steuern.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein teilweises Blockschaltbild mit teilweise schematischen Darstellungen eines geschlossenen Regelsystems für eine Brennkraftmschine, um das Luft/ Brennstoffverhältnis so zu regeln, daß die Rauhigkeit

bzw. der rauhe Lauf der Maschine eingestellt werden kann;

Fig.2 eine teilweise schematische und teilweise Schnittdarstellung eines Teilabschnitts des Brennstoffabgabegerätes des geschlossenen Regelsystems für eine Brennkraftmaschine von Fig. 1;

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Teiles des geschlossenen Regelsystems für eine Brennkraftmaschine von Fig. 1, welches durch eine Unterschleife abgewandelt ist, um die Regelung der Magerkeit des Luft/Brennstoffverhältnisses abzuändern, und zwar bei Vorhandensein bestimmter, vom Fahrer befehligter Änderungen in der Arbeitsweise;

F i g. 4 ein elektrischer Stromlaufplan des geschlossenen Regelsystems der Brennkraftmaschine von Fig. 1, weiches durch eine Unterschleife ähnlich derjenigen von F i g. 3, abgewandelt ist, und

F i g. 5 ein elektrischer Stromlaufplan einer abgewandelten Ausführungsform der geschlossenen Regelsysteme für die Brennkraftmaschine gemäß den F i g. 3 und 4.

F i g. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit intermittierender Funkenzündung, die herkömmlich gestaltet ist, mit der Ausnahme, daß Luft und Brennstoff an diese Maschine in einem Verhältnis abgegeben werden, welches durch ein geschlossenes Regelsystem 12 einstellbar ist, um dadurch den rauhen Gang der Maschine bzw. des Laufes der Maschine einzustellen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet das Regelsystem 12 derart, daß es den Prozentsatz der Konzentration bestimmter Abgas-Bestandteile in den Verbrennungsprodukten der Maschine 10 dadurch reduziert, daß es das Luft/Brennstoffverhältnis in Richtung auf die auf die Ausführung der Maschine bezogene »Magerkeitsgrenze« so lange vorspannt, wie der rauhe Gang der Maschine sich unterhalb einer bestimmten Größe bzw. einem bestimmten Ausmaß befindet. Wenn diese Rauhigkeit eine vorherbestimmte Größe überschreitet, wird das Luft/Brennstoffverhältnis verkleinert, um den rauhen Gang der Maschine zu mildern. Bei diesem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel soll das Regelsystem 12 im folgenden als »Mager-Grenzschleife 12« bezeichnet werden und dieses System ist in der Umgebung eines Labors zum Testen der Abgase veranschaulicht.

Gemäß F i g. 1 ist ein Zweig des Abgassystems 14 der Maschine 10 stromaufwärts von dem Auspufftopf 16 mit einem Abgasanalysiergerät 18 über ein Ventil 20 verbunden, und die Ausgangswelle 22 der Maschinentransmission 23 ist durch eine Welle 24 und eine Drehmomentzelle 26 mit einem Maschinendynamometer 28 verbunden. Der Maschinen-Dynamometer 28 spricht auf Befehle an, die durch einen Straßenlast-Simulator 30 vorgesehen werden, wie Beispielsweise einen Computer, der auf Drehmomentsignale — durch die Drehmomentzelle 26 und die Bremssignale von einer Fahrersteuereinheit 23 — anspricht. Die Fahrersteuereinheit 32 ist elektrisch und/oder mechanisch angeschlossen, um eine geeignete Luttverbrauch-Steuervorrichtung 34 in Form von Drosselplatten (nicht gezeigt) zu steuern, die auf einer Drosselwelle in dem Lufteinlaßkanal der Maschine angeordnet ist, und zwar zwischen einem Lufteinlaßende 36 des Kanals und einem Maschinenauslaßende desselben.

Oie Maschine 10 umfaßt weiter eine Brennstoffabgabevorrichtung 40, welche die Abgabe des Brennstoffstromes steuert, um dadurch eine gewünschte Beziehung zur Luftströmung aufrechtzuerhalten. Wie unter Hinweis auf F i g. 2 besser hervorgehen wird, umfaßt die

Brennstoffabgabevorrichtung 40 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein elektronisch gesteuertes Brennstoffeinspritzsystem mit einem elektromagnetisch betätigten Brennstoffeinspritzventil 42, welches im Einlaßrohr 44 der Maschine stromaufwärts von einem Einlaßventil 46 (offen gezeigt) der Maschine angeordnet ist und so arbeitet, daß es die Brennstoffeinspritzung durch dasselbe in die Verbrennungskammer 48 der Maschine steuert, wobei auch eine Pumpe 50 vorgesehen ist, um den Brennstoff zum Einspritzventil 42 von einer Brennstoffversorgungsquelle 52 über eine Brennstoffleitung und eine Rückführleitung 54 mit einer Strömungsdrosselstelle 55 zu pumpen.

Das Einspritzventil 42 ist elektrisch durch eine Leitung 56 mit einem Brennsioffabgaberegler 60 verbunden, der im folgenden als »Luft/Brennstoffregler« eines auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannten Typs bezeichnet werden soll, um die Länge der Brennstoffeinspritzperiode zu steuern, und zwar unter Verwendung von ein oder mehreren von der Maschine abhängigen Parametern, um entweder den Punkt zu verändern, bei welchem die Einspritzperiode beginnt und/oder den Punkt zu verändern, bei welchem diese Einspritzperiode endet. Der Luft/Brennstoffregler 60 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht aus einer eine Impulsfolge erzeugenden Vorrichtung.

Der Luft/Brennstoffregler 60 erzeugt eine Impulsfolge von speziell gestalteten Spannungs/Zeitsignalen, wobei jeder Impuls einen speziell geformten Anfangsabschnitt zum Bestimmen des Anfangs jeder Einspritzperiode in Einklang mit der Drehzahl der Maschine, und einen konstant abfallenden Sägezahnabschnitt aufweist, um jeden Einspritzimpuls zu beenden, wenn der Sägezahnabschnitt einen vorher bestimmten Bezugswert kreuzt, der auf die Luftströmung bezogen ist. Um derartige von der Luftströmung und der Drehzahl abhängige Informationen zu empfangen, ist der Luft/Brennstoffregler 60 über eine Leitung 62 mit einem Fühler 64 verbunden, um die Luftströmung oder einen auf diese bezogenen Parameter abzutasten, wie beispielsweise den Ansaugrohriuftdruck, und er ist ebenso über eine Leitung 66 mit einem Drehzahlmeßgerät 68 verbunden, wobei das Drehzahlmeßgerät 68 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mit sechzig Zähnen ausgestattetes Tachometerrad enthält, welches an ein von der Kurbelwelle angetriebenes Teil (nicht gezeigt) der Maschine 10 gekuppelt ist, wie beispielsweise an ein Schwungrad, an einen Getriebering oder die Riemenscheibe desselben. Unter Verwendung der Geschwindigkeitsinformation der Maschine und der Luftströmungsinformation derselben arbeitet der Luft/ Brennstoffregler 60 derart, daß er die Dauer der Impulseinspritzperiode abändert, um eine gewünschte Beziehung zwischen der Luftströmung und der Brennstoffströmung aufrechtzuerhalten, wobei diese gewünschte Beziehung von einem Luft/Brennstoffverhältnis von 9 :1 während eines Kaltstarts der Maschine bzw. den damit verbundenen Zuständen bis leicht oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von ca. 14,8:1 nach der Vervollständigung des Aufwärmvorganges der Maschine schwankt

Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt die Magergrenze-Schleife 12 ein Luft/Brennstoffverhältnisänderungs-Befehlssignal und führt dieses dem Luft/ Brennstoffregler 60 zu, wodurch normalerweise die Brennstoffeinspritzperiode vermindert wird, um dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis zu erhöhen, bis dieses Verhältnis auf eine Grenze vorgespannt ist, die

einer so großen Magerkeit entspricht, daß die Maschin gerade anfängt, rauh oder unrund zu laufen. Dit Magerkeitsgrenze-Schleife 12 spricht auf diese begin nende Rauhigkeit dadurch an, daß sie momentan da; Luft/Brennstoffänderungs-Befehlssignal verminder und dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis anreicher wobei dieses Änderungsbefehlssignal die Brennstoffein spritzperiode dadurch erhöht, daß der Sägezahn dei vom Regler erzeugten Impulsfolge zu einem spätere Zeitpunkt die Bezugsspannung schneidet oder kreuz was dadurch erzielt werden kann, daß man die Steigun, des Sägezahnabschnitts vermindert und/oder di Bezugsspannung erhöht.

Um somit kontinuierlich das Luft/Brennstoffverhält nis zu regein, damit es im Endeffekt an de! Magerkeitsgrenze bleibt, erfaßt die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 einen Maschinenparameter, der mit dem Luft/Brennstoffverhältnis schwankt und sie ändert dan momentan das Luft/Brennstoffverhältnis, um dadurc den Maschinenparameter zu regeln. Ein derartige Parameter besteht aus der Drehzahl, da, wenn da: Luft/Brennstoffgemisch momentan zu mager wird ode zu fett wird und zwar relativ zum stöchiometrische Verhältnis, die von unterschiedlichen Zylindern der Maschine erzeugte Leistung bzw. Energie momentan ungleich oder rauh wird, so daß dadurch bewirkt wird, daß das von dem Kolben auf die Kurbelwelle der Maschine übertragene Drehmoment entsprechen! ungleich oder rauh verläuft, also dadurch die Kurbelwel Ie momentan beschleunigt wird oder verzögert wird um zwar in Einklang mit dem ungleichmäßigen Drehmo ment. Bezeichnet man allgemein alle derartige momentanen Leistungsunterschiede, Drehmomentsän derungen, Beschleunigungs- und Verzögerungsänderun gen oder die Geschwindigkeitsänderungen als »rauhe: Gang der Maschine«, so stellt die Magerkeitsgrenze Schleife 12 nach der vorliegenden Erfindung ein Gerät dar, welches diese Rauhigkeit erfassen oder feststellen kann und welche das Luft/Brennstoffverhältnis so abwandeln kann, daß die Rauhigkeit unterhalb eines vorherbestimmten Wertes gehalten wird.

Ein Rauhigkeitsfühler, der von der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 verwendet wird, besteht im wesentlichen aui einem Filter und aus einer Differenzierstufe 70, die eir Geschwindigkeitssignal vom Drehzahlmeßgerät 6f empfängt und Frequenzen außerhalb eines gewünschten Frequenzbande.·! dämpft und das nichtgedämpft und zurückbleibende Geschwindigkeitssignal differen ziert, um ein abgeleitetes Signal zu erzeugen, welche: mit wenigstens der ersten Ableitung des Geschwindig keitssignals schwankt. Um die vorteilhafte Verwendung von sowohl der Beschleunigungsinformation als aucf der Verzögerungsinformation zu ermöglichen, die ir diesem Differenziersignal enthalten ist, und um weitei dieses differenzierte Signal in die richtige Form füi einen Vergleich mit einem Rauhigkeitsbezugssignal zi bringen, ist die Ausgangsgröße der Differenzierstuft über eine Leitung 72 mit einem Vollweggleichrichter 7< verbunden und gelangt von dort zu einer Vergleichsstu fe 76. Eine Quelle einer einstellbaren Bezugsspannung ii Form eines Potentiometers 78 ist an die Vergleichsstufi 76 angeschlossen, um dieser eine Rauhigkeits-Schwell wertbezugsgröße zuzuführen. Die Vergleichsstufe 71 erzeugt bei dem gewählten bevorzugten Ausführungs beispiel ein Vergleichssignal mit einer Polarität, wem das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal kleiner ist als di Rauhigkeits-Schwellwertbezugsgröße, und erzeugt die ses mit der entgegengesetzten Polarität, wenn da

gleichgerichtete Rauhigkeitssignal größer ist als die Rauhigkeits-Schwellwertbezugsgröße. Diese Vergleichssignale werden über eine Vergleichssignalleitung 80 einer Integrierstufe 82 zugeführt. Die Integrierstufe 82 erzeugt ein Änderungsbefehlssignal, welches dem Luft/Brennstoffregler 60 zugeführt wird, wodurch dieser Regler veranlaßt wird, entweder kontinuierlich die Periode des Brennstoffeinspritzimpulses zu verkürzen, wodurch das Luft/Brennstoffverhältnis erhöht wird, und zwar in Richtung auf die Magerkeitsgrenze, solange die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 76 eine erste Polarität aufweist, oder dieser im anderen Fall die Periode des Einspritzimpulses verlängert, um dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis zu vermindern und zwar von der Magerkeitsgrenze weg, solange die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 76 die andere Polarität besitzt.

Die Größe der Schwellwert-Bezugsspannung, die durch das Potentiometer 78 vorgegeben wird, wird so ausgewählt, daß sie einem Wert des rauhen Ganges der Maschine entspricht, bei welchem das Luft/Brennstoffgemisch so mager wie möglich gestaltet wird, bis zu dem Punkt, bei welchem die Bildung von Abgasbestandteilen, wie beispielsweise HC und CO, minimal wird, ohne daß dabei jedoch die Fahreigenschaften des bestimmten Fahrzeuges unannehmbar werden. Um diesen Kompromiß zwischen den Fahreigenschaften des Fahrzeugs und der Abgasregelung zu erzielen, kann die Einsteilung der Rauhigkeitsschwelle von einer Maschine bzw. Anwendung der Maschine zur nächsten schwanken. Es kann beispielsweise die Rauhigkeitsschwelle so eingestellt werden, daß Drehzahländerungen der Maschine bis zu zwölf Umdrehungen pro Minute toleriert werden, was beispielsweise bei Maschinen möglich ist, die ein hydraulisch gekuppeltes Getriebe antreiben, durch welches ein bestimmter Grad des rauhen Ganges der Maschine hydraulisch gedämpft wird, oder auch bei wesentlich niedrigeren Drehzahländerungen, wie dies bei Maschinen der Fall sein kann, die ein Getriebe über eine Reibkupplung antreiben, welche den rauhen Gang der Maschine relativ ungedämpft überträgt, wobei die vorangegangene Einstellung normalerweise zu weniger Abgasen unter annehmbaren Betriebsbedingungen führt, als im letzteren Fall.

Gemäß Fig.3 ist eine Magerkeitsgrenze-Abänderungsunterschleife in Form einer Ausschaltschleife 84 eingesetzt, für den Fall, daß die Betriebsweise der Grenzschleife 12 während bestimmter Bedingungen oder Betriebsphasen der Maschine abgeändert werden soll, um beispielsweise die Brennstoffanreicherung zu verhindern, die aus niederfrequenten Maschir.enbeschleunigungen und -Verzögerungen resultieren würde, welche vom Fahrer befehligten Änderungen der Fahrweise des Fahrzeugs zugeordnet sind. Derartige niederfrequente Rauhigkeitssignale, die hinsichtlich der Rauhigkeitssignale gedämpft werden, welch letztere ungedämpft durch das Filter und die Differenzierstufe 70 zum Vollweggleichrichter 74 gelangen, können nichtsdestoweniger eine ziemliche Größe erreichen, wenn sie differenziert und gleichgerichtet wurden, so daß die gleichgerichtete Ausgangsgröße des Gleichrichters 74 die Rauhigkeitsschwelle fiberschreitet Es ist zwar in einigen Anwendungsfällen der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 wünschenswert, diese Extrakomponente der Rauhigkeitsinformation dazu zu verwenden, das Luft/Brennstoffverhälnis während der Beschleunigung anzureichern oder umgekehrt dieses Gemisch bei einer Verzögerung mager zu gestalten; bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es jedoch wünschenswert, die Magerkeit des Luft/Brennstoffgemisches in Abhängigkeit von der Rauhigkeit bzw. dem rauhen Gang der Maschine zu regeln und zwar durch die Magerkeit des Gemisches und nicht durch Komponenten der Rauhigkeit, die durch vom Fahrer hervorgerufene Beschleunigungen oder Verzögerungen induziert werden.

Um eine derartige Verhinderung oder Sperrung des Betriebes der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 unter

ίο diesen Umständen zu bewirken, ist die Abschaltschleife 84 parallel zum Vollweggleichrichter 74 und der Vergleichsstufe 76 der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 an den mit A und B auf den Leitungen 72 und 80 bezeichneten Stellen geschaltet. Die Abschaltschleife 84 umfaßt ein Tiefpaßfilter 9ö, weiches in Reihe mit einem Vollweggleichrichter 92, einer Vergleichsstufe 94, einem Relais 98 und einem Schalter 51 geschaltet ist, wobei der Schalter S1 zwischen die Vergleichsstufe 76 und die Integrierstufe 82 der Haupt-Magerkeitsgrenze-Schleife 12 eingeschaltet ist. Das Tiefpaßfilter 90 bedämpft die hochfrequenten Komponenten des Rauhigkeitssignals, welches an früherer Stelle ungedämpft am Filter und der Differenzierstufe 70 vorbeigeführt wurde, und es gelangen ohne weitere Dämpfung die an früherer Stelle

2Ί gedämpften niederfrequenten Komponenten des Rauhigkeitssignals zum Vollweggleichrichter 92. Die Vergleichsstufe 94 vergleicht das gleichgerichtete niederfrequente Rauhigkeitssignal, welches durch den Gleichrichter 92 abgegeben wird, mit dem niederfrequenten Rauhigkeits-Schwellwertsignal, welches durch eine einstellbare Bezugsspannungsquelle % erzeugt wird, wobei die Größe der Spannung dieser Quelle so ausgewählt wird, daß die Abschalt-Schleife 84 den Betrieb der Hauptschleife 12 nur bei Vorhandensein von mehr als nur einer geringen Zahl von durch den Fahrer herbeigeführten Fahränderungen abändert Wenn die Ausmaße dieser Fahrweisenänderungen den Nennwert oder eine geringe Zahl überschreitet so erzeugt die Vergleichsstufe 94 ein Befehlssignal für das Relais 98,

-to wodurch der Schalter S1 die Verbindung zwischen der Vergleichsstufe 76 und der Integrierstufe 82 öffnet so daß dadurch der normale Betrieb der Magerkeitsgrenze-Schleife so lange unterbrochen wird, bis die Wirkungen der genannten den Nennbetrag der

Änderung überschreitenden Änderungen sich verloren haben.

Gemäß F i g. 4 umfaßt die Filter- und Differenzierstufe 70 Filterstufen mit Widerstands-Kapazitätskombinationen Ri-Ci und R 2— C 2 in Kombination mit einer

so Differenzierschaltung, die aus dem Funktionsverstärker Ai, dem Rückkopplungswiderstand R 3 und der Kapazität C3 besteht Die Filterstufen weisen einen' gemeinsamen Frequenzabbruch bei ca. 20 Winkelgraden pro Sekunde auf, und zwar bei logarithmisch aufgetragener Verstärkung gegenüber der logarithmisch aufgetragener Frequenz, und jede derartige Stufe stellt ein Nacheilnetzwerk dar mit einer Obertragungsfunktionscharakteristik von V(vs + 1). Die Differenzierstufe besitzt darüber hinaus eine Voreil-Ubertra- gungsfunktionseigenschaft durch rs, so daß das Signal auf der Leitung 72 am Ausgang des Verstärkers A 1 mit der ersten Ableitung des dem Eingangsanschluß 7Ί zugeführten Geschwindigkeitssignals schwankt in diesem Fall die Beschleunigung oder Verzögerung.

Der Vollweggleichrichter 74 umfaßt einen Funktionsverstärker Λ 2 mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingangsanschluß, die jeweils über entgegengesetzt gepolte Gleichrichterdioden D1 und

D 2 mit dem Ausgang der Differenzierstufe 70 verbunden sind. Die Anode der Diode D1 ist über einen Widerstand A4 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 2 verbunden, so daß lediglich negative Signale zu diesem gelangen können und lediglich positive Signale am Ausgang desselben erscheinen können. In ähnlicher Weise ist die Kathode der Diode D 2 über den Widerstand R 5 mit Masse oder Erde verbunden und an den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 2 angeschlossen, so daß lediglich positive Signale zu diesem gelangen können und somit ebenso nur positive Signale am Ausgang desselben erscheinen können.

Die Schwellwertvergleichsstufe 76 umfaßt einen Funktionsverstärker A3, dessen invertierender Eingangsanschiuß über den Widerstand Rl mit dem Ausgang des Gleichrichters 74 verbunden ist und ebenso mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers A 3 über ein Paar in Reihe geschalteter entgegengesetzt gepolter Zenerdioden D3 und DA verbunden ist. Eine Rauhigkeitsschwellwert-Bezugsspannung wird durch ein einstellbares Potentiometer 78 vorgegeben, dessen festes Element R 10 zwischen eine negative Stromversorgung und Masse geschaltet ist und dessen Schleifarm bzw. Schleifkontakt mit dem invertierenden Eingangsanschluß von A 3 über einen Widerstand R 8 verbunden ist. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers A 3 ist geerdet, so daß eine leicht negative Spannung am invertierenden Eingangsanschluß entsteht, wenn die Ausgangsgröße des Vollweggleichrichters 74 kleiner ist als die von dem Potentiometer 78 vorgegebene Bezugsspannung. Wenn diese leicht negative Eingangsgröße am invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A3 ansteht, so erreicht der Ausgang auf der Leitung 80 einen positiven Spannungswert, der durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode DA bestimmt ist. Wenn die Ausgangsgröße des Vollweggleichrichters 74 zunimmt und die Ausgangsgröße überschreitet, die durch die Schwellwert-Bezugsspannung 78 vorgegeben wird, so wird die Spannung am invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A3 leicht positiv, so daß der Verstärker .4 3 plötzlich eine negative Ausgangsgröße erzeugt, wobei der stufenförmige Übergang von der positiven zur negativen Ausgangsspannung durch die hohe Verstärkung des Verstärkers A 3 sichergestellt wird, und der Wert dieser Ausgangsspannung wird durch die Durchbruchr.spannung der Zenerdiode D 3 bestimmt.

Die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 76 auf der Leitung 80 gelangt zur Integrierstufe 82 und zwar über den Widerstand All, den Schalter SI₁ der normalerweise geschlossen ist und von der Unterschleife betrieben wird und die Schleife ausschalten kann, einen Schalter 52, der normalerweise geschlossen ist und von Hand betätigt wird und das Luft/Brennstoffverhältnis voreinstellt, wobei die Aufgabe und der Sinn der Schalter Sl und 52 an späterer Stelle im Detail erläutert werden sollen, und zwar in Verbindung mit der Schleifen-Ausschaltschaltung 84 und einer voreinstellenden Luft/Brennstoffbefehlsschaltung 86. Die Integrierstufe 82 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut und umfaßt hier einen Funktionsverstärker AA, dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß T2 über eine Kapazität CA gekoppelt ist, und der nicht invertierende Eingangsanschluß desselben geerdet ist Während des normalen Betriebes der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 sind die Schalter Sl und S2 beide geschlossen, um die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 74 zur Integrierstufe 82 zu übertragen. Wenn das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal, welches von dem Vollweggleichrichter 74 vorgesehen wird, kleiner ist als die Rauhigkeitsschwellwert-Bezugsspannung, die von

-, dem Potentiometer 78 vorgesehen wird, so bewirkt die resultierende negative Ausgangsspannung der Vergleichsstufe 76, daß die Ausgangsgröße der Integrierstufe 82 in positiver Richtung zunimmt und zwar mit einer positiven Folge, die durch die Größen der Widerstände

ίο R11 und der Kapazität CA bestimmt ist. Diese Ausgangsgröße gelangt direkt zum Luft/Brennstoffregler 60 und wird durch diesen verarbeitet, um das Luft/Brennstoffverhältnis durch Verkürzung der Brennstoffeinspritzperiode zu erhöhen ähnlich dem Vorgang, wie er an früherer Stelle allgemein beschrieben wurde. Umgekehrt, wenn das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal größer ist als der Rauhigkeitsschwellwert, so bewirkt die resultierende positive Eingangsspannung zur Integrierstufe 82, daß die Ausgangsgröße derselben in negativer Richtung abnimmt, und zwar in einer negativen Folge, um das Luft/Brennstoffverhältnis zu vermindern.

Obwohl das Luft/Brennstoffverhältnis normalerweise in erster Linie durch die Ausgangsgröße der Integrierstufe 82 geregelt wird, kann es nichtsdestoweniger erforderlich sein, ein vorherbestimmtes Luft/Brennstoffverhältnis während bestimmter Perioden oder Zustände des Betriebs herbeizuführen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt sich, daß, wenn

j» die Vergleichsstufe 76 mit der Integrierstufe 82 verbunden ist und die Maschine 10 ausgeschaltet ist, das Luft/Brennstoffverhältnis zu mager werden kann, um anschließend einen Start zu ermöglichen. Um daher ein voreingestelltes Luft/Brennstoffverhältnis vorzusehen,

s=, welches für die Startbedingungen der Maschine geeignet ist, enthält die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 eine Luft/Brennstoffvoreinstellschaltung 86, die den Eingang der Integrierstufe 82 vom Ausgang der Vergleichsstufe 76 trennt und diesen mit einer bekannten Bezugsgröße verbindet. Die Voreinstellschaltung 76 enthält eiren Voreinstellschalter S 2, der zwischen Si und dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 4 geschaltet ist, enthält Spannungsteilerwiderstände Λ 12 und R 14, die in Reihe zwischen

•ti den Ausgangsanschluß T2 des Verstärkers AA geschaltet sind, und einen Widerstand R13, der zwischen einer negativen Stromversorgungsquelle und Masse geschaltet ist, und schließlich eine Leitung 88, die den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 14 und R 12 mit einem Kontakt des Schalters 52 verbindet Befindet sich der Voreinstellschalter S 2 in der Anlasserstellung, wobei die Leitung 88 mit dem invertierenden Eingangsanschluß verbunden ist, so ist die Ausgangsgröße des Verstärkers A 4 auf einem positiven Wert stabilisiert, der die leicht negative Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R12 und R14 wiedergibt Nachdem die Maschine erfolgreich angelassen wurde, wird der Voreinstellschalter 52 in die Lauf stellung geschaltet, wobei der invertierende Eingangsanschluß mit dem Ausgang der Vergleichsstufe 76 verbunden wird, anstatt mit der Voreinstell-Befehlsschaltung.

Um den Ausschaltschalter S1 zu öffnen, um dadurch die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 außer Bereitschaft zu setzen, wenn die Größe der niederfrequenten Rauhigkeitssignale einen niederfrequenten Rauhigkeits-Schwellwert überschreitet wird die Ausgangsgröße der Differenzier- bzw. Filterstufe 70 auf der Leitung 72

einem herkömmlichen Tiefpaßfilter 90 zugeführt, welches einen Widerstand R15 in Reihe mit einer Kapazität C5 enthält, wobei die Kapazität C5 auch parallel zu einem Widerstand R16 zwischen dem invertierenden Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß eines Funktionsverstärkers A 5 geschaltet ist, um dadurch die Verstärkung der Einheit zu erreichen.

Die Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters 90 wird auf der Leitung 91 dem Eingang von sowohl einem Halbweggleichrichter 92' als auch der Vergleichsstufe 94' zugeführt. Diese Stufen arbeiten zusammen und führen feenau die gleichen Funktionen wie der Vollweggleichrichter 74 und die Vergleichsstufe 76 der primären Magerkeitsgrenze-Schleife 12 durch, sie führen jedoch zu einer besseren Linearität zwischen den Eingangsund Ausgangssignalen kleiner Größen, da die Dioden entfallen, die mit den Dioden DX und D 2 in dem Eingangspfad zum Verstärker A 2 vergleichbar sind, so daß dadurch die Dämpfung vermieden wird, die sonst durch den vorwärts gerichteten Spannungsabfall dieser Dioden eingeführt wird. Dies ist wiederum dadurch möglich, daß der Ausgang des Tiefpaßfilters 90 mit der Einweggleichrichterstufe 92' und der Vergleichsstufe 94' verbunden ist und nicht mit der Vollweggleichrichterstufe 74, wie im Falle der primären Magerkeitsgrenze-Schleife IZ

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, wird die Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters 90 über die Leitung 91 und die Widerstände R 17 und R 18 jeweils zu den invertierenden Eingangsanschlüssen der Funktionsverstärker A 6 und A 7 übertragen, wobei die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Verstärker A 6 und A 7 geerdet sind und jeweils Abschnitte der Einweggleichrichterstufe 92' und der Vergleichsstufe 94' enthalten. Der Ausgang des Verstärkers A 6 ist sowohl mit der Anode als auch der Kathode der Dioden D 5 und D 6 verbunden, deren Kathode und Anode jeweils mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 6 über Widerstände R 20 und R 21 gekoppelt sind.

Bei diesen Verbindungen bewirkt eine positive Ausgangsgröße aus dem Tiefpaßfilter 90, daß eine negative Spannung am Ausgangsanschluß des Verstärkers A 6 entsteht Hierdurch entsteht ein Stromfluß vom Eingang zum Ausgang bzw. Ausgangsanschluß des Verstärkers /4 6 über den Widerstand Ä21 und die Diode D 6, so daß die sich am Verbindungspunkt 95 zwischen der Anode der Diode D 6 und dem Widerstand R 21 einstellende Spannung sich umgekehrt mit dem Produkt ändert oder schwankt, welches auf der positiven Eingangsspannung multipliziert mit dem Verhältnis des vorwärts gerichteten Spannungsabfalls der Diode D 6, geteilt durch die Verstärkung des Verstärkers besteht. Auf der anderen Seite wird durch eine negative Ausgangsspannung aus dem Tiefpaß 90 die Diode D 6 rückwärts vorgespannt, so daß diese nicht leitet, wodurch die Spannung am Verbindungspunkt 95 virtuell zu Null wird und zwar aufgrund der Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers über die Diode D 5 und den Widerstand R 20.

Die Spannung am Verbindungspunkt 95 wird zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 7 über einen Widerstand R 22 übertragen, der bei dem beschriebenen Anwendungsfall so ausgewählt ist, daß er die Hälfte der Größe bzw. des Widerstandswertes des Widerstandes R18 hat Bei dieser Beziehung zwischen den Widerstandswerten der Widerstände R18 und R 22 wird jegliche negative Spannung, die vom Verbindungspunkt 95 zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 7 übertragen wird, nur halb so stark wie eine positive Spannung gedämpft die über den Widerstand R18 vom Ausgang des Tiefpasses 90 übertragen wird. Betrachtet man nun die Eingangsgrö-Ben zum Verstärker A 7, die über die Widerstände R 18 und R 22 vorgesehen werden, so bewirkt das Verhältnis zwischen diesen, daß eine positive Ausgangsspannung von einem Volt vom Tiefpaß 90 zu einer negativen Nettoeingangsspannung von einem Volt zum Verstärker A 7 führt, da die positive Spannung, die über dem Widerstand R 18 entsteht, nur halb so groß ist wie das zwei Volt betragende negative Potential, welches durch den Widerstand R 22 erzeugt wird. Somit wird die positive Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 90 wenigstens einweg-gleichgerichtet Umgekehrt bewirkt eine negative Ausgangsspannung von einem Volt aus dem Tiefpaß 90, daß eine negative Eingangsspannung zum Verstärker A 7 gelangt wobei diese negative Eingangsspannung über dem Widerstand RiS allein erzeugt wird, da, wie bereits an früherer Stelle angedeutet wurde, die Spannung am Verbindungspunkt 95 virtuell unter diesen Bedingungen der Masse oder Erdpotential entspricht Darüber hinaus ist für den Fall, daß die Eingangsgröße zum Verstärker A 7 negativ ist und zwar für sowohl positive als auch negative Ausgangsgrößen aus dem Tiefpaßfilter 90, diese Ausgangsgröße vollständig gleichgerichtet.

Ein Teil der Vergleichsstufe 94' besteht auch aus einer einstellbaren Bezugsspannungsquelle in Form eines Potentiometers 96, dessen fester Widerstand R 23 zwischen eine positive Stromversorgung und Masse geschaltet ist und dessen Schleifkontakt oder Schleifarm mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 7 über einen Widerstand R 24 geschaltet ist. Um die Relaisschaltung 98 zu aktivieren und um dadurch den Ausschaltschalter 51 zu veranlassen, die Hauptmagerkeitsgrenze-Schleife 12 zu öffnen oder auszuschalten, wenn die Niederfrequenz-Rauhigkeitsbezugsspannung, die durch das Potentiometer % vorgegeben wird, durch die vollweggleichgerichtete Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 90 überschritten wird, ist auch der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers A 7 über eine vorwärts gepolte Zenerdiode D 7 mit dem Ausgang desselben verbunden und von dort über einen Widerstand Λ 25 zur Basis eines NPN-Transistors Qt, der einen Teil der Relaisschaltung 98 aufweist Der Kollektor des Transistors Q1 ist mit einem Ende der Wicklung L 1 eines Relais verbunden, dessen Kontakte den Schleifen-Ausschalt-Schalter 51 enthalten, und so weiter ist das andere Ende der Wicklung L1 mit einer positiven Stromversorgung verbunden und ebenso über eine Feldentladereihenschaltung zum Kollektor des Transistors Ql zurückgeführt, die eine vorwärts gepolte Diode D 8 und einen Widerstand R 26 enthält Wenn die negative Nettospannung, die aus der Vollweggleichrichtung der Ausgangsspannung des Tiefpasses 90 resultiert, den Niederfrequenz-Rauhigkeitsschwellwert überschreitet der durch das Potentiometer 96 vorgegeben wird, so steigt die Ausgangsspannung des Verstärkers A 7 unmittelbar auf die Durchbruchsspannung der Zenerdiode Dl an, wodurch der Transistor Ql in den leitenden Zustand vorgespannt wird, so daß die Wicklung LX erregt wird und der Schalter S1 geöffnet Wenn dann das Niederfrequenz-Rauhigkeitssignal danach verschwindet so daß die negative Nettospannung, die aus der Vollweggleichrichtung der Ausgangsspannung des Tiefpasses 90 resultiert, kleiner ist als die Niederfrequenz-Rauhigkeitsschwell-

wertspannung, die durch das Potentiometer 96 vorgegeben wird, so schal' Ά der Ausgang des Verstärkers A 7 unmittelbar virtuell auf Massepotential, welches diesem vom invertierenden Eingang über die D 7-Rückkopplungsschleife zugeführt wird, so daß dadurch der Transistor Q1 geschlossen wird bzw. nicht mehr leitet und demzufolge die Kontakte 51 in ihre normalerweise geschlossene Stellung zurückkehren.

Die zuvor beschriebene Abtrenn- oder Ausschalt-Unterschleife 84 kann die normale Betriebsweise der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 abändern, und zwar durch Abschalten oder Außerbereitschaftsetzen derselben, wenn die Größe von den niederfrequenten Beschleunigungen und Verzögerungen, die gewöhnlich von Befehlsänderungen hinsichtlich der Fahrweise des Fahrzeugs durch den Fahrer resultieren, eine vorher bestimmte Rauhigkeitsgröße überschreitet, die durch die Niederfrequenz-Rauhigkeitsbezugsspannung des Potentiometers 96 bestimmt ist Auf diese Weise ermöglicht es die Abschalt-Unterschleife 84, daß die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 normalerweise das Luft/ Brennstoffverhältnis nur dann regelt wenn die Größe von den höherfrequenten Beschleunigungen und Verzögerungen die durch das Potentiometer 78 vorgegebene bzw. vorher bestimmte Rauhigkeitsgröße überschrei- « tet

Betrachtet man nun F i g. 5, so läßt sich das gleiche Ergebnis einer Begrenzung des normalen Betriebes der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 bei Vorhandensein von noch höherfrequenten Beschleunigungen und Verzögerangen durch eine einfachere und wirkungsvolle Ausführungsform 12' erzielen. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform 12' ist die gesamte Ausschalt-Unterschleife 84, die in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht ist durch einen noch zusätzlichen Differenzierer und eine Filterstufe 73 ersetzt, die zwischen dem Ausgang der ersten Differenzierstufe und Filterstufe 70 und dem Eingang der an die Integrierstufe 82 angeschlossenen Kombination aus Vollweggleichrichter und Vergleichsstufe eingefügt ist Durch die zweite Differenzierstufe und Filterstufe 73 wird eine Ausgangsgröße erzeugt, die mit der zweiten Ableitung des Geschwindigkeitssignals schwankt, welches dem Anschluß Π der ersten Differenzier- bzw. Filterstufe 70 zugeführt wird, so daß dadurch die alternative Magerkeitsgrenze-Schleife 12' die beginnende Rauhigkeit verhindert, die nicht nur großen, sondern ebenso kleinen Beschleunigungen und Verzögerungen der Maschine zugeordnet ist and ebenso die Rauhigkeit, die kleinen, jedoch schnellen Änderungen in den genannten Beschleunigungen und Verzögerungen zugeordnet ist. Da das Rauhigkeitssignal, welches durch die Kombination aus Gleichrichter i'nd Vergleichsstufe erzeugt wird, die Änderungsfolge der Beschleunigung und der negativen Beschleunigung anzeigt und nicht die Änderungsfolge der Geschwindigkeit, ist diesem Signal auch kennzeichnend für solche kleinen Änderungen in der Beschleunigung oder Negativbeschleunigung, die sehr plötzlich auftreten oder in diesem Fall mit hohen Frequenzen auftreten oder für große Beschleunigungen und Negativbeschleunigungen, die mit niedrigen Frequenzen auftreten. Die Magerkeitsgrenze-Schleife 12' ist daher wesentlich empfindlicher — für eine vergleichsweise Größe der Beschleunigung und Negativbeschleunigung — gegenüber der Rauhigkeit die durch die hochfrequenten Komponenten des Geschwindigkeitssignals verursacht wird, wie diejenigen, die auf momentane Unterschiede in der Leistung bezogen sind, die durch aufeinanderfolgende Zündung der Zylinder verursacht werden, als hinsichtlich der Rauhigkeit, die durch niederfrequente Komponenten des Geschwindigkeitssignals verursacht wird, wie beispielsweise diejenigen, die auf Änderungen der Arbeitsweise der Maschine aufgrund der Befehle des Fahrers zurückführbar sind. Darüberhinaus werden durch geeignete Auswahl der Widerstände und der Kapazitäten, welche die erste und die zweite Differenzierstufe und Füterstufen 70 und 73 enthalten, die niederfrequenten Komponenten des Signals entsprechend der zweiten Ableitung, welches durch die zweite Differenzierstufe erzeugt wird, noch weiter gegenüber der niederfrequenten Komponenten gedämpft die durch die erste Differenzierstufe 70 geführt werden, so daß diese praktisch eliminiert werden.

Zur Unterstützung des Verständnisses der Natur und der Betriebsweise der Einheiten und Komponenten, welche Magergrenze-Schleife 12' ausmachen, die in Fig.5 veranschaulicht ist soll im folgenden auf die Beschreibungen ähnlicher Einheiten und Komponenten, die bereits vorangegangen beschrieben wurden, bezug genommen werden, die in Verbindung mit Fig.4 stehen, wobei diese ähnlichen Einheiten und Komponenten in identischer Weise bezeichnet sind. Die erste Differenzierstul'e und Filterstufe 70 filtert und differenziert das Geschwindigkeitssignal, welches am Eingangsanschluß Π entsteht und erzeugt auf der Leitung 72 ein differenziertes Signal, welches sich mit der ersten Ableitung des Geschwindigkeitssignals ändert Die Ausgangsgröße auf der Leitung 72 wird über eine Kapazität C6 an den invertierenden Eingangsanschluß eines Funktionsverstärkers Λ 8 der zweiten Differenzierstufe und Filterstufe 73 gekoppelt, wobei der nicht invertierende Eigangsanschluß des Verstärkers A 8 geerdet ist Der Ausgangsanschluß von A 8 ist zu dem invertierenden Eingangsanschluß über eine Filterschaltung zurückgeführt, welche die Kapazität Cl parallel zum Widerstand R 27 enthält wobei die Kapazität C6 und der Widerstand R27 in Verbindung mit dem Verstärker A 8 ebenfalls eine konventionelle Differenzierstufe ausmachen, die eine Voreilübertragungsfunktion rs besitzt. Die Ausgangsgröße der zweiten Differenzierstufe und Filterstufe 73 wird dem Eingang der Kombination aus Vollweggleichrichter und Vergleichsstufe zugeführt die, obwohl sie so dargestellt ist, daß sie eine Halbweggleichrichterstufe 92' und eine Vergleichsstufe 94' enthält, ähnlich denjenigen, die in Verbindung mit der Ausschalt-Unterschleife 84 vorausgehend beschrieben wurden, auch einen Vollweggleichrichter 74 und eine Vergleichsstufe 76 enthalten kann, die ebenfalls bereits unter Hinweis auf F i g. 4 beschrieben wurden. Ähnlich erfüllt die Luft/Brennstoffvoreinstellschaltung 86' für die anfängliche Inbereitschaftsetzung der Ausgangsgröße der Magergrenze-Schleife 12' im wesentlichen die gleiche Funktion wie die Luft/ Brennstoffvoreinstellschaltung 86, die zu Beginn die Magergrenze-Schleife 12 in Bereitschaft setzt, wobei jedoch die Schaltung 86' den Schalter 52 im Eingangskreis zum invertierenden Anschluß des Verstärkers AA der Integrierstufe 82 ersetzt und zwar durch einen N PN-Transistor Q 2 und einen Unijunction-Transistor Q 3. Der Kollektor des Transistors Q 2 ist sowohl über einen Widerstand R 30 an eine positive Stromversorgungsquelle geführt als auch über eine Diode D 9 an die Basis des Transistors Q 3 und weiter ist der Emitter des Transistors Q 2 geerdet und durch einen Widerstand R 29 gegenüber der Basis des Transistors Q 2 vorgespannt Ein am Initialisierungsanschluß T3

angelangendes positives Eingangsbefehlssignal wird über einen Widerstand R 28 zur Basis des Transistors Q 2 übertragen, wodurch der Transistor Q 2 eingeschaltet wird und dadurch wiederum der Unijuntion-Transistor Q 3 eingeschaltet wird. Wenn der Unijunction-Transistor Q 3 eingeschaltet ist, gelangt die Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Rückkopplungswiderstand R14 und dem Schleifarmwiderstand R12 des Potentiometers zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A4, um am Anschluß T2 ein vorher bestimmtes positives Ausgangssignal entstehen zu lassen, wobei dieses Ausgangssignal das gewünschte voreingestellte Luft/Brennstoffverhältnis herbeiführt

Aufgrund begrenzter Daten, die von Testergebnissen der Magergrenze-Schleife 12 in Labors erhalten wurden, wie in F i g. 1 veranschaulicht, wurde aus Dauerzustandstests festgestellt, daß sich gute Fahreigenschaften beibehalten lassen und zwar für Luft/ Brennstoffverhältnisse bis zu 19 :1. Bei einem Standard-Fahrzyklus mit konstantem Probevohimen (CVS) arbeitete die Magerkeitsgrenze-Schleile 12 zufriedenstellend und hielt eine sehr gute Fahreigenschaft aufrecht, wobei jedoch gleichzeitig die ausgestoßene Masse von bestimmten Verunreinigungen, wie z. B. Kohlenwasserstoffe, einschneidend reduziert wurde. Es konnte ein Grundlinienwert von 3,732 g/Meile bei einem Grundlinien-Luft/Brennstoffverhältnis von 14,5

ίο ohne in Betrieb genommene Schleife auf einem Wert von 0,756 g/Meile mit in Betrieb befindlicher Schleife gebracht werden, um das Luft/Brennstoffverhältnis von 14 bis 20 zu ändern, wobei diese Verhältnisse aus tatsächlichen Messungen der Luftströmung und der

is Brennstoffströmung berechnet wurden und derartige Ausstoßwerte aus Proben ermittelt werden, die gesammelt und analysiert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zum Zuführen einer vom Fahrer steuerbaren Luftmenge und eine Abgabeeinrichtung für den Brennstoff in einer das Mischungsverhältnis herstellenden Menge sowie ein in direkter Abhängigkeit von der Maschine arbeitendes Motordrehzahlmeßgerät zum Aufzeigen momentaner Drehzahländerungen der Maschine besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Maschine angeschlossene Brennstoffabgabeeinrichtung von einer die Rauhigkeit des Maschinenbetriebs abtastenden Einrichtung (12) durch ein in seiner Größe von den momentanen Drehzahländerungen abhängiges Rauhigkeitssignal geregelt ist und daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis im Sinn einer Zunahme des Luftanteils geändert wird, wenn das Regelsignal kleiner als eine vorbestimmie RauhigkeitsgröOe ist und umgekehrt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den rauhen Gang der Maschine abtastende Einrichtung (12) folgende Merkmale aufweist: eine die Drehzahl abtastende Einrichtung (68) zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals, welches sich mit der Drehzahl ändert; eine das Geschwindigkeitssignal differenzierende Einrichtung (7U), die ein Rauhigkeitssignal erzeugt, welches sich mit einer Ableitung des Geschwindigkeitssignals ändert; eine Gleichrichtereinrichtung (74), die das Rauhigkeitssignal gleichrichtet; eine mit der Gleichrichtereinrichtung (74) und einer Quelle (78) eines Rauhigkeits-Schwellwert- Bezugssignals verbundene Vergleichsstufe (76), die ein Vergleichssignal erzeugt, welches eine erste und eine zweite Größe einnimmt, wenn das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal jeweils oberhalb und unterhalb von dem Rauhigkeits-Schwellwert-Bezugssignal zu liegen kommt; eine Integrierstufe (82), die mit der Vergleichsstufe (76) verbunden ist und ein Steuersignal erzeugt, dessen Größe sich mit einer ersten vorherbestimmten Geschwindigkeit ändert, wenn die Größe des Vergleichssignals die erste oder die zweite Größe erreicht, und sich mit einer zweiten vorherbestimmten Geschwindigkeit ändert, wenn die Größe des Vergleichssignals die andere der zwei Größen erreicht;

und daß die Luft-Brennstoffregeleinrichtung (60) mit der Integrierstufe (82) und der Brennstoffabgabeeinrichtung (42) verbunden ist.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinrichtung (74) aus einem Vollweggleichrichter besteht und daß die erste vorherbestimmte Geschwindigkeitsänderung der Größe des Steuersignals aus einer Zunahme besteht, während die zweite vorherbestimmte Geschwindigkeitsänderung der Größe des Steuersignals aus einer Abnahme besteht.

4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 2 oder ' 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehzahl abtastende Einrichtung (68) sowohl die hochfrequenten Geschwindigkeitsänderungen als auch die niederfrequenten Geschwindigkeitsänderungen eines rotierenden Maschinenteiles erfaßt, und daß ' eine Hilfsregeleinrichtung (84) vorgesehen ist, die auf die niederfrequenten Geschwindigkeitsänderungen anspricht und die Betriebsweise der den rauhen Gang der Maschine abtastenden Einrichtung (12) abwandelt

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsregeleinrichtung (84) eine auf die niederfrequenten Änderungen ansprechende und die Führung übernehmende Regelvorrichtung (90,92,94,98) enthält