DE2530849A1

DE2530849A1 - Detektorsystem zum feststellen des ausfalls eines abgasfuehlers

Info

Publication number: DE2530849A1
Application number: DE19752530849
Authority: DE
Inventors: Junuthula Nirdosh Reddy
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1974-09-30
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1976-04-15
Also published as: IT1042974B; GB1470155A; FR2333125A1; US3938075A; CA1032781A; JPS5147487A; JPS5821697B2; FR2333125B1

Description

BROSE^DKa BROSE KartA-Df^^^^C D-KarlOr\^^i>C Diplom

Ingenieure

0-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2; >el. (083) V 93 ^O 71, Telex 52.2147 Lros d; Cables: «Patentibus» München

Ihr Zeichen: Tag: 10. Juli 1975

Yourref.: Date: vI/Pz - 5282-A

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

Detektorsystem zum Peststellen des Ausfalls eines Abgasfühlers.

Die Erfindung betrifft Abgasfühler, die für die Steuerung des Luft- und Brennstoffgemisches in einer Brennkraftmaschine verwendet werden, und insbesondere ein System zum Feststellen des Ausfalls eines derartigen Abgasfühlers.

Die Verwendung eines Abgasfühlers in dem Abgassystem einer Brennkraftmaschine, um das Luft /Brennstoffverhältnis der Maschine zu steuern, ist gut bekannt und ist in der US-Patentschrift 3 745 768 (Zechnall) beschrieben. Dieses bekannte System trägt den Titel "Gerät zur Steuerung des Verhältnisses von Luft und Brennstoff in der Luft/Brennstoffmischung von Brennkraftmaschinen". Gemäß dieser Patentschrift spricht eine Sauerstoffanalysiervorrichtung oder Abgasfühler auf das im Abgas vorhandene Sauerstoffgas einer Brennkraftmaschine an. Es wird durch den Fühler ein Signal erzeugt, welches anzeigt, ob in dem Abgas

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Sauerstoff vorhanden 1st oder nicht und dieses Signal wird zur Lieferung von Informationen einer elektronischen Steuereinheit zugeführt, um die in den Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzte Brennstoffmenge zu steuern. Wenn der Fühler anaigt, daß in dem Abgas Sauerstoff vorhanden ist, so liefert das Signal Informationen an die Steuereinheit, um die Brennstoffmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, zu erhöhen. Wenn umgekehrt! der Fühler anzeigt, daß in dem Abgas ein Sauerstoffmangel herrscht, so werden Informationen geliefert, gemäß welchen die dem Zylinder zugeführte Brennstoffmenge reduziert wird.

Eine derartige Steuerung ist für eine Brennkraftmaschine erforderlich, um den Lauf bzw. Qualität der Maschine zu verbessern und um die Qualität der Abgaskomponenten im Abgas der Bremskraft-) maschine zu steuern.

Die Verwendung von Abgasfühlern in den Abgasleitungen von öfen oder ähnlichen Einrichtungen ist seit langem bekannt. Auch hier besteht der Zweck der in den Abgasleitungen vorgesehenen Fühler darin, die Betriebsweise des Ofens hinsichtlich einer besseren Qualität und Wirtschaftlichkeit zu steuern.

Sauerstoffühler werden auch bei Stahlherstellungsprozessen verwendet, um die in der Stahlschmelze enthaltene Säuerstoffmenge zu bestimmen und zwar für den Herstellungsprozeß. Diese Fühler erzeugen Signale, die einer Steuereinheit zur Steuerung des Stahlherstellungsprozesses zugeführt werden.

Bei diesen bekannten Anwendungsfällen wurde das Ausfallen eines Fühlerg in erster Linie durch Beobachtung der überwachenden Person festgestellt, wie beispielsweise aufgrund des letzten Ausfalls einer Komponente, wie beispielsweise einem Konverter stromabwärts vom Fühler oder aufgrund der physikalischen Zerstörung des Fühlers aufgrund der Umgebung, in der er angeordnet ist. Es waren konstante und periodische Überwachungen der Ausgangsspan-

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nung des FÜHfers unter gesteuerten Bedingungen erforderlich, um ! festzustellen, ob der Fühler richtig arbeitet oder nicht.

ι . i

; Bei Brennstoffsteuersystemen für Brennkraftmaschinen Ist es er- ' ; forderlich, genau das Brennstoff/Luftverhältnis zu steuern, : welches in die Maschine gelangt, um die Verbrennungsprodukte ι ! zu steuern, die In den Abgasen auftreten. Es ist wünschenswert ;. in den Abgasen von Brennkraftmaschinen die Menge der unverbrann- '■■ ! ten Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxyde zu steuern, indem man das Brennstoff/Luftgemisch, welches zu dem Zylinder der Maschine . gelangt, einstellt. Stickstoffverbindungen in den Abgasen sind : weitere unerwünschte Komponenten, die durch einen katalytischen Wandler neutralisiert werden können, der stromabwärts von dem ] Gasfühler angeordnet wird. Gelangt ein Gasfühler zur Steuerung des Brennstoff/Luftverhältnisses, welches zur Maschine gelangt, j zur Anwendung, so daß dadurch die Kohlenwasserstoffe und die Kohlenmonoxyde in dem Abgas gesteuert werden, so braucht der = katalytische Wandler nur ein einziges Bett für die Neutralisation Von Stickstoffverbhdüngen besitzen.

Die Erfindung schafft einen Abgasfühler, wie beispielsweise einen " Sauerstoffgasfühler, der im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordnet wird und der einen von zwei Spannungspegeln in • Abhängigkeit vom Vorhandensein oder Fehlen von Sauerstoff im ; Abgas erzeugt. Die Ausgangsgröße des Fühlers gelangt zu einem Paar von Vergleichsstufen, deren Ausgangsgrößen von der Ausgangsspannung des Fühlers abhängen und zwar davon, ob diese unterhalb ι von zwei vorbestimmten Spannungsschwellwerten liegen. Diese zwei : ' Spannungsschwellwerte liefern eine Anzeige über die richtige : spannungsmäßige Betriebsweise des Fühlers. Das System spricht j auf Übergänge der Fühlerausgangsspannung von einem Schwellenwert ! zu einem zweiten Schwellenwert in Abhängigkeit von der Sauer- ι

Stoffmischung des Abgases, welches an dem Fühler vorbeigelangt, ! an.

W9 8T6VÖ63

■ Es ist Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Peststellung des ; ! i

ι Ausfalles eines Abgasfühlers in dem Abgassystem einer Brenn- ^!

kraftmaschine und ein System zur Durchführung dieses Verfahrens ! . zu schaffen. \

Auch soll durch die Erfindung ein System zum Peststellen der j

Herstellungsqualität von Abgasfühlern geschaffen werden, bevor i diese in Verbindung mit Brennkraftmaschinen eingebaut werden. j

■ i

: Auch soll durch die Erfindung für die mit einer Brennkraftma- j

; schine in Verbindung stehende Person eine dauerhafte Warnung ;

erreicht werden, wenn ein Abgasfühler ausgefallen ist, so daß j

dadurch die Möglichkeit gegeben wird, richtige Wartungsschritte j

einzuleiten. j

: Auch ist es Aufgabe der Erfindung, den Ausfall eines Abgasfühlers festzustellen, ohne daß dabei spezielle Maschinenbetriebsbedin- j gungen erforderlich sind; ausgenommen derBestimmung, daß sich j der Fühler auf seiner Betriebstemperatur befindet. j

Es stellt ein Merkmal der Qualität des Fühlers dar, wenn der ' übergang von einem hohen Spannungspegel zu einem niedrigen Span- ' nungspegel innerhalb eines vorbestimmten Intervalls auftritt, I wenn das Abgas von einer fetten Brennstoffmischung zu einer ma-, j geren Brennstoffmischung geändert wird. Wenn der Fühler inner- : halb einer gegebenen Zeitperiode diesen' übergang nicht durch- i läuft und zwar innerhalb des vorbestimmten Intervalls, so ist
dies ein Kennzeichen dafür, daß der Fühler ausgefallen ist, und
die an den Fühler angeschlossene Schaltung liefert für die be- j

treffende Person eine Warnung bzw. Warnsignal. An den Ausgang j der ersten Vergleichsstufe ist für die Aufladung elektrisch eine Kapazität angeschlossen, um ein elektrisches Signal zu speichern, welches die Zeitdauer der Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe wiedergibt. Eine erste Zeitsteuereinrichtung spricht auf
die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe an, um ein Zeit-

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steuersignal zu erzeugen und um die Ausgangsgröße der zweiten Vergleichsstufe zu testen. Wenn die Ausgangsgröße der zweiten ' ; Vergleichsstufe während der Dauer des Zeitsteuersignals auftritt,, ' so wird eine Speicherrückstelleinrichtung aktiviert, um die Kapazität zu entladen.

. Wenn dagegen die zweite Vergleichsstufe innerhalb der Dauer des ; Zeitsteuersignals keine Ausgangsgröße liefert, so wird die Kapazität in Abhängigkeit von der Ausgangsgröße der ersten Vergleichsj- _s stufe weiter aufgeladen.

\ Wenn die Ladung auf der Kapazität innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer einen vorbestimmten Spannungswert erreicht, wie dies durch den Spannungswert aus der Zeitsteuerspannungs-Bezugsquelle bestimmt wird, so erzeugt die dritte Vergleichsstufe eine Aus-

; gangsgröße, die einem Warnsystem zugeführt wird, um die betreffende Person bzw. Faher des betreffenden Fahrzeugs zu warnen, daß der Fühler ausgefallen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von'Ausführungsbeispielen unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines Abgasfühler-Detektorausfallsystems;

Fig. 2 schematisch einen elektrischen Stromlaufplan einer bevorzugten Ausführungsform der Schaltung gemäß Figur 1;

Fig. 3 schematisch einen elektrischen Stromlaufplan einer anderen Ausführungsform der Schaltung gemäß Figur 1;

Fig. k ein Diagramm von Wellenformen der Signale an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß Figur 2;

Fig. 5 ein Diagramm von Wellenformen von Signalen an verschie-

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denen Punkten der Schaltung gemäß Figur 2, wobei der Fühler gebrochen ist; und

Fig. 6 ein Diagramm von Wellenformen von Signalen an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß Figur 3·

Figur 1 zeigt schematisch ein Blockschaltbild des Abgasfühler-Detektorausfallsystems nach der vorliegenden Erfindung.

Der Abgasfühler 10 ist in der Abgasleitung einer Brennkraftmaschine angeordnet» Der Fühler spricht auf eine Gaskomponente eines aus Gaskomponenten zusammengesetzten Verbrennungsgases an. Der Fühler kann ein erstes elektrisches Signal erzeugen, welches größer ist als ein erster Spannungsschwellenwert und zwar bei Vorhandensein einer ersten Brennstoffmischung und kann ein zwei- j

tes elektrisches Signal erzeugen, welches kleiner ist als ein ■ zweiter SpannungsSchwellenwert bei Vorhandensein einer zweiten Brennstoffmischung. i

Als Beispiel eines bestimmten Abgasfühlers sei ein Sauers to f f gas -j fühler der Klasse von Fühlern genannt, der bei einem Brennstoff- ! steuersystem für eine Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Die Aufgabe des Fühlers besteht darin, eine bestimmte Eigenschaft oder Qualität oder Ergebnis der Betriebsweise einer Brenn- , kraftmaschine abzutasten und ein elektrisches Signal in Abhänglg-i keit davon zu erzeugen. j

. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der verwendete

Fühler aus einem Sauerstoffgasfühler, der in dem Abgassystem der

■ Brennkraftmaschine angeordnet ist und den das Vorhandensein

oder Fehlen von Sauerstoffgas im Abgas abtastet. Wenn der Sauer-

f stoffgasfühler im Abgas Sauerstoff feststellt, so folgt dies

aus einer mageren Brennstoffmischung, die der Maschine zugeführt

j wird und umgekehrt, wenn der Fühler ein Fehlen von Sauerstoffgas

j im Abgas feststellt, so ist dies das Ergebnis einer fetten Brenn-!

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Stoffmischung, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Der < Spannungswert des Ausgangssignals aus dem Fühler bei einer fetten Brennstoffmischung beträgt ca. 800 Millivolt und der Span- ₍ nungswert des Ausgangssignales des Fühlers bei einer mageren j

Brennstoffmischung beträgt ca. 75 Millivolt. Demnach ist das

i elektrische Ausgangssignal des Fühlers bei einer ersten oder j fetten Brennstoffmischung hoch und ist bei einer zweiten oder :

mageren Brennstoffmischung niedrig. ;

Gemäß Figur 1 gelangt die Ausgangsgröße des Fühlers 10 im wesent-j liehen parallel zu einer Vergleichseinrlchtung 12 und zu der j elektronischen Brennstoff einspritz-Steuereinheit 14. Die elektro-j nlsche Brennstoffeinspritz-Steuereinheit I¹I enthält alle logi- , sehen Abschnitte und Schaltungsanordnungen, die für die Steue- j

rung des Brennstoffabgabesystems für die Brennkraftmaschine er- |

forderlich sind.

Die Vergleichseinrichtung 12 enthält ferner (siehe Flgir 2 oder 3)1 eine erste Vergleichsstufe 16, der ein erster Schwellenspannungs4 wert 18 für ein fettes Brennstoffgemisch zugeführt wird, und eind zweite Vergleichsstufe 20, der ein zweiter Spannungsschwellen- , wert 22 bei einem mageren Brennstoffgemisch zugeführt wird. Die ί Ausgangsgrößen beider Vergleichsstufen 16 und 20 gelangen zu j einer Speichereinrichtung 24, wobei das erste Ausgangssignal aus ; der ersten Vergleichsstufe 16 als veränderlicher Spannungswert i gespeichert wird, der proportional ist zur Zeltdauer, welche der : Fühler 10 unterhalb des Pett-Bezugsspannungswertes bleibt. Wenn \ die Ausgangsspannung des Fühlers innerhalb eines vorbestimmten
Intervalls unter den zweiten Schwellenspannungswert sinkt, wie
dies durch die Zeltsteuereinrichtung 26 definiert ist, so tritt
die Speicherrückstelleinrichtung 27 in Tätigkeit, um das gespeicherte Signal zu löschen. .'

Das Ausgangssignal der Speichereinrichtung 2M gelängt zu einer
dritten Vergleichs stufe 28, in welcher das Signal mit einem Zeit-?

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steuer-Spannungssignal aus einer Zeitsteuerspannungs-Bezugsquelle 24 verglichen wird, welches proportional zur maximal zulässigen Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Rückstellsignalen ist. Die Vergleichsstufe 28 erzeugt in Abhängigkeit vom gleichzeitigen Auftreten des Zeitsteuerspannungssignals aus der Zeitsteuerspannungs-Bezugsquelle 3^ und einem vorbestimmten Spannungswert aus der Speichereinrichtung 24 ein Ausgangssignal.

Das Ausgangssignal aus der dritten Vergleichsstufe 28 gelangt zu einer Alarmeinrichtung oder einer Einklinkschaltung 32, die mit Hilfe einer Sperreinrichtung 30 für den Betrieb in Bereitschaft gesetzt werden kann, wenn oder nachdem die Maschine einen bestimmten Betriebszustand hat und zwar wenn sie warmgelaufen ist. Wenn die Einklinkschaltung 32 arbeitet, so erzeugt sie ein Fehlersignal und hält dieses aufrecht, welches zu einem Warnsystem 36 gelangt. Das Warnsystem 36 empfängt das Signal von der Einklinkschaltung 32 und zeigt der betreffenden Person durch irgendein Alarmsignal oder eine Kombination von mehreren verschiedenen Warnsignalen die Information an, daß der Fühler 10 ausgefallen ist bzw. schlecht arbeitet. Beispiele derartiger Warnsysteme 36 sind Lampen, Summer, oder andere Systeme, die de _; Arbeitsweise der Maschine steuern, so daß die betreffende Person j

den Fühler dann überprüfen lassen kann. '.

Wie bereits an früherer Stelle erwähnt wurde, kann der Abgas- ' fühler 10 aus einem Sauerstoffgasfühler bestehen, der zwischen

einem hohen Spannungswert und einem niedrigen Spannungswert bei I

Änderungen des Sauerstoffgehaltes des Abgases schaltet. Der j

Schaltpunkt für den Sauerstoffgasfühler liegt bei einem Luft/ |

Brennstoffverhältnis, welches die stoichiometrisehe chemische j

Betriebsweise wiedergibt. Bei der stoichlometrisehen Betriebs-

weise, die einem Luft/Brennstoffverhältnis von ca. 14,8 : 1 i

entspricht, wird die Ausgangsgröße des FÜKfers plötzlich zwischen dem hohen und dem niedrigen Pegel geschaltet.

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Wenn sich der Fühler 10 verschlechtert oder altert, nimmt die
Schaltzeit zwischen den zwei Pegeln auf ein solches Maß zu, daß = bei plötzlichen oder schnellen Maschinenbetriebsweisen der Fühle rj der Zusammensetzung des Abgases nicht folgen kann. Es ist Ziel j der Erfindung, die Schaltfolge oder S ehalt geschwindigkeit des ^l. Fühlers als Anzeigemittel der Qualität des Fühlers zu verwenden, j so daß dabei, wenn das Signal des Fühlers den ersten Spannungs- ■ Schwellenwert in Abhängigkeit von einer Änderung eines fetten zu I einem mageren Abgas durchkreuzt, der Fühler der übergang auf den
zweiten Spannungsbezugsschwellenwert innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode oder Intervall vervollständigen muß. Wenn der j Fühler 10 diesen übergang nicht innerhalb eines vorbestimmten In-;

i tervalls vervollständigt, so kann dies ein Anzeichen für einen ι

schlechten Fühler sein. j

Die Figuren 2 und 3 veranschaulichen im wesentlichen identische
Schaltungen, wobei der Unterschied in einer Klemmeinrichtung j

oder Diode 38 zwischen dem Kollektor des ersten oder Rückstell- ^! transistors 40 und dem Ausgang der Zeitsteuereinrichtung 26 besteht. Der Zweck und dfe Funktion dieser Diode 38 kann besser verstanden werden, nachdem man die allgemeine Betriebsweise der
Schaltung verstanden hat. ;

Gemäß Figur 2 ist der Ausgang des Fühlers 10 elektrisch mit den ' invertierenden Eingangsanschlüssen ¹Il und 42 der ersten und der ! zweiten Vergleichsstufe l6 und 20 der Vergleichseinrichtung ver- : bunden. Der nicht invertierende Eingang 43 der ersten Vergleichs-! stufe 16 ist elektrisch mit der ersten Spannungsbezugsschaltung
18 verbunden, die eine erste Spannungsschwelle Y₃ erzeugt, die ! gleich ist mit dem minimal annehmbaren Spannungswert aus dem Fühler 10. bei Vorhandensein einer ersten oder fetten Brennstoff- ; mischung. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist Y₂ gleich I 600 Millivolt. Die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe 16
liegt hoch, wenn die Eingangsspannung am invertierenden Eingangsanschluß 41 kleiner ist als der Spannungswert Y₂. Der Ausgangs-

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spannungswert aus der ersten Vergleichsstufe 16 gelangt zu einem Paar von Widerständen 44 und 45, wobei der erste Widerstand 44
elektrisch in Reihe mit der Speichereinrichtung 24 geschaltet

ι ist und der zweite Widerstand 45 elektrisch mit der Zeitsteuer-■ einrichtung 26 verbunden ist.

Der Ausgang des Fühlers 10 ist weiterhin elektrisch mit dem invertierenden Eingangsanschluß 42 der zweiten Vergleichsstufe 20

j der Vergleichseinrichtung 12 verbunden. Der nicht invertierende
Eingangsanschluß 46 der zweiten Vergleichsstufe 20 ist elektrisch

j mit einer zweiten Bezugsspannungsschaltung 22 verbunden, um eine

ι zweite Sρannungsschwelle Y, zu erzeugen, die gleich ist mit dem maximalen annehmbaren Ausgangsspannungswert des Fühlers 10 bei j Vorhandensein einer zweiten oder mageren Brennstoffmischung. Ein j guter oder betriebsfähiger Fühler 10, der in einem Abgas ent- ■

' sprechend einem mageren Brennstoffgern!sch arbeitet, liefert eine ! Ausgangsspannung, die wesentlich kleiner ist als die zweite i

Spannungsschwelle Y,, die bei dem bevorzugten Ausführungsbei- i

'. spiel bei 300 Millivolt liegt. In einer Weise ähnlich der ersten ! Vergleichsstufe 16 besteht die Ausgangsgröße der zweiten Vergleichsstufe 20 aus einem hohen Spannungswert, wenn die Eingangs-j spannung zum invertierenden Eingangsanschluß 42 kleiner ist als j

; Y,. Der Ausgang der zweiten Vergleichsstufe 20 jst elektrisch ^!

über einen Widerstand 48 mit der Basis 49 des Rückstelltransistor's 40 und mit dem Kollektor 50 des zweiten oder Zeitsteuertransistors 52 verbunden. !

Die Speichereinrichtung 24 besteht bei dem bevorzugten Aus- . :

führungsbeispiel aus einer Kapazität 54, die auf eine Ausgangs- j spannung aufgeladen wird, welche von der ersten Vergleichsstufe j 16 über den ersten Widerstand 44 und eine Isolationsdiode 56 '■ erzeugt wird. Der eine Anschluß bzw. Platte der Speieherkapazi- j ^: tat 54 ist elektrisch mit der Kathode der Isolationsdiode 56

verbunden und ebenso mit dem Kollektor 58 des Ruckstelltran-

sis tors 40 und den nicht invertierenden Eingangs an Schluß 60 der

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dritten Vergleichs stufe 28. Der invertierende Eingangs ans chluß ! 62 der dritten Vergleichsstufe 28 ist elektrisch mit einer Zeit- _:

steuer-Bezugsqpannungseinrichtung 34 oder einem Spannungsteiler- j

ι netzwerk verbunden, wobei die dem invertierenden Eingangsan- j

Schluß 62 zugeführte Spannung einen Wert hat, welcher einer im j

wesentlichen langen Zeitperiode entspricht. Im Endergebnis wird '<

die durch diesen Spannungswert wiedergegebene Zeitperiode dazu |

verwendet, zu bestimmen, ob der Fühler 10 ausgefallen ist oder ;

nicht. Die Ausgangsgröße der dritten Vergleichsstufe 28 liegt i

hoch, wenn der Spannungswert am nicht invertierenden Eingangs- ^:

anschluß 60 von der Ladung der Speicherkapazität 54 den Span- |

nungswert des Spannungsteilers 34 überschreitet. Wie dies noch !

im folgenden gezeigt werden soll, stellt der hohe Spannungswert ; der Ausgangsgröße der dritten Vergleichsstufe 28 eine Anzeige

eines nicht betriebsfähigen oder ausgefallenen Fühlers 10 dar. ;

Der eine Anschluß oder Platte der Speicherkapazität 54 ist j

elektrisch mit dem Kollektor 58 des Rückstelltransistors 40 ver- ;' bunden. Wenn der Rückstelltransistor 40 in den leitenden Zustand j

getrieben ist, so wird ein plötzlicher Entladepfad für die ■

Speicherkapazität 54 erzeugt, um die Speichereinrichtung 24 zu

entladen bzw. zu löschen und um den Testvorgang des Fühlers 10 ;

erneut einzuleiten. j

Die Basis 49 des Rückstelltransistors 40 ist elektrisch über ^l einen Widerstand 48 mit dem Ausgang der'zweiten Vergleichsstufe
20 verbunden und spricht auf die Ausgangsgröße der zweiten Ver- ; gieichsstufe 20 an. Wenn die Ausgangsgröße der zweiten Vergleichsstufe 20 hoch liegt, kann der Rückstelltransistor 40 in
den leitenden Zustand getrieben werden, vorausgesetzt, daß sich
der an seine Bsäs 49 angeschlossene Zeitsteüertransistor 52 nicht im leitenden Zustand befindet.

Die Zeitsteuereinrichtung 26 umfaßt den zweiten -oder Zeitsteuerwiderstand 45 und eine Reihen-Zeitsteuerkapaltat 64, die

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elektrisch zwischen den Ausgang der ersten Vergleichsstufe 16 und Masse oder Erde geschaltet ist. Der Verbindungspunkt zwischen dem Zeitsteuerwiderstand 45 und der Kapazität 64 ist elektrisch über eine Diode 66 mit der Basis 68 des Zeitsteuertransistors 52 verbunden. Zusätzlich shuntet ein Entladewiderstand 70 die Zeitsteuerkapazität 64. Wenn die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe 16 hoch liegt, lad sich die Zeitsteuerkapazität auf einen Spannungswert auf, der gleich ist mit zweimal dem Diodenspannungsabfall und ausreichend ist, einen ausreichenden Basisetrom zum Einschalten des Zeitsteuertransistors 52 zu liefern. Wenn der Zeitsteuertransistor 52 eingeschaltet ist, wird die Basis des Rückstelltransistors 40 auf Massepotential oder Erdpotential geklemmt, so daß dadurch der Rückstelltransistor 40 daran gehindert wird, in den leitenden Zustand zu j gelangen. Wenn jedoch der Rückstelltransistor 40 im leitenden i Zustand ist, wliä er in den nichtleitenden Zustand getdeben. Wenn , die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe 16 niedrig liegt, j so entlad sich die Zeitsteuerkapazität 64 über ihren Shuntwider- ■ stand 70 und schaltet den Zeitsteuertransistor 52 aus.

In Figur 3 ist zusätzlich eine Klemmdiode 38 elektrisch zwischen den Kollektor 58 des Rückstelltransistors 40 und der Zeitsteuerk$>azifit 64 geschaltet. Die Punktion dieser Diode 38 besteht darin, dfe Ausgangsgröße der Zeitsteuerkapazität 64 auf Masse oder, Erdpotential ai klemmen und zwar über den Rückstelltransistor 40, wenn der Rückstelltransistor in den leitenden Zustand getrieben ist und zwar bevor der Zeitsteuertransistor 52 in den leitenden Zustand getrieben ist. Ist diese Diode 38 in die Schaltung eingeschaltet, so wird, wenn der Rückstelltransistor 40 einmal durch die Ausgangsgröße der zweiten \fe*gleichsstufe 20 eingeschaltet ist, dieser durch die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe 16 nicht beeinflußt. Dies soll nun unter Hinweis auf die Zeitdiagramme gemäß den Figuren 4,5 und 6 näher erläutert werden.

Es wurde bereits an früherer Stelle angedeutet, daß der Zweck

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des Systems gemäß Figur 1 darin besteht, einen Ausfall in einem
Fühler 10, wie beipielsweise einem Sauerstoffgasfühler 10 festzustellen. Ist einmal ein Ausfall festgestellt, so erzeugt die
Schaltung ein Signal, welches auf sehr verschiedene Weise verwendet werden kann, um den Ausfall des Fühlers 10 einer bestimmten Person anzuzeigen. Es ist jedoch auch Gegenstand der Erfindung, ein Ausfalldetektorsystem zu schaffen, weikhes dazu verwendet werden kann, bei der Herstellung von Abgasfühlern die Produktion derselben zu überziehen.

Wenn, wie bereits an früherer Stelle erläutert wurde, das den
Fühler umgebende Gas von einer fetten auf eine magere Gasmischungi umgeschaltet wird, so schalet die Ausgangsgröße des Fühlers 10
von einem hohen auf einen niedrigen Spannungswert. Ein derartiger Fühler wird als nicht funktionsfähig betrachtet, wenn das j Ansprechverhalten auf dieses Umschalten langsamer ist als eine
vorbestimmte Zeit, die durch die Zeitsteuereinrichtung 26 defi- ■; niert wird, welche den Reihenwiderstand 45 und die Zeitsteuer- ! kapazität 64 und den zweiten oder Zeitsteuertransistor 52 ent- { hält. ' :

Der Fühler 10 wird auch als nicht funktionsfhig betrachtet, wenn ; er auf einem niedrigen Spannungswert für eine Zeitperiode bleibt,; die verhältnismäßig lang ist und zwar verglichen mit der Schaltzeit. Dies ist ein Beispiel für einen gebrochenen Fühler, wobei j

i die Ausgangsspannung niedrig bleibt und durch die Qualität des !

den Fühler passierenden Abgases unbeeinflußt bleibt.

ι Gemäß Figur 6 stellt die obere Wellenform 72 die Spannungs-Wellenjform eines typischen Sauerstoffgasfühlers 10 dar, der auf das j Abgas aufgrund meherer Änderungen in dem Luft/Brennstoffgemisch j anspricht, welches der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Diese ! Welle veranschaulicht die Wellenform von fünf möglichen Spannungsj-Wellenformen 73-77 des Sauerstoffgasfühlers 10 in Abhängigkeit j von dem Abgas. Die erste Wellenform 73 entspricht einem guten

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Fühler, wobei der über^ig von Fett nach Mager Innerhalb des definierten Intervalls, wie dieser durch die Schaltung bestimmt ist, auftritt. Die zweite Wellenform 74 auf der rechten Seite veranschaulicht die Ausgangsgröße des Fühlers 10, der auf eine sehr schnelle Änderung zwischen Fett, Mager und zurück nach Fett des Abgases anspricht. Die dritte Wellenform 75 zeigt ein weiteres Fühlersignal, welches In Abhängigkeit von einem langsamen Schaltübergang von einem fetten - nach einem mageren Abgas erzeugt wird und wobei der Fühler in der Tat nicht auf die magere Mischung anspricht. Die vierte Wellenform 76 stellt eine Fühlerkenngröße dar, die nicht annehmbar ist und zwar dahingehend, daß der Schaltübergang extrem lang erfolgt. Die fünfte Wellenform 77 kennzeichnet einen Fühler, der auf das Umschalten zwischen einer fetten und einer mageren Brennstoffmischung in einem annehmbaren Intervall anspricht.

Indem man die Fühler-Wellenformen von Figur 6 verfolgt, läßt sich die Schaltung gemäß Figur 3 einfach verstehen. Die Schaltung¹ ist so ausgelegt, daß der Übergangszeitpunkt von dem ersten Spannungsschwellenwert Y~ zum zweiten Spannungsschwellenwert Y, innerhalb mit X, definierten Zeitperiode stattfinden muß. Diese Zeitperiode X, wird durch die Zeitsteuereinrichtung 26 erzeugt und dient dazu den zweiten - oder Zeitsteuertransistor 52 einzuschalten. Gemäß der Fühler-Wellen form 72 wird, wenn das Fühlersignal die Y₂-Schwelle durchkreuzt, die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe 16 nach oben betrieben. Diese erste Vergleichsstufe 16 behält ihre Ausgangsgröße so lange bei, solange das Fühlersigrtal unterhalb dem Schwellenwert Y₂ liegt. Gleichzeitig wird das Ausgangssignal 78 aus der ersten Vegleichsstufe 16 sowohl der Kapazität 54 über den Widerstand 44 und die Isolationsdiode 56 als auch der Zeitsteuereinrichtung 26 zugeführt.

Die Kapazität 64 in der Zeitsteuereinrichtung 26 muß sich über ihren Zeitsteuerwiderstand 45 auf eine Spannung mit einer Größe aufladen, die ausreichend ist, um den Zeltsteuertransistor 52

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einzuschalten. Gemäß Figur 3 ist diese Spannung äquivalent mit
zwei über Massepotential oder Erdpotential liegenden Diodenspannungsabfällen. Der erste Spannungsabfall ist derjenige der Reihendiode 66, die an die Bseis 68 des Transistors 52 geschaltet
ist und der zweite Spannungsabfall ergibt sich aufgrund des Basis -Emit te rüber gangs. Die Zeit der Zeitsteuereinrichtung 26wird
durch die Breite des Impulses X, in Figur 6 wiedergegeben. In
Figur 6 veranschaulicht die Wellenform Vc das Aufladen der Kapa- j zität 54 durch die Ausgangsspannung der ersten Vergleichsstufe J 16. Wenn die Fühler-Aus gangs größe den Schwellenwert Y-, in Figur j 6 kreuzt, so steigt die Ausgangsgröße der zweiten Vergleichs- j

stufe 20 spannungsmäßig an, wie dies in der Signalwellenform 80 j wiedergegeben ist. Wenn diese Spannung ansteigt und zwar während j der Zeitperiode X,, wird der Rückstelltransistor 40 eingeschaltet j und es wird die Kapazität 64 der Zeitsteuareinrichtung über die
Klemmdiode 38 und über den Kollektor-Emitterübergang des Rück- ; Stelltransistors 40 festgeklemmt. Hierdurch wird verhindert, daß j der Zeitsteuertransistor 52 in den leitenden Zustand gelangt und \ der Rückstelltransistor 40 erhält die Möglichkeit,die Kapazität
54 zu entladen. !

Wenn die Brennstoffmischung von einem mageren auf ein fettes Ge- !

misch umgeschaltet wird, kreuzt die Ausgangsspannung des Fühlers ■ die Schwelle Y,, wodurch bewirkt wird, daß das Ausgangssignal 80 ! der zweiten Vergleichsstufe 20 absinkt. Wenn dieses Ausgangs- ! signal abgesunken ist, wird der Rückstelltransistor 40 in den
nichtleitenden Zustand getrieben. Die Ausgangsgröße der ersten

Vergleichsstufe 16 gelangt dann zur Speichereinrichtung 24, die
.anfängt, eine Ladung der Speicherkapazität 54 zuzuführen. Die I Zeitsteuereinrichtung 26 wird erneut in Tätigkeit gesetzt und in Abhängigkeit von der Anstiegszeit der Ausgangsgröße des Fühlers
10, wird der Zeitsteuertransistor 52 in den leitenden Zustand getrieben oder nicht in diesen Zustand getrieben. Da jedoch die Ausgangsgröße der zweiten Vergleichsstufe 20 niedrig"liegt und niedrig bleibt, hat der Zeitsteuertransistor 52 zu diesem Zeitpunkt ι

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keine Wirkung auf die Betriebsweise des Rückstelltransistors 40.

Wenn die Fühlerausgangsspannung die Schwelle Y- kreuzt, so wird
die Ausgangsgröße der ersten Vergleichsstufe 16 ausgeschaltet und
es wird die Lade energie für die Speichereinrichtung 24 aus der
Schaltung entfernt. Die Zeitsteuerkapazität 64 entlad sich dann
über ihren Shuntwiderstand 70, um die Schaltung für die nächste
Schwingung der Ausgangsspannung des Fühlers in Bereitschaft zu
setzen.

Unter Hinweis auf die zweite Fühler-Wellenform 74 läßt sich er- j j kennen, daß die Ausgangsgröße des Fühlers die Schwelle Y₀ kreuzt,| i jedoch die Schwelle Y, nicht kreuzt und schnell über die Schwel- !

·> i

le Yp zurückkehrt. Dies ist ein Anzeichen dafür, daß die Abgase i

j grundsätzlich fett sind oder angereichert sind mit Ausnahme j

! einer kleinen Gasmenge, die mager war. Bei diesem Beispiel wird > '\ die Ausgpagsgröße der ersten Vergleichs stufe 16 spannungsmäßig : ¹ nach oben getrieben und zwar für die gesamte Zeit, während wel- ι ι ' i

^: eher der Fühler unterhalb der Schwelle Y₉ liegt und zusätzlich j

I » ί

: beginnt die Zeitsteuereinrichtung 26 mit ihrer ZeitSteuerfunk- j tion und kann den Zeitsteuertransistor 52 in den leitenden Zu- j

j stand treiben oder nicht in diesen Zustand treiben. Die Ent- i

■ scheidung, ob der Zeitsteuertransistor 52 in den leitenden Zu- j

I stand getrieben wird oder nicht, basiert auf der zeitlichen Dauer)

'-. des Aus gangs signals aus der ersten Vergleichs stufe 16. In dieser j

i Situation schickt jedoch die erste Vergleichsstufe 16 Energie J

ι ' -I

1 zur Speichereinrichtung 24, um den Spannungswert an der Kapazität! j 54 zu erhöhen. j

I ■ ■ ■ I

ι , ι

Die dritten Signalwellenform 75 des Fühlers ist der zweiten ahn- J lichj mit der Ausnahme, daß die Neigung oder Steigung sehr viel ! allmählicher oder langsamer ist. Das Endergebnis besteht darin, j daß die Speicherkapazität 54 auf einen höheren Wert aufgeladen
wird als durch die Wellenform Vc dargestellt ist.

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Die vierte Signalwellenform 76 des Fühlers ist kennzeichnend !

für ein Beispiel, bei dem die Neigung oder Übergangszeit für ; den Fühler, um beide Schwellenwerte Y- und Y-. zu kreuzen größer j ist, als diejenige, die durch die Zeitsteuereinrichtung zugelas-; sen wird, wobei dann das Nettoergebnis darin besteht, daß der ! Zeitsteuertransistor 52 in den leitenden Zustand getrieben wird,; um den Rückstelltransistor 40 daran zu hindern, durch die Aus- j gangsgröße aus der zweiten Vergleichsstufe 20 in den leitenden ι Zustand getrieben zu werden. Das Nettoergebnis besteht darin, j daß die Ausgangsgrößen der ersten Vergleichsstufe 16 der Spei- j chereinrichtung 24 zugeführt wird und die Ladung dieser Speicher-· einrichtung erhöht.

Die fünfte Signalwellen form 77 des Fühlers ist ähnlich der erster} Wellenform dahingehend, daß der Übergang vom Schwellenwert Y₀zu ■

^d ι Y, innerhalb der vorbestimmten Zeit erfolgt,, die durch die Zeit- ' Steuereinrichtung 26 zugelassen wird. Der Nettoeffekt besteht j darin, daß der Rückstelltransistor 40 eingeschaltet wird und die i Speichereinrichtung 24 vollständig entladen wird und die Diode j 38 die Zeitsteuereinrichtung 26 festklemmt und die Zeitsteuer- 1 kapazität 64 effektiv entladen wird. ^:

Es wurde bereits angedeutet, daß der Unterschied zwischen der !

Ausführungsform gemäß Figur 3 und der Ausführungsform gemäß Fi- I gur 2 darin besteht, daß die Figur 3 die Diode 38 zusätzlich

vorhanden ist, welche die Zeitsteuereinrichtung 26 an den KoI- !

lektor 58 des Rückstelltransistors 40 klemmt. Ohne diese Diode !

38, wie in Figur 2 gezeigt, stellt die Schaltung einen gebro- i

I chenen Fühler fest, der eine Ausgangsspannung von Null oder j niedriger Ausgangsspannung wie in Figur 5 gezeigt ist, erzeugen i würde, wobei die Wellenformen ähnlich denjenigen von Figur 6 j sind. Wenn der Fühler gebrochen ist sind die Ausgangsgrößen der ! ersten und der zweiten Vergleichsstufe 16 und 20 beide hoch. Die j Ausgangsgröße der zweiten Vergleichsstufe 20 stellt den Rück- [ Stelltransistor 40 ein, wodurch effektiv die Ladespannung zur

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! Speichereinrichtung 24 von der ersten Verg-leichsstufe 16 kurz- ^; geschlossen wird. Die Zeitsteuereinrichtung 26 beginnt jedoch mit ihrer Funktion (time out) als Folge der Ausgangsgröße aus

der ersten Vergleichsstufe 16 und am Ende der Zeit X, wird der

j zweite Transistor 52 eventuell eingeschaltet. Durch das Ein-

. schalten des Zeitsteuertransistors 52 wird das Signal von der

; Basis des Rückstelltransistors 40 entfernt, so daß dieser in

' den nichtleitenden Zustand getrieben wird und das Ausgangssignal\

\ aus der ersten Vergleichsstufe 16 die Speichereinrichtung 24

, aufladen kann. Die Ladespannung an der Speichereinrichtung 24

führt dann zu einer Aufladung bis zum Ausgangsspannungswert der

j ersten Vergleichsstufe 16.

Figur 4 veranschaulicht die Spannungswellenformen der Schaltung von Figur 2 unter den gleichen Bedingungen, wie sie an früherer Stelle in Verbindung mit Figur 6 und Figur 3 dargelegt wurden.

Ungeachtet davon, welche Schaltungsanordnung verwendet wird, alsp die Schaltungsanordnung gemäß Figur 2 oder gemäß Figur 3, wird die Ausgangsspannung der Speichereinrichtung 24 dem nicht invertierenden Eingangsanschluß 60 der dritten Vergleichsstufe zugeführt. Wie bereits an früherer Stelle angedeutet wurde, :

stammt der Spannungswert, der dem invertierenden Eingangsan- j Schluß 62 der dritten Vergleichsstufe 28 zugeführt wird, von j einem Spannungsteilernetzwerk 34 und der Spannungswert stellt I einen Zeitintervall dar, während welchem der Fühler einen gültigen übergang von einem fetten zu einem mageren Abgas-Zustand liefern sollte. Wenn die Spannung an der Speicherkapazität 54 diesen Wert überschreitet, so wird die Ausgangsgröße der dritten Vergleichsstufe 28 zu einer hohen Ausgangsspannung und diese wird der Einklinkeinrichtung 32 (latching means) zugeführt.

Gemäß Figur 1 wird die Einklinkvorrichtung 32 durch eine Sperrschaltung 30 in Bereitschaft gesetzt, die irgendeinen Spenv zustand darstellen kann. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel!

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wird das Sperrsignal als Aufwärm-Verhinderungssignal identifi- i

ziert und ist ein Signal, welches von einem Temperaturwandler i

in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur der Maschine er- '■

zeugt werden kann. Die Punktion der Aufwärm-Sperrschaltung 30 !

besteht darin, sicherzustellen, daß der Fühler 10 sich auf sei- j

ner Betriebstemperatur befindet und die richtigen Spannungs- j

wert-Ausgangssignale erzeugt, bevor die Fühlerausfall-Detektor- ; systeme seine Eigenschaften testen. Gemäß Figur 1 ist die Einklinkvorrichtung 32 mit einer Einrichtung 31 ausgestattet, um

die Einklinkvorrlchtung von Hand rückstellen zu können. Diese j

von Hand durchgeführte Rückstellung ist willkürlich und wird \

nicht für den Betrieb des Fühlerausfall-Detektorsystems von Fi- '

gur 1 als erforderlich betrachtet. i

Ein Beispiel für eine derartige Einklinkvorrichtung 32 ist der j gut bekannte bistabile Multivibrator, wobei das Aufwärm-Sperrsignal der Lösch- oder Rückstellseite eines Multivibratorszüge- ■ führt wird und diesen Vibrator effektiv in einem Rückstellzustand hält und zwar während einer Zeitperiode, während welcher j das Signal vorhanden ist. Wenn sich die Maschine erwärmt hat, j so wird das Sperrsignal nach unten getrieben und der Multivibrator spricht auf irgendeine hohe Ausgangsspannung aus der . j dritten Vergleichsstufe an. Wenn der Multivibrator geschaltet j ist (set), so bleibt er in dem set-Zustand, bis die Stromver- j sorgung von dem System entfernt wird oder bis ein Rückstellsig- \

nal der Rückstellseite des Flip-Flops zugeführt wird. '

Am Ausgang der Einklinkvorrichtung 32 in Figur 1 wird ein Signal j für irgendeine Form eines Warnsystems 36 geliefert, welches aus
einer Lampe in dem Fahrerraum bestehen kann und die dann aufleuchtet, wenn der Multivibrator sich in seinem set-Zustand be-' findet. Ein zusätzliches WarnsjStem 36 kann aus einem Summer in
j dem Führerhaus des Fahrzeugs bestehen, der dann, wenn sich der
Flip-Flop in seinem set-Zustand befindet ein Summzeichen er- .
zeugt, so daß dadurch dem Fahrer angezeigt wird, daß der Fühler

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ausgefallen Ist, jedoch während normaler Betriebsbedingungen der ^: Maschine, wobei das Warnsystem den Betrieb der Maschine nicht in | der Weise beeinflußt, daß das Fahrzeug fahruntüchtig wird. i

Während der Herstellung von Abgasfühlern, die in Abgassystemen '· von Brennkraftmaschinen verwendet werden sollen, kann der Fühler ί getestet werden, bevor er in ein Brennkraftmaschinensystem j

Installiert wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit ; Verwendung eines Sauerstoffgasfühlers, spricht der Fühler auf I eine atmosphärische Änderung, zwischen einer reduzierenden ■

Atmosphäre oder einer sauerstoffrelen Atmosphäre in eine oxidie- '■ rende Atmosphäre oder eine sauerstoffgasenthaltende Atmosphäre ; an. Bei der Herstellung der Fühler ist es erforderlich, den
Fühler in einem Gasstrom in Lage zu bringen, dessen chemischen j Abgewogenheit gesteuert wird. An den Ausgang des Fühlers ist j

elektrisch eine Einrichtung zum Messen des Spannungswertes der ; Ausgangsgröße des Fühlers angeschlossen, wobei die chemische Ab- j gewogenheit des am Fühler vorbeistreichenden Gases von einer '

Reduktionsatmosphäre in eine oxidierende Atmosphäre geändert _;

wird. Wenn der gemessene Wert der Ausgangsspannung des Fühlers i unter den ersten vorbestimmten Spannungsschwellenwert abfällt,
wird die Zeitsteuerung eingeleitet bzw. gestartet. Wenn die Aus- i gangsspannung des Fühlers, der auf die oxidierende Atmosphäre . anspricht, den zweiten Spannungsschwellenwert kreuzt, wird die . '. Zeitsteuerung beendet und der angezeigte Intervall wird gemessen.! Dieser Intervall wird dann mit einem vorbestimmten Zeitirtervall ! verglichen und wenn der Intervall kleiner ist als ein vorbestimmter Zeitintervall, so ist der Fühler annehmbar. Wenn dagegen der j gemessene Intervall größer ist als ein vorbestimmter Zeitinter- ' vall, so zeigt dies an, daß es sich um einen fehlerhaften Fühler ! handelt und der Fühler wird als Ausschuß abgestoßen. ;

Bei der Bestimmung der Qualität von Abgasfühlern nach deren Her- j

'stellung und vor deren gewerblicher Verwendung ist es erforderlich, den Fühler in eine Gasatmosphäre zu geben, die das zu mes-

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sende Gas enthält. In Abhängigkeit von einer ersten Gasmischung,
die das zu messende Gas enthält, erzeugt der Fühler ein Span- ;'

[ nungssignal mit einer Amplitude, die größer ist als der erste
; vorbestimmte Spannungsschwellenwert bzw. das Schwellenwertsignal. ', Die Gasatmosphäre wird dann geändert und zwar in eine zweite j

Gasmischung, bei welcher das zu messende Gas entfernt wird und j [ wobei der Fühler dann ein zweites Spannungssignal erzeugen sollte \ mit einer Amplitude, die kleiner ist als ein vorbestimmter zwei-
: ter SpannungsSchwellenwert bzw. Schwellenwertsignal. j

' j

ι Nach einer Bestimmung, daß der Fühler diese zwei Spannungssignal4 Charakteristika besitzt, wird das Gas dann in die erste Gas- '

. mischungszusammensetzung zurückgeführt. Die Ausgangsspannung des ! Fühlers wird mit einem ersten vorbestimmten Spannungsschwellen-

: wert verglichen und bei Änderung der Gasmischung wird das erste

I Spannungssignal erzeugt, wenn die Ausgangsspannung des Fühlers ; gleich ist mit der ersten vorbestimmten Spannungsschwelle. Dieses erste Spannungssignal wird während der Zeitperiode auf- j rechterhalten, wenn die Ausgangsspannung des Fühlers kleiner ist \ als dieses erste vorbestimmte Spannungsscnwellenwertsignal. Die ; Gasmischung wird dann in die zweite Gasmischung geändert und die ; Ausgangs spannung des Fühlers- wird mit dem zweiten vorbestimmten ■

_; Spannungsschwellenwertsignal verglichen. Wenn die Ausgangsspan- ^! nung des Fühlers gleich ist mit dem zweiten Schwellwertspannungs4

I signal wird das zweite Spannungssignal erzeugt und wird während
der Zeitperiode aufrechterhalten, während welcher die Fühlerspannung kleiner ist als das zweite vorbestimmte Schwellwert- ;

Spannungssignal. j

j • j

i Das erste Spannungssignal wird als sich änderndes drittes Span- \

ι nungssignal gespeichert, wobei die Amplitude des dritten Span- ;

nungssignal proportional ist zur zeitlichen Dauer des ersten ί

I Spannungssignals. Zusätzlich zur Speicherung des ersten Span- j ; nungssignals wird aus der Vorderflanke des ersten Spannungsj signals ein Zeitsteuersignal erzeugt. Dieses Zeitsteuersignal

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besitzt einen vorbestimmten Zeitsteuerintervall, während welchem I

: ein Qualitätsgasfühler eine Spannung erzeugt hat, die gleich ist \

j I

j mit dem zweiten Schwellwertsignal, so daß dadurch das zweJte ;

·

Spannungssignal erzeugt wird. Es wird dann die Koinzidenz des ι

Zeitsteuersignals mit dem zweiten Spannungssignal verglichen :

^! und wenn eine Koinzidenz festgestellt wird, wird das gespeicher-j

te dritte Spannungssignal gelöscht. Wenn keine Koinzidenz zwi- ;

' sehen dem Zeitsteuersignal und dem zweiten Spannungssignal fest- ;

] gestellt wird, wird ein Alarm erzeugt, und es wird angeaeigt, I

j daß die Qualität des Gasfühlers nicht der gewünschten Qualität j

ί entspricht. .· i

! ι

Eine weniger genaue Qualitätsprüfung des hergestellten Gasfüh- j

lers kann dadurch durchgeführt werden, indem man die Gasmischung j

kontinuierlich zwischen der ersten und der zweiten Mischung sich j

ändern läßt und jedesmal, wenn die Aus gangs spannung des Fühlers

, bewirkt, daß das erste Spannungssignal erzeugt wird, wird die- j

ses Signal als das dritte Spannungssignal gespeichert. Wenn das

dritte Spannungssignal eine bestimmte Spannungsgröße zwischen

aufeinanderfolgenden Speicherrückstellsigrialen oder bevor ein j

Speicherrückstellsignal erzeugt wird, erreicht, so ist dies ein '

Anzeichen dafür, daß der Fühler nicht richtig arbeitet und aus- ,

gestoßen werden sollte. ,

: ι

] Es wurde somit ein Fühler-Ausfalldetektorsystem beschrieben, ^!

um den Ausfall irgendeines Fühlertyps festzustellen, der an ein ^{

Brennstoffsteuersystem einer Brennkraftmaschine angeschlossen ^;

ist. Insbesondere erfaßt das veranschaulichte System den Aus- ^!

fall eines Sauerstoffgasfühlers in dem Abgassystem einer Brenn- \

, kraftmaschine und erzeugt ein Warnsignal für die betreffende \

überwachende Person, daß ein derartiger Ausfall eines Fühlers i

j aufgetreten ist» Auch umfaßt die Erfindung eine Einrichtung, um ;

' den Fühler bei der Herstellung desselben zu testen.

Die Erfindung schafft somit ein Brennstoffsteuersystem für eine

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ί - 23 -

Brennkraftmaschine mit einem Abgasfühler, der in den Abgasen der
Maschine für die Steuerung des Brennstoffgemisches, welches die
Maschine erhält, angeordnet ist, mit einem Abgasfühler-Ausfalldetektorsystem, um festzustellen, wann ein Fühler nicht mehr
innerhalb einer gegebenen Zeitperiode auf eine fette oder magere ' Brennstoffmischung bzw» übergang anspricht. Der Fühler erzeugt : in Abhängigkeit von einer fetten Brennstoffmischung eine hohe ^: Ausgangsspannung, die auf eine niedrige Ausgangsspannung geschaltet wird, wenn die Brennstoffmischung mager wird. Die über- j gangszeit wird als Anzeigemittel für die Qualität und die Ar- j beitsweise des Abgasfühlers verwendet. j

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in den Zeichnungen , dargestellten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung j von Bedeutung. _;

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Claims

PATENTANSPRÜCHE ! t—N ' t]

1.)Detektorsystem zum Feststellen des Ausfalls eines Abgasfühlersj, oer einem Brennstoffsteuersystem einer Brennkraftmaschine züge- ! ordnet ist, wobei der Abgasfühler in der Abgasleitung einer j

Brennkraftmaschine angeordnet ist und auf eine Gaskomponente von j zusammengesetzten Abgasen anspricht, um ein erstes elektrisches
Signal zu erzeugen, welches größer ist als eine erste Schwellenwertspannung, die ein erstes Brennstoffgemisch wiedergibt, und
ein zweites elektrisches Signal zu erzeugen, welches kleiner ist als eine zweite Schwellenwertspannung, die eine zweite Brenn- j

Stoffmischung wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, daß das den ! Ausfall eines Abgasfühlers feststellende Detektorsystem folgende j Merkmale und Einrichtungen aufweist: ■ !

eine Vergleichsstufe (12), die auf den Fühler (10) zum Erzeugen ! eines ersten Ausgangssignals (78) anspricht, wenn das erste ι

elektrische Signal unter die erste Schwellenwertspannung (Yp) j fällt und unter dieser bleibt und um ein zweites Ausgangssignal j (80) zu erzeugen, wenn das zweite elektrische Signal unter die \ zweite Schwellenwertspannung (Y,) fällt und unter dieser bleibt; j eine Speichereinrichtung (24), die auf das erste Auegangssignal ; (78) aus der Vergleichsstufe (12) anspricht, um ein elektrisches j Signal (V₀) während der Zeitdauer des ersten Ausgangssignals (78): zu speichern; eine auf die Vorderflanke des ersten Ausgangssignals; (78) ansprechende Zeitsteuereinrichtung (26), um ein Zeitsteuer- 1 signal (X,) mit einem vorbestimmten Intervall zu erzeugen; eine ^! auf das gleichzeitige Auftreten des Zeitsteuersignale (X,) und
des zweiten Ausgangssignals (80) ansprechende Speicherrückstelleinrichtung (40, 52), um für die LSschun^der Speichereinrichtung
(24) ein Rückstellsignal (Q₁) zu erzeugen; eine Zeitsteuerspannungs-Bezugsquelle (34) zum Erzeugen eines Spannungswertes, der
-einen wesentlich größeren Intervall als der erste Intervall wiedergibt; eine Vergleichestufe (28), die das Signal aus der Zeit-.

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steuerspannungs-Bezugsquelle (34) und das elektrische Signal (V ) aus der Speichereinrichtung (24) empfängt und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Größe des elektrischen Signals (V ) ί die Größe des Spannungswertes aus der Zeitstete*spannungs-Bezugsquelle (34) überschreitet; und eine Alarmeinrichtung (30, 32, 36) die auf das Ausgangssignal der Vergleichsstufe (28) zum Erzeugen eines Warnsignals anspricht.

2. Detektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alarmeinrichtung (30, 32, 36) folgende Einrichtungen enthält* eine in Bereitschaft setzende Schaltungsanordnung (30^ die auf einen vorbestimmten Zustand anspricht, um immer dann ein Signal zu erzeugen, wenn der vorbestimmte Zustand auftritt; eine Einklinkschaltung (32), die das Ausgangssignal aus der Vergieiehsstufe (28) und das Signal aus der in Bereitschaft setzenden Schaltungsanordnung (30) empfängt, um ein Pesthaltesignal nach dem gleichzeitigen Auftreten beider Signale zu erzeugen; und eine Warneinrichtung (36), die auf das Pesthaltesignal aus der Einklinkschaltung (32) anspricht, um das Warnsignal zu erzeugen·

3· Detektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (10) ein sauerstoffgasmessender Fühler ist, der ein hohes Spannungsausgangssignal oberhalb der ersten Schwellwertspannung (Y₂) erzeugt, wenn das den Fühler umströmende Gas einen reduzierenden bzw. oxidierenden Zustand aufweist und der ein niedriges Ausgangsspannungssignal unterhalb der zweiten Schwellwertspannung (Y\) erzeugt, wenn das den Fühler umströmende Gas einen oxidierenden Zustand aufweist.

4. Detektorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^: die Speichereinrichtung (24) eine Kapazität (54) enthält, die elektrisch so angeschlossen ist, daß sfe das erste Ausgangssignal (78) aus der Vergleichsstufe (12) empfängt, und daß weiter der Spannungsladewert des elektrischen Signals (V ) an der Kapa-j zität (54) proportional ist zur gesamten Zeitdauer des Auftre-

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tens des ersten Aus gangs signals (78) zwischen aufeinanderfolgendem Auftreten des Rückstellsignals (Q₁) aus der Speicherrückstelleinrichtung (40, 52).

5. Detektorsystem nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekenn- , zeichnet, daß die Speicherrückstelleinrichtung (¹IO, 52) folgende Einrichtungen enthält: einen ersten Transistor (50), dessen
Kollektor und Emitter elektrisch in den Entladekreis der Kapa- . zität (5*0 geschaltet ist und dessen BseLs das zweite Ausgangs- I signal (80) von der Vergleichsstufe (12) empfängt, um die Kapa- : zität (5*0 zu entladen; und einen zweiten Transistor (52), dessen Kollektor und dessen Emitter elektrisch die Basis und den
Emitter des ersten Tran- : sistors (40) shunten und dessen Basis in geeigneter Weise das '■ Zeit steuersignal (X-r) von der ersten Zeitsteuereinrichtung (26) j empfängt, um den zweiten Transistor (52) nach dem vorbestimmten
Intervall des Zeitsteuersignals (X,) in den leitenden Zustand I zu treiben, um den ersten Transistor (40) im nichtleitenden Zu- ' stand zu halten. ;

6. Detektorsystem nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß
eine Klemmeinrichtung (3B) elektrisch zwischen den Kollektor des
ersten Transistors (40) und der Zeitsteuereinrichtung (26) geschaltet ist, um die Amplitude des Signals an der Zeitsteuerein- . richtung (26) auf die Amplitude des Signals an dem genannten < Kollektor zu begrenzen, um didureh den zweiten Transistor (52) , im nichtleitenden Zustand festzuklemmen, wenn der erste Transi- j stör (40) in den leitenden Zustand getrieben ist. _:

7. Verfahren zur Bestimmung der Qualität eines Gasfühlers, der
auf eine Atmosphäre anspricht, welche von einer reduzierenden : Atmosphäre in eine oxidierende Atmosphäre geändert wird und der
ein erstes elektrisches Signal bei Vorhandensein der reduzierenden Atmosphäre und ein zweites elektrisches Signal bei Vorhan- [ densein der oxidierenden Atmosphäre erzeugt, dadurch gekennzeich*-

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i net, daß der Fühler in einem Gasstrom in Lage gebracht wird, daß

dann die chemische Zusammensetzung des Gases zwischen einen ^! reduzierenden Zustand und einem oxidierenden Zustand geändert i wird, der Ausgangsspannungswert des Fühlers sowohl beim Reduk- ^: tionsgas-Zustand als auch beim Oxidationsgas-Zustand gemessen

wird, eine Zeitsteuerung eingeleitet wird, wenn der Spannungs- : wert des Fühlers unter eine erste vorbestimmte Schwellwert-I spannung fällt, wenn das Gas vom reduzierenden Gas in ein oxi- ! dierendes Gas geändert wird, daß die Zeitsteuerung beendet wird, j wenn der Spannungswert des Fühlers unter einen zweiten vorbe- ; stimmten Spannungsschwellenwert sinkt, daß die Zeitsteuerungsgröße

• mit einem vorbestimmten Zeitintervall verglichen wird und daß I ι der Fühler ausgewählt wird, dessen Zeitsteuerung oder zeitliches j Verhalten kleiner bzw. kürzer ist als der vorbestimmte Zeitintervall, j

8. Verfahren zum Messen der Qualität von Gasfühlern, die auf eine erste Brennstoffmischung zum Erzeugen eines Spannungssignals mit s einer Amplitude ansprechen,,die größer ist als ein vorbestimmtes \ erstes Spannungsschwellwerts^gial und die auf eine zweite Brenn- ; i stoffmischung ansprechen, um ein Spannungssignal mit einer

Amplitude zu erzeugen, die kleiner ist als ein vorbestimmtes _; zweites Spannungsschwellwertsignal, dadurch gekennzeichnet, daß ι ; die Ausgangsspannung jedes Fühlers mit dem ersten vorbestimmten j I Spannungsschwellwertsignal verglichen wird, daß ein erstes ; Spannungssignal'erzeugt wird, wenn die Fühlerspannung gleich ist j ! mit dem ersten vorbestimmten Schwellwertspannungssignal und ι i daß das Spannungssignal während der Zeitperiode aufrechterhalten

, ■ i

; wird, wenn die Fühlerspannung kleiner ist als das e?ste vorbe- ι stimmte Schwellwertspannungssignal, daß die Ausgangsspannung des '

ι Fühlers mit einem zweiten vorbestimmten Schwellwertspannungssig- _; nal verglichen wird, ein zweites Spannungssignal erzeugt wird, |

; wenn die Fühlerspännung gleich 1st mit den zweiten vorbestimmten :

• Schwellwertspannungssignal und das Spannungssjgial ·während der

i; Zeitpefiode aufrechterhalten wird, wenn die Fühlerspannung klei-

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ner ist als das zweite vorbestimnte Schwellwertspannuncssignal, daß das erste Spannungssignal als drittes Spannungssignal mit einer Amplitude gespeichert wird, die proportional zur Dauer des ersten Spannungssignals ist, daß ein Zeitsteuersigrtal aus dem ersten Spannungssignal erzeugt wird, daß das Zeitsteuersignal mit dem zweiten Spannungssignal verglichen wird und ; ein SpeicherriSckstellsignal erzeugt wird, wenn beide Signale koinzidieren und daß immer dann ein Alarmsignal erzeugt vrird, wenn das dritte Spannungssignal eine vorbestimmte Spannungsgröße ; zwischen dem aufeinanderfolgenden Auftreten des Speicherrückstellsignals erreicht.

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