DE2545759A1

DE2545759A1 - Verfahren und vorrichtung zur beeinflussung der massenverhaeltnisanteile des einer brennkraftmaschine zugefuehrten kraftstoff-luftgemisches

Info

Publication number: DE2545759A1
Application number: DE19752545759
Authority: DE
Inventors: Wilfried Sautter; Wolf Wessel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1975-10-13
Filing date: 1975-10-13
Publication date: 1977-04-21
Also published as: DE2545759C2; GB1568679A; SE7611268L; SE435861B; JPS5248738A; FR2328113A2; FR2328113B2; JPS6044504B2

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Beeinflussung der Massenverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Massenverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches (A-Regelung), mit Hilfe einer im Abgasstrom angeordneten Sauerstoffsonde (λ-Sonde), deren Ausgangsspannung einem die zugeführte Kraftstoffmenge verstellenden Integralregler zugeführt ist.

Es ist bekannt, das Massenverhältnis, d.h. die Luftzahl Λ des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Abgases zu beeinflussen, wobei im Abgasstrom der Brennkraftmaschine eine Sauerstoffsonde oder Λ-Sonde angeordnet ist, die in der Lage ist, in Abhängigkeit zur Zusammensetzung des Abgases eine Ausgangsspannung zu erzeugen, auf deren Form und Schaltverhalten noch eingegangen wird. Diese Ausgangsspannung der Λ-Sonde wird einer Regeleinrichtung zugeführt, die bevorzugt als Integral-

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regler ausgelegt ist und in Abhängigkeit zum Ausgangssignal eine entsprechende Vergrößerung bzw. Verringerung der der Brennkraftmaschine augenblicklich zugemessenen Kraftstoffmenge veranlaßt. Eine solche \eränderung der Luftzahl λ- des Kraftstof f-Luftgemisches läßt sich sowohl bei mit Vergasern ausgerüsteten Brennkraftmaschinen als auch bei Kraftstoffeinspritzanlagen vornehmen, die üblicherweise in der Lage sind, die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge über deren Arbeitsbereich präziser zu dosieren. Bei einem solchen System bildet die Brennkraftmaschine daher selbst die Regelstrecke, wobei sich eine Totzeit für das Regelsystem ergibt, die im folgenden als Motortotzeit bzw. als Motordurchlauf zeit T. definiert ist und die sich im Fahrbetrieb ständig, hauptsächlich in Abhängigkeit zur Drehzahl der Brennkraftmaschine, ändert.

Von besonderer Bedeutung bei einem die Ausgangsspannung einer Sauerstoffsonde verwendenden Regelung ist die Kennlinie der Sonde, die in Fig. 1 schematisch dargestellt ist und im eingeschwungenen Zustand (d.h. bei entsprechender Erwärmung) zwei unterschiedliche SchaItzustände einzunehmen imstande ist. Der erste Schaltzustand entspricht einer Ausgangsspannung von beispielsweise etwa 900 mV und ergibt sich dann, wenn die Sauerstoffsonde im Abgaskanal ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch erfaßt, die andere Ausgangsspannung liegt bei etwa 100 mV und entspricht einem mageren, der Brennkraftmaschine ursprünglich zugeführten Kraftstoff-Luftgemisch. Der Obergang zwischen diesen beiden Sondenspannungen erfolgt praktisch sprunghaft bei

praktisch

einem Wert der Luftzahl A von λ=1. Im praktischen Ausführungsbeispiel ist zwar eine endliche Steilheit vorhanden, dennoch erlaubt der gekrümmte Verlauf der Sondenkennlinie bei λ^β1 nur die Regelung auf leicht fette Luftzahlen, wenn ein entsprechend hoher Spannungsschwellwert vorgegeben wird. Abgesehen von diesem Nachteil ist ein Arbeiten im gekrümmten und daher weniger steilen Sondenkennlinienteil noch deshalb nachteilig,

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weil gerade dieser Teil temperaturabhängig und alterungsempfindlich ist. Ein nahezu stabiler Kennlinienpunkt der Sonden-

bei den heute übliche Sonden kennlinie lTegtvoei einer Sondenspannung U₃ von ca. 300 bis 350 mV und entspricht etwa dem Punkt P der Darstellung der Fig. 1. Andererseits ist man_r wenn tatsächlich mit dem Punkt P der Sondenkennlinie gearbeitet werden soll, auf einen bestimmten Wert der Luftzahl h festgelegt. Gewünscht ist jedoch die Möglichkeit einer Variationsbreite von mindestens ca. -5 % um die Luftzahl λ=1, so daß die Brennkraftmaschine in einem frei wählbaren Bereich zwischen ca. A=O,95 bis Λ=1,05 geregelt werden kann.

Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Massenverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff -Luftgemisches bei einer λ-Regelung zu schaffen, bei dem der stabile Kennlinienpunkt der Sondenkennlinie als Schwellwert gewählt werden kann und dennoch entsprechende Variationen der Luftzahl Λ möglich sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, daß jeweils zum durch eine Änderung der Λ-Sondenausgangsspannung bestimmten Umschaltzeitpunkt für den Regler die Kurvenform der Reglerausgangsspannung entgegen der ursprünglich vorgeschriebenen Form und Richtung so verforrat wird, daß sich im Mittel und unabhängig von der sich im Fahrbetrieb ändernden Motordurchlaufzeit (Totzeit T_t) eine Verschiebung auf einen vorgegebenen, zum eigentlichen, durch das Umschalten der λ-Sonde bestimmten Λ-Wert unterschiedlichen, geregelten Λ-Wert ergibt.

Durch die willkürlich einstellbare Formveränderung der Ausgangsspannung des Integralreglers, die beispielsweise dem Stell-

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glied für die Kraf t stoff zumes sung zugeführt wird, gelingt es, die Charakteristik des Integralreglers in der Weise zu beeinflussen, daß bei Verwendung der /V-Sonde oder O^-Sonde auf ein beliebiges, mittleres Λ sowohl auf der fetten als auch auf der mageren Seite geregei€ , so daß Magerkonzepte mit vorgegebenem Λ und auch Konzepte füril<1 bei unbedeutendem Kraftstoffmehrverbrauch, jedoch mit Lufteinblasung, verwirklicht werden können. Ganz allgemein ist es beim Betrieb einer Brennkraftmaschine erwünscht, die Luftzahl Λ verändern zu können, entweder in der Grundeinstellung oder auch gegebenenfalls während des Betriebs. Die Erfindung ermöglicht es, falls gewünscht, den Arbeitspunkt für die Luftzahl auch in Abhängigkeit zur Drehzahl der Brennkraftmaschine zu verändern, beispielsweise indem, wie weiter unten noch erläutert wird, auf Einstellelemente für die Integralregler-Ausgangsspannung in Abhängigkeit zur Drehzahl eingewirkt wird.

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

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 die Abhängigkeit der Sauerstoffsonden-Ausgangsspannung U_s über der Zeit bei sich änderndem Kraftstoff-Luftgemisch, die

Figuren 2a bis 2c den Verlauf der Reglerausgangsspannung U_D über der Zeit in Abhängigkeit von der Sondenspannung U_G,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel zur Beeinflussung der Reglercharakteristik und

Fig. 4 ein zweites, vereinfachtes Ausführungsbeispiel zur Veränderung der Reglercharakteristik, um das Gesamtregelsystem bei R-Werten fahren zu können, die von dem ein-

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gestellten Schwellwert des stabilen Kennlinienpunktes der Sondenausgangsspannung abweichen.

Bevor auf die Erfindung und ihre Ausführungsbeispiele genauer eingegangen wird, sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung praktisch auf sämtliche Systeme anwendbar ist, die in der Lage sind, eine Verstellung der einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftanteile von einem vorgegebenen Wert durchzuführen, beispielsweise mit Hilfe eines Stellglieds, das von der Ausgangsspannung eines Reglers beaufschlagt ist. In dieser Weise lassen sich selbstverständlich auch die verschiedenen Vergaserausführungen in ihrer Einstellung verändern, indem durch mechanische Stellglieder, beispielsweise durch magnetgesteuerte Ventile oder dergl. die Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit zur Sondenspannung eine Veränderung erfährt.

Besonders vorteilhaft läßt sich die Erfindung jedoch auf das System einer elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage anwenden, die beispielsweise so ausgelegt sein kann, daß in ihrer Dauer veränderbare Öffnungsimpulse Einspritzventilen zugeführt werden, die einer Brennkraftmaschine zugeordnet sind und auf elektromagnetischer Basis geschaltet werden können. Diesen Einspritzventilen wird über Leitungen der unter einem zweckmäßigerweise konstanten Druck stehende, einzuspritzende Kraftstoff zugeführt, wobei die zeitliche Dauer der Öffnungsimpulse die der Brennkraftmaschine jeweils pro Hub bzw. kontinuierlich zuzuführende Kraftstoffmenge bestimmt. Eine solche elektronische Kraftstoffeinspritzanlage kann so aufgebaut sein, daß vor einer, die Einspritzventile direkt steuernden Leistungsendstufe eine elektronische Steuereinrichtung geschaltet ist, die Ausgangsimpulse erzeugt, deren Dauer bestimmend ist für die Dauer der schließlich den Einspritzventilen zugeführten Steuerbefehle. Die Steuereinrichtung kann dabei aus einem monostabilen Kippglied bestehen, das über einen zeitbestimmenden Konden-

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densator in einem Rückführzweig verfügt. Die Standzeit des monostabilen Multivibrators bestimmt sich durch die Umladung des Kondensators, dessen Umladezeit ist wiederum bestimmt durch die Wirkung einer Entladestromquelle und einer Ladestromquelle für diesen. Der Entladestrom ist ein Maß für die der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge, die in an sich beliebiger Weise erfaßt und umgesetzt werden kann; der Ladestrom ist auf die jeweilige Drehzahl der Brennkraftmaschine bezogen, ist also drehzahlsynchron. An sich ist es nicht erforderlich, auf den speziellen Aufbau des elektronischen Teils der Kraftstoffeinspritzanlage genauer einzugehen, denn wesentlich ist lediglich, daß die Kraftstoffeinspritzanlage so ausgelegt ist, daß eine ihr zugeführte, sich ändernde Spannung in der Lage ist, in entsprechender Weise die Menge des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs zu beeinflussen.

Eine Regelung bei einer elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage auf gewünschte Luftzahl λ läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß im Abgasrohr der Brennkraftmaschine die schon erwähnte Sauerstoffsonde angeordnet ist, die in Abhängigkeit von der Abgaszusammensetzung eine Sondenspannung Uq liefert, deren Verlauf über der Zeit in dick durchgezogenen Linien in Fig. 1 dargestellt ist. Zur Vereinfachung ist in demselben Diagramm der Fig. 1 auch der effektive Verlauf der Sondenspannung entsprechend der Kurve B gestrichelt, jedoch in Abhängigkeit zur Luftzahl λ gezeigt, desgleichen als Kurve C ein temperatur- und alterungsempfindlicher Verlauf der Sondenkennlinie. Der Verlauf der Sondenkennlinie ist steil beiÄ=1 und gekrümmt bei λ^1; grundsätzlich läßt sich aber feststellen, daß sämtliche Kurvenverlaufe in etwa einen stabilen Kennlinienpunkt gemeinsam haben, und zwar den Punkt P des Kurven Verlaufs der Fig. 1, der daher, wie weiter unten noch erläutert wird, bei vorliegender Erfindung als Schwellwert verwendet wird. Hierzu ist eine Sondenschwellwertschaltung vorgesehen, auf deren

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Aufbau weiter unten noch eingegangen wird; die Ausgangsspannung der Sondenschwellwertschaltung gelangt dann auf einen weiter unten noch zu erläuternden und entsprechend erfindungsgemäßen Merkmalen ausgebildeten Integralregler, der dann an seinem Ausgang eine sich ändernde Spannung anbietet, die in der erwähnten Weise der elektronischen Kraftstoffeinspritzanlage zur Verstellung der zugeführten Kraftstoffmenge zugeführt wird.

Bevor hierauf genauer eingegangen wird, soll anhand der Darstellungen der Figuren 2a bis 2c die grundsätzliche Konzeption der Erfindung erläutert werden.

Zum Zeitpunkt ti der Fig. 1 durchläuft bei einer üblichen R-Regelung mittels Sauerstoffsonde und Integralregler das Kraftstoff -Luftgemisch gerade den A-Wert, den die Sonde aufgrund ihrer steilen Kennlinie anzeigen kann, nämlich λ=1. Dieses Gemisch wird von der Brennkraftmaschine angesaugt und verarbeitet und gelangt erst nach der Motordurchlaufzeit T. an die Sonde, die dann im Zeitpunkt ti + T_fc durch Wechseln der Anzeigespannung das Erreichen von Λ =1 meldet. Der Integralregler, der bis zu diesem Zeitpunkt ti + T. das Gemisch weiterverstellt hat, wird ab diesem Moment in umgekehrter Richtung regeln und erreicht zum Zeitpunkt t2 wieder den Wert, bei dem das Gemisch bei Λ=1 liegt. Wiederum erst zum Zeitpunkt t2 + T. wird dieser Zustand des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemischs von der Sauerstoffsonde aufgenommen, so daß sich ein ständiges Pendeln des Kraftstoff-Luftgemisches um den Mittelwert ergibt, der bei der Luftzahl Λ =1 liegt, wie ohne weiteres verständlich ist.

Damit nun das Kraftstoff-Luftgemisch auf einen solchen A-Wert geregelt werden kann, wie er beispielsweise für einen Einbett-Katalysator zur Verminderung der Abgasschadstoffe erforderlich ist, vorzugsweise auf einen Wert von A⁴^O,99, findet durch Um-

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formung der Reglercharakteristik eine Verschiebung dieses mittleren λ-Werts statt, und zwar in der Weise, daß die Kurvenform des Integralreglerausgangssignals verformt wird.

Ein erstes Ausführungsbeispiel für die Möglichkeit einer Verformung ist in Fig. 2a dargestellt, die den Verlauf der Regler ausgangsspannung U_n über der Zeit zeigt. Zum Zeitpunkt ti weist die Luftzahl des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches den Wert 1 auf, die Α-Sonde kann darauf jedoch noch nicht ansprechen, da sie diesen Wert erst nach Ablauf der Motordurchlaufzeit T. erfassen kann. Zum Zeitpunkt ti + T. wird der Integralregler, dessen Ausgangssignal in Fig. 2a dargestellt ist, dann gemäß einem Merkmal vorliegender Erfindung so beeinflußt, daß sich zunächst eine sprunghafte Verschiebung des Reglerausgangssignals U_R um einen Betrag ΔΌ in der Richtung ergibt, in der der mittlere λ-Wert verschoben werden soll. Nach Durchführung dieser Sprungfunktion integriert dann der Regler in entgegengesetzter Richtung und durchläuft zum Zeitpunkt t2 die Nullinie. Zum Zeitpunkt t2 + T. signalisiert die Λ-Sonde wieder das Vorliegen von λ=1 und die Reglerausgangsspannung verschiebt sich erneut sprungartig beim Ausführungsbeispiel nach oben, so daß sich, wie ersichtlich, eine mittlere Verschiebung Hm der Reglerausgangsspannung um einen Wert von AU/ 2 ergibt. Diese Verschiebung ist unabhängig vom Betrag der Motordurchlaufzeit T..

Andererseits ist die technische Ausführung einer Sprungfunktion mit unendlicher Steilheit schwierig zu realisieren, wobei es jedoch durchaus möglich ist, sich der gewünschten Funktion beliebig anzunähern. Der Darstellung der Fig. 2b läßt sich der Kurvenverlauf der Reglerausgangsspannung mit endlicher Steigung k~ entnehmen. Jeder Spannungswechsel der Sauerstoffsonde bewirkt bei dem Kurvenverlauf der Fig. 2b für eine feste Zusatzzeit t ein Ansteigen der Ausgangsspannung U_R des Integral-

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reglers mit der erhöhten Steigung in der Richtung, in der der mittlere λ-Wert verschoben werden soll. Als mittlere Verschiebung ergibt sich hier die ebenfalls von T unabhängige Größe

Hm = 5 .

Durch Wahl von k~ und t läßt sich somit jede beliebige Ver-

£* Z

Schiebung bewerkstelligen. Es versteht sich, daß die Verschiebung auch in der umgekehrten Richtung erfolgen kann, wenn beispielsweise in Richtung eines mageren Kraftstoff-Luftgemisches gearbeitet werden soll.

Schließlich ist als Sonderfall des Ausführungsbeispiels der Fig. 2b auch noch die fortgesetzte Integrierung durch den Integralregler bei Beibehaltung der ursprünglichen Steigung k.. möglich, wobei jedoch zur Erzielung der gleichen mittleren Verschiebung Hm, wie ersichtlich, mit einer größeren Zusatzzeit t ' gearbeitet werden muß. In diesem Fall besteht die Möglichkeit, daß für praktisch vorkommende Verschiebungen (z.B. Hm = 0,5 % λ.) die Zusatzzeit t schon in die Größenordnung der Motordurchlaufzeit T. kommt und dadurch der gesamte Regelkreis eine zu starke Beeinflussung erfährt, die sich gegebenenfalls in einem Sägen des Motors und ähnlichen Erscheinungen äußert.

Der als erstes Ausführungsbeispiel angegebenen Schaltung der Fig. 3 lassen sich die Maßnahmen entnehmen, die erforderlich sind, um bei Verwendung einer Sauerstoffsonde mit Sprungverhalten bei λ—1 ein von dieser Luftzahl abweichendes Gemisch zu er zeugen.

Die Schaltung der Fig. 3 besteht zunächst aus einer Sondenschwellwertschaltung 5, auf deren Aufbau im Grunde nicht genauer eingegangen zu werden braucht, die jedoch deshalb vorgesehen ist, damit dem nachgeschalteten Integralregler eine Sondenschaltspannung zugeführt werden kann, die jeweils dann umschal-

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tet, wenn die eigentliche Sbndenausgangsspannung U₃ den stabilen Kennlinienpunkt P nach Fig. 1 durchläuft. Zu diesem Zweck ist ein Komparator 6 vorgesehen, dessen einem Eingang über einen einstellbaren Spannungsteiler aus den Widerständen 7 und 8 eine fest vorgegebene Spannung und dessen anderem Eingang, bevorzugt über einen Transistor 9,die dem Schaltungspunkt P1 zugeführte Sondenausgangsspannung ü_g zugeführt ist. Auf weitere Einzelheiten der Sondenschwellwertschaltung 5 braucht nicht eingegangen zu werden; der Ausgang des Komparators 6 liefert dem Schaltungspunkt P2 ein Rechteckwellensignal zu, das jeweils bei λ=1 sprungartig seinen Zustand wechselt. Der Integralregler selbst ist als Operationsverstärker 15 ausgebildet, dessen nicht invertierendem Eingang über einen Spannungsteiler aus den Widerständen 16uid 17 eine konstante Spännung und dessen invertierendem Eingang über einen durch einen Transistor 18 beeinflußbaren Spannungsteiler der Widerstände 19 und 20 eine sich mit der Sondenschwellwertspannung veränderbare Spannung zugeführt ist. Hierzu ist der Kollektor des Transistors 18 über einen Widerstand 21 mit dem Verbindungspunkt der beiden Widerstände 19 und 20 verbunden, der wiederum über einen Widerstand 22 mit dem invertierenden Eingang des Integrators 15 verbunden ist. Dieser Eingang ist über einen Kondensator 23 mit dem Ausgang des Integrators 15 verbunden, so daß sich an seinem Ausgang die Spannung U₁, ergibt. Die von der Sondenschwellwertschaltung 5 stammende Ausgangsspannung gelangt über einen Widerstand 24 auf die Basis des Transistors 18.

Damit das Integrierverhalten des Integrators 15 der Regeleinrichtung entsprechend den Kurvenverläufen der Fig. 2a bis 2c verändert werden kann, ist eine Umkehrschaltung 25, bestehend aus den Transistoren 26 und 27 sowie eine Kippschaltung 28 vorgesehen, auf deren Wirkungsweise im folgenden zusammen mit einer Beschreibung ihres Aufbaus eingegangen wird.

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Wird der Transistor 26 der ersten Umkehrstufe über den Widerstand 30 vom Schaltungspunkt P2 durch einen Sprung der Ausgangsspannung der Sondenschwellwertschaltung 5 auf einen negativen Wert leitend gemacht, dann überträgt sich über den Kondensator 31aein positiver Spannungssprung auf die Basis des Transistors 31 bzw., genauer gesagt, die dieser Basis vorgeschaltete Diode 32 sperrt und der Transistor 31 sperrt ebenfalls, Der Transistor 31 bildet mit dem Koppelkondensator 3iaund einem einstellbaren Ableitwiderstand 33 ein monostabiles Kippglied, und zwar einen sogenannten Sparmono, dessen Standzeit sich bestimmt durch die Dimensionierung des Kondensators 31 a und des Widerstands 33. Es läßt sich daher die Zeitdauer einstellen, für welche der Transistor 31 sich in seinem Sperrzustand befindet. Sobald der Transistor 31 sperrt, wird eine mit seinem Kollektor verbundene Diode 34 leitend (sie liegt nunmehr über einem Widerstand 35 an der Minusleitung 36), so daß sich ein Strom vom invertierenden Eingang des Komparators 15 durch den mit der Diode 34 verbundenen Widerstand 37 ergibt. Dieser durch den Widerstand 37 fließende Strom veranlaßt den Integrator 15, mit seiner Ausgangsspannung, je nach Größe dieses Stroms sehr schnell in Richtuncf^ositive Werte zu laufen, so daß sich etwa das Verhalten nach Fig. 2a und abgemildert nach Fig. 2b ergibt. Da bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dieser Vorgang von der normalen Steigung des Integrationsvorgangs des Integrators 15 unabhängig gemacht werden soll, ist ergänzend noch ein Transistor 39 vorgesehen, der vom Transistor 31 angesteuert wird. Sperrt der Transistor 31, dann sperrt auch eine ebenfalls mit seinem Kollektor verbundene Diode 40 und der Verbindungspunkt dieser Diode mit einer weiteren Diode 41 geht in Richtung negatives Potential, da dieser Verbindungspunkt über einen Widerstand 42 mit der Minusleitung 36 verbunden ist. über die Diode 43, die mit der Basis des Transistors 39 verbunden ist, wird dieser in seinen leitenden Zustand gesteuert und schließt das Eingangssignal an der Basis des Transistors 18

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praktisch kurz bzw. sperrt diesen, da der Kollektor des Transistors 39 mit der Basis des Transistors 18 verbunden ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß das Integrationsverhalten des Integrators 15 während der Standzeit des im wesentlichen aus dem Transistor 31 bestehenden Sparmonos ausschließlich bestimmt ist durch die Dimensionierung des Widerstandes 37 (und selbstverständlich des Widerstands 35 gegen Minusleitung).

In der weiter vorn angegebenen Formel für die Verschiebung Hm läßt sich daher sowohl die Steigung k- durch Dimensionierung des Widerstands 37 als auch die Dauer der Verzögerung (entsprechend der Zusatzzeit t ), bevor der Integrator in der anderen Richtung anspricht, durch entsprechende Bemessung der Standzeit des Sparmonos einstellen.

Eine entsprechende Korrektur oder Umformung des Integratorausgangssignals soll dann auch erfolgen, wenn der Integrator T5 in der anderen Richtung integriert und erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 dann, wenn die Eingangsspannung am Punkt P2 positiv wird. Dann sperrt der Transistor 26 und es leitet der Transistor 27, da seine Basis über eine Diode 45 und einen Widerstand 46aan Minusleitung 36 liegt. Der Spannungssprung vom Kollektor des Transistors 27 überträgt sich über einen Kondensator 46 und eine Diode 48 auf die Basis eines nachgeschalteten Transistors 49, der einen zweiten Sparmono bildet und für diese Integrationsrichtung nunmehr sperrt, so daß sich, da sein Kollektor über die Dioden 50 und 51 mit den gleichen, weiter vorn schon erwähnten Schaltungsteilen verbunden ist, der soeben schon besprochene Vorgang wiederholt.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, daß selbstverständlich der gesamte Vorgang auch jeweils umgekehrt einsetzen kann, wozu ii^JSSÖ^^ 15

vertauscht werden müssen, es versteht sich auch, daß die verwendete Art von Transistoren und die Polarität der Versorgungsspannungsleitungen willkürlich gewählt ist und die Schaltung

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auch dann einwandfrei arbeitet, wenn jeweils mit anderen Spannungspolar i täten und entsprechend anderen Leitungstypen von Transistoren gearbeitet wird.

Das Unwirksammachen der "Normalsteigung", die durch den Transistor 18 vorgegeben ist, ist auch deshalb erwünscht, damit die Steigungen jeweils am oberen und unteren Umkehrpunkt, beispielsweise also die Steigung k₂ nach Fig. 2b identisch sind.

Ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel ist schließlich noch in Fig. 4 dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel kann so ausgelegt werden, daß die ursprüngliche Steigung der Integration nicht beeinflußt wird, es wird lediglich erreicht, daß die Integration in der positiven Richtung der Reglerausgangsspannung U_R noch für einen vorgegebenen Zeitraum fortgesetzt wird; der "negative" Umkehrpunkt wird durch die Schaltung der Fig. 4 nicht beeinflußt. Gleiche Bauelemente wie in Fig. 3 sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen; die Ausgangsspannung der Sondenschwellwertschaltung gelangt am Schaltungspunkt P2 auf die Basis des Transistors 65 , der bei diesem Ausführungsbeispiel in seiner Wirksamkeit und in seinem Einfluß auf das Integrationsverhalten des Integrators 15 nicht direkt beeinflußt wird. Wird der Transistor 65 durch ein entsprechendes Signal an seiner Basis leitend, dann gelangt der positive Spannungssprung, der sich am Kollektorwiderstand 57 des Transistors 65 entwickelt, über eine Diode 58 auf einen Koppelkondensator 55; eine Diode 59 im Basiskreis des Transistors 56 sperrt, so daß auch der Transistor 56 sperrt. Es ergibt sich dann ein Strom von dem invertierenden Eingang des Integrators 15 über einen Widerstand 60 mit nachgeschalteter Diode 61 und den Kollektorwiderstand 62 des Transistors 56 gegen Minusleitung 36. Das Leitendwerden des Transistors 65 wirkt in der Weise, daß auf den Eingang des Integrators 15 über den Widerstand 21 zusätzlich Strom zufließt, der Widerstand 60 ist jedoch so dimensioniert, daß vom Eingang des Integrators 15 der doppelte Strom abgezogen wird, der sich durch das Leitendsein des Transistors

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65 als zufließender Strom ergeben hat. Es fließt auf diese Weise der normale "Steigungsstrom" ab , so daß sich eine Integration mit der beibehaltenen Steigung in positiver Richtung zusätzlich und solange ergibt, bis die Standzeit des auch hier etwa nach Art eines Sparmonos arbeitenden Kippglieds, bestehend aus dem Transistor 56, Kondensator 55 und Ableitwiderstand 63, abgelaufen ist. Obwohl also für den Zeitraum dieser Standzeit der Transistor 65 eine Abwärtsintegration vorschreibt, integriert der Integrator 15 weiter nach aufwärts und es ergibt sich der Spannungsverlauf der Fig. 2c. In der anderen Integrationsrichtung wird, wie schon erwähnt, nicht verzögert, da sich hier ohnehin ein Weiterlaufen in der normalen Integrationsrichtung ergibt.

Der Erfindung gelingt es also, auch dann eine stabile Regelung zu erzielen, wenn durch Alterung der Sauerstoffsonde und durch gegebenenfalls ständig wechselnde Abgastemperaturen ein gewünschter und für optimales Abgas erforderlicher Sondenspannungsschwellwert nicht stabil gehalten werden kann. Die Erfindung nutzt den sich bei etwa 300 mV ergebenden stabilen Sondenspannungskennlinienpunkt aus und ist in der Lage, auch auf einen gewünschten, von diesem 300 mV-Kennlinienpunkt abweichenden /l-Wert zu regeln.

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Claims

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Patentansprüche ;

j 1.^Verfahren zur Beeinflussung der Massenverhältnisanteile K^' des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches (λ-Regelung), mit Hilfe einer im Abgasstrom angeordneten Sauerstoffsonde (A-Sonde), deren Ausgangsspannung einem die zugeführte Kraftstoffmenge verstellenden Integralregler zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zum durch eine Änderung der /t-Sondenausgangsspannung bestimmten Schaltzeitpunkt für den Regler die Kurvenform der Reglerausgangsspannung entgegen der ursprünglich vorgeschriebenen Form und Richtung so verformt wird, daß sich im Mittel und unabhängig von der sich im Fahrbetrieb ändernden Motordurchlaufzeit (Totzeit T,) eine Verschiebung auf einen vorgegebenen, zum eigentlichen, durch das Umschalten der Α-Sonde bestimmten /\~Wert unterschiedlichen, geregelten Λ-Wert ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch verzögerte Zuführung der von der Ausgangsspannung abhängigen Steuerspannung für den Regler dessen Integrationsverhalten in der Weise beeinflußt wird, daß für einen vorgegebenen Zeitraum nach dem Umschaltzeitpunkt der Regler in der ursprünglichen Richtung weiter integriert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des zusätzlichen Zeitraums der Regler so beaufschlagt wird, daß sich eine sprungartige Versteilerung des Reglerausgangssignals (U ) in Richtung auf den gewünschten mittleren λ-Wert ergibt.

4. Vorrichtung zur Beeinflussung der Massenverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches, insbesondere Kraftstoffeinspritzanlage mit einer

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Integralverhalten aufweisenden Regeleinrichtung, wobei im Abgasstrom der Brennkraftmaschine eine Sauerstoffsonde angeordnet ist, deren Steuerspannung die Integrationsrichtung des Reglers beeinflußt, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (U ) der Sauerstoffsonde einer Vergleichsschaltung (5) zugeführt ist, deren Schwellwert einem stabilen Kennlinienpunkt (P = 300 mV) der Sondenkennlinie entspricht, daß die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung (5) einer Verzögerungsschaltung in Form einer monostabilen Kippstufe (28) zugeführt ist, die für die Dauer ihrer einstellbaren Standzeit über den von der Sondenspannung (U„) abgeleiteten Umschaltzeitpunkt hinaus den dem Integrator (15) zugeführten Strom derart beeinflußt, daß sowohl die Integrationsrichtung als auch die Steilheit der Integration veränderbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (15) als über einen Kondensator (23) rückgekoppelter Operationsverstärker ausgebildet ist, dessen einem Eingang ein Pestpotential und dessen anderem Eingang ein in Abhängigkeit zur Sondenausgangsspannung dadurch veränderbares Potential zuführbar ist, daß ein zu einem Eingangsspannungsteiler (19, 20) parallel geschalteter Transistor (18) entsprechend der Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung (15) in seinen leitenden bzw. seinen Sperrzustand schaltbar ist und daß im Basisemitterkreis dieses Transistors (18) die Kollektoremitterstrecke eines weiteren Transistors (39) geschaltet ist, der den Schalttransistor (18) im Eingang des Integrators (15) für die Dauer der Standzeit des monostabilen Kippglieds (28) unwirksam schaltet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,

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daß dem monostabilen Kippglied (28) eine aus einem Transistor (26, 27) gebildete Umkehrstufe vorgeschaltet ist, daß der über einen Koppelkondensator (31a) auf die Basis des das monostabile Kippglied bildenden Transistors (31, 49) gelangende UmschaItimpuls der Umkehrstufe (25) diesen Transistor (31, 49) für die Dauer der Standzeit in den Sperrzustand schaltet, derart, daß ein mit dem ein veränderliches Eingangspotential führendem EingangsanSchluß des Integrators (15) verbundener Widerstand (37) einen solchen Strom von diesem Eingang gegen Minusleitung (36) ableitet, daß je nach Größe des Widerstands (37) eine Versteilerung des Ausgangssignals (U_n) des Integrators (15) bei Beibehaltung

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der Integrationsrichtung erreichbar ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Umkehrstufen (26, 27) und zwei nachgeschaltete und von diesen angesteuerte monostabile Kippstufen in Form von Sparmonos (31a, 33, 31; 46, 49) vorgesehen sind, die in beiden Schaltzuständen des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung (5) in der gleichen Richtung über den Stromableitwiderstand (37) auf den Integrator (15) einwirken, derart, daß sowohl im negativen als auch positiven Umkehrpunkt des Integrators (15) eine Ausgangssignalvers teiler ung bei Beibehaltung der Integrationsrichtung bis zum Rückkippen des jeweils aktiven Sparmonos erreicht ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Vergleichsschaltung (5) unmittelbar dem dem einen Eingang des Integrators (15) zugeordneten Schalttransistor (65) zugeführt ist, der über ein Verzögerungs-RC-Glied mit der Basis eines nachgeschalteten Schalttransistors (56) verbunden ist, welches mit seinem Kollektor derart mit dem ein veränderba-

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8. 9. 1975

res Eingangspotential aufweisenden Eingangsanschluß des Integrators (15) verbunden ist, daß für die Dauer der Standzeit des so gebildeten Sparmonos durch Steuerung des dem Integrator zugeführten Stroms (15) eine Weiter integration mit vorzugsweise gleicher Steigung erzielbar ist.

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