DE2549388A1

DE2549388A1 - Vorrichtung zum regeln des kraftstoff-luftgemisches fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2549388A1
Application number: DE19752549388
Authority: DE
Inventors: Masaharu Asano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-11-06
Filing date: 1975-11-04
Publication date: 1976-05-13
Also published as: CA1051109A; GB1492284A; DE2549388C2

Description

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DIPU-ING

H. KlNKELDEY

W. STOCKMAIR

DRYING. - AcE (CALTECKl

K. SCHUMANN

OR. RfR MAT. · DIPL-PHYSL

P. H. JAKOB

DlPL-INa

G. BEZOLD

Da BER IW.T - nPU-CHEM.

MÜNCHEN E. K. WEIL

DR. REP. OEC «Ci

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

P 9774-

4. November 1975

Nissan Motor Company,Limited

No. 2 Takara-maehi
Kanagawa-ku, Yokohama City

Japan

Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges.

Es wurden bereits verschiedene Verfahren zur Regelung des Kraftstoff-Luft-Mischverhältnisses auf den stöchiometrischen

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TELEFON (089)22 23 03 TELEX OS-29 38O TELEÜRA««E ΜΟΝΑΡΛΤ

ORIGINAL INSPECTED

Wert vorgeschlagen, bei denen die von einem Abgasmeßfühler, beispielsweise einem Sauerstoffmeßfühler, erhaltenen Informationen nach der Verbrennung verwandt werden. Ein derartiger Sauerstoffmeßfühler ist aus einem Hohlrohr aus Zirkondioxid aufgebaut, das im Abgaskanal der Maschine angeordnet ist und eine Ausgangspannung mit einer scharfen charakteristischen Änderung der Amplitude am stöchiometrisehen Kraftstoff-Luftmischverhältnis liefert. Nur wenn der Sauerstoffineßfühler in einem vorgeschriebenen Temperaturbereich arbeitet, gibt die Ausgangsspannung die Sauerstoffmenge, die im Abgas enthalten ist. Bei einer niedrigen Umgebungstemperatur jedoch, die als Folge des Leerlaufbetriebes der Maschine oder aus einem anderen Grund auftreten kann, ist der Sauerstoffmeßfühler nicht mehr in der Lage, ein Signal zu erzeugen, das die Zusammensetzung genau wiedergibt. Darüberhinaus ist eine größere Konzentration nicht verbrannter Gase ein weiterer Einflußfaktor, der die Arbeitsweise des Sauerstoffmeßfühlers beeinträchtigen kann.

Gemäß der Erfindung sollen daher die vom Abgasmeßfühler erhaltenen Informationen während der Zeitspanne gesperrt werden, während der die Maschine im Leerlauf betrieben wird, da dieser Betrieb die Arbeitsweise des Abgasmeßfühlers nachteilig beeinflußt.

Darüberhinaus soll ein Umschalten der Regelvorrichtung von der Arbeitsweise mit geschlossenem Regelkreis zur Arbeits-

weise mit offenem Regelkreis immer dann erfolgen, wenn am Abgasmeßfühler" unerwünschte Verhältnisse aufgetreten sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges umfaßt eine Einrichtung, die die Zusammensetzung der Abgase der Maschine bestimmt und ein die Zusammen-

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setzung repräsentierendes Signal erzeugt, einen Regelverstärker, der mit der Einrichtung, die die Zusammensetzung des Abgases bestimmt, gekoppelt ist und ein Regelsignal liefert, eine Einrichtung, die den Betriebszustand der Maschine angibt, eine Einrichtung, die auf die Einrichtung, die den Betriebszustand der Maschine a.ngibt, anspricht und den Regelverstärker außer Betrieb setzt, und eine Einrichtung, die auf das Regelsignal anspricht und das Mischverhältnis des der Maschine gelieferten Kraftstoff -Luftgemisches einstellt. Die Ausgangsspannung vom Sauerstoffmeßfühler wird mit einer Soll-Spannung verglichen, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das einem Proportional-Integral-(PI-) Regler zum Modulieren der Breite von Regelimpulsen geliefert wird, die die Öffnungsdauer des Kraftstoffregelventils bestimmen. Das Fehlersignal hat einen Wert, der sich in der Amplitude entsprechend dem Unterschied zwischen der gemessenen Zusammensetzung und dem Soll-Wert ändert. Erfindungsgemäß ist eine Anzeigevorrichtung für abnorme Verhältnisse vorgesehen, die die Länge der Zeitspanne zwischen den Übergängen des Fehlersignalpegels über oder unter einen vorbestimmen Pegel bestimmt und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn eine ^bestimmte Zeitdauer erreicht ist.

Das Ausgangssignal von der Anzeigevorrichtung für abnorme Verhältnisse gibt daher an, daß der Sauerstoffmeßfühler nicht einwandfrei arbeitet und schaltet den PI-Regler solange ab, wie die Funktionsstörung andauert. Weiterhin sind erfindungsgemäß eine Vorrichtung, die den Leerlaufbetrieb der Maschine anzeigt, und eine Zeitschaltung vorgesehen, die mit der Anzeigevorrichtung gekoppelt ist, um den PI-Regler zu einem Zeitpunkt abzuschalten, der gegenüber dem Zeitpunkt verzögert ist, an dem der Leerlaufbetrieb angezeigt

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wurde. Die Zeitschaltung liefert vorzugsweise eine weitere Zeitverzögerung gegenüber dem Zeitpunkt, an dem der Fährbetrieb der Maschine begonnen hat. Der PI-Regler wird somit während der Zeitdauer vom Ablaufen des ersten verzögerten Intervalls bis zu dem Zeitpunkt außer Betrieb gehalten, an dem sich das Fahrzeug eine gewisse Strecke fortbewegt hat. Derartige gesteuerte Zeitintervalle nach dem Leerlaufbetrieb und dem Fahrbetrieb wirken sich auf die Reduzierung schädlicher Abgase zum Zeitpunkt der Übergänge von der Regelung mit geschlossenem Regelkreis zur Regelung mit offenem Regelkreis und umgekehrt aus. Es sind weitere Anzeigevorrichtungen für die Betriebsweise der Maschine vorgesehen, unter denen sich eine Anzeigevorrichtung für den Verzögerungsbetrieb und eine Anzeigevorrichtung befinden, die die niedrige Temperatur der Maschine anzeigt,um den Regler außer Betrieb zu setzen. Derartige Anzeigevorrichtungen liefern im voraus Informationen, daß die Arbeitsweise des Sauerstoffmeßfühlers nachzulassen beginnt und dienen dazu, einen katalytischen Konverter vor einer Überhitzung zu schützen, die als Folge einer Reaktion mit nicht verbrannten Kraftstoffbestandteilen auftreten kann.

Im folgenden werden anhand der zubehörigen Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels.

Fig. 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 verwandten Anzeigevorrichtung für abnorme Verhältnisse.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Anzeigevorrichtung für abnorme Verhältnisse.

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Fig. 4 zeigt ein schematisches Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 5a und 5b zeigen Schaltbilder der in Fig. 1 dargestellten Anzeigevorrichtung für den Leerlaufbetrieb sowie Diagramme der Wellenformen der in der Schaltung von Fig. 5a auftretenden Signale.

Fig. 6a und 6b zeigen ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Anzeigevorrichtung für den Leerlaufbetrieb und Diagramme mit Wellenformen der in der Schaltung von Fig. 6a auftretenden Signale.

Fig. 7a und 7b zeigen ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Anzeigevorrichtung für den Leerlaufbetrieb und Diagramme mit Wellenformen der in der Schaltung von Fig. 7a auftretenden Signale.

Fig. 8a und 8b zeigen ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform der Anzeigevorrichtung für den Leerlaufbetrieb und Diagramme mit Wellenformen der in der Schaltung von Fig. 8a auftretenden Signale.

Fig. 9 zeigt das Schaltbild des in der Schaltung von Fig. 1 verwandten Proportional-Integralreglers.

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' Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anlage zum Regeln des Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschime umfaßt einen Sauerstoffmeßfühler 10, der aus einem Hohlrohr aus Zirkondioxid aufgebaut ist, das mit dem Sauerstoffanteil im Abgas reagiert und eine Ausgangsspannung mit einer sehr scharfen charakteristischen Änderung der Amplitude beim stöchiometrischen Kraftstoff-Luftmischverhältnis liefert. Der Ausgang des Sauerstoffmeßfühlers 10 ist mit einem Vergleicher 14 gekoppelt, der aus einem Differentialverstärker bestehen kann und das Ausgangssignal des Meßfühlers 10 mit einem Soll-Wert vergleicht. Der Unterschied zwischen diesen Werten ergibt ein Fehlersignal, das durch einen Proportional-Integralregler (PI-Regler) 18 modifiziert wird. Das modifizierte Signal wird zur Bestimmung der Breite von Impulsen zur Steuerung der Öffnungsdauer elektroraechanischer Ventile verwandt, die in der Figur durch die Einrichtung 20 zum Herstellen des Kraftstoff-Luftgemisches dargestellt sind. Der Steuerimpuls kann über einai Impulsbreitenmodulator 21 erhalten werden, der die Breite der von einem Impulsgenerator 23 gelieferten Impulse entsprechend dem Signal vom PI-Regler 18 moduliert. Das Kraftstoff-Luft-Mischverhältnis wird daher über das Ausgangssignal vom Sauerstoffmeßfühler geregelt.

Mit dem Ausgang des Vergleichers 14 steht eine Anzeigevorrichtung 16 für abnorme Verhältnisse in Verbindung, die die Länge des Intervalls zwischen den Signalpegelübergangen des Ausgangssignals des Vergleichers 14 mißt und ein Ausgangssignal liefert, wenn dieses Intervall eine bestimmte Zeitdauer überschreitet. Das Erscheinen eines Signals am Ausgang der Anzeigevorrichtung 16 zeigt an, daß abnorme Verhältnisse im Regelkreis herrschen und wird dazu verwandt, den PI-Regler 18 außer Betrieb zu setzen. Derartige abnorme Verhältnisse

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können durch eine Funktionsstörung des Sauerstoffnießfühlers 10 hervorgerufen werden, da dieser während des Leerlaufbetriebes bei Temperaturen unterhalb eines bestimmten Wertes nicht arbeiten kann. Zusätzlich kann der Sauerstoffmeßfühler 10 auch dann nicht zufriedenstellend arbeiten, wenn das ausströmende Abgas große Mengen unverbrannter Gase enthält. Eine derart hohe Konzentration unverbrannter Gase tritt während der Dauer der Verzögerung auf.

Zum Feststellen unerwünschter Betriebszustände sind Meßfühler für die Maschinenparameter vorgesehen, die einen Meßfühler 24 für die Drehzahl der Maschine, einen Meßfühler 26 für die Stellung der Drossel und einen Meßfühler 28 für die Temperatur der Maschine einschließen. Der Ausgang des Meßfühlers 24 für die Drehzahl der Maschine ist mit Vergleichern 30 und 32 gekoppelt. Der Vergleicher 30 vergleicht die Ausgangsspannung vom Meßfühler 24 mit einem Soll-Wert und liefert ein Ausgangssignal, wenn die Drehzahl der Maschine über einer vorbestimmten.Drehzahl liegt. Der Meßfühler 26 für die Stellung der Drossel liefert ein Ausgangssignal, wenn das Drosselventil vollständig geschlossen ist. Die Ausgangssignale des Vergleichers 30 und des Meßfühlers 26 liegen an einem UND-Glied 34. Ein Hochpegelsignal am Ausgang des UND-Gliedes 34 gibt an, daß sich das Fahrzeug im Zustand der Verzögerung befindet. Der Vergleicher 32 vergleicht andererseits das Ausgangssignal des Meßfühlers für die Drehzahl mit einem Soll-Wert und liefert ein Ausgangssignal, wenn die Drehzahl der Maschine unter der vorbestimmten Drehzahl liegt. Die Ausgangssignale des Meßfühlers 26 für die StBHnrgder Drossel und des Vergleichers 32 liegen an einem UND-Glied 36, das ein Hochpegelsignal abgibt, das anzeigt, daß sich das Fahrzeug im Zustand des

Leerlaufbetriebes "befindet. Die den Betriebszustand der Verzögerung und den Leerlaufbetrieb anzeigenden Signale v/erden über ein ODER-Glied 22 dem PI-Regler 18 geliefert, um diesen außer Betrieb zu setzen.

Um den PI-Regler 18 auch bei niedriger Maschinentemperatur außer Betrieb zu setzen und die Anlage vor einer Funktionsstörung des Sauerstoffmeßfühlers 10 zu bewahren, ist der Meßfühler 28 für die Temperatur der Maschine vorgesehen. Das zur Temperatur in Beziehung stehende Signal vom Meßfühler 28 für die Temperatur der Maschine wird mit Hilfe eines Vergleichers 33 mit einem Soll-Wert verglichen, der ein Ausgangssignal liefert, wenn die Temperatur der Maschine unter der vorbestimmten Temperatur liegt. Das Ausgangssignal des •Vergleichers 33 wird über das ODER-Glied 22 dem PI-Regler 18 geliefert, um diesen außer Betrieb zu setzen.

In Fig. 2 ist eine für die Funktion der Anzeigevorrichtung 16 für abnorme Verhältnisse erforderliche Schaltung dargestellt. Das Signal vom Vergleicher 14 liegt einerseits an einem Integrator 201 und andererseits über einen Inverter 202 an einem Integrator 203. Mit den Ausgangskreisen der Integratoren 201 und 203 stehen jeweils Vergleicher 204 und 205 in Verbindung. Der Integrator 201 integriert das Vergleicherausgangssignal, während es auf einem hohen Peg.el bleibt, während der Integrator 203 das Vergleicherausgangssignal integriert, während es auf einem niedrigen Pegel bleibt. Jeder der Vergleicher 204 und 205 vergleicht die Eingangsspannung mit einer vorbestimmten Spannung, die von einer VergleichsSpannungsquelle 207 geliefert wird, und liefert ein Ausgangssignal über das ODER-Glied 22 dem PI-Regler 18.

Eine Alternative für die Schaltung der Anzeigevorrichtung

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16 für abnorme Verhältnisse ist in Fig. 3 dargestellt. Das Hochpegelsignal vom Vergleicher 14 versetzt ein UND-Glied 301 in die Lage, Taktimpulse einem Zähler 302 zu liefern, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Zählerstand einen vorbestimmten Wert erreicht, während die Polarität des Niederpegelsignals durch einen Inverter 303 umgekehrt wird, um ein UND-Glied 304 in die Lage zu versetzen, Taktimpulse einem Zähler 305 zu liefern, der in ähnlicher Weise die Taktimpulse zählt und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der gleiche Zählerstand, wie im Zähler 302 erreicht ist. Die Ausgangssignale der Zähler 302 und 305 liegen über ein ODER-Glied 306 am Setzeingang eines Flip-Flop 307, dessen Q-Ausgangssignal auf einen hohen Pegel ansteigt, um den PI-Regler 18 über das. ODER-Glied 22 außer Betrieb zu setzen und eine Alarmeinrichtung 308 einzuschalten. Um den PI-Regler 18 nach dem Verschwinden des abnormen Betriebszustandes wieder in einen geschlossenen Stromkreis zu bringen, ist eine Anzeigevorrichtung 310 für eine Zustandsänderung an den Ausgang des Vergleichers 14 angeschlossen. Die Anzeigevorrichtung 310 enthält zwei Flip-Flops 311 und 312 sowie zwei monostabile Multivibratoren 313 und 314, die mit den Q-Ausgängen der Flip-Flops 311 und 312 jeweils in Verbindung stehen. Der Setzeingang des Flip-Flops 311 steht direkt und sein Rücksetzeingang steht über einen Inverter 315 mit dem Ausgang des Vergleichers 14 in Verbindung, während der Setzeingang des Flip-Flops 312 über den Inverter 315 und sein Rücksetzeingang direkt mit dem Vergleicherausgang in Verbindung steht. Wenn sich das Niederpegelsignal am Eingang des Flip-Flops 311 zu einem Hochpegelsignal ändert, erzeugt der monostabile Multivibrator 313 einen Impuls, der am Zähler 305 liegt, der während der Zeitspanne, in der das Niederpegelsignal andauerte, irgendeinen Zählerstand erreicht haben kann. Auf diese Weise wird eine Änderung vom Niederpegelsignal auf das Hochpegelsignal erfaßt und wird der

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Zähler gelöscht. Wenn sich ein Signal vom Hochpegel auf den Niederpegel ändert, wird in ähnlicher Weise der Flip-Flop 312 durch das invertierte Signal gesetzt, so daß der monostabile Multivibrator 314 ein Ausgangssignal erzeugt, das am Zähler 302 liegt. Auf diese Weise wird eine Signaländerung vom Hochpegel auf den Niederpegel erfaßt und wird der Zähler 302 gelöscht. Wenn die Anzeigevorrichtung 16 automatisch arbeitet, werden die Ausgangssignale der Einrichtung 310 zum Anzeigen einer Zustandsänderung über die Stellung für den automatischen Betrieb eines Umschalters 316 zum Umschalten zwischen dem automatischen und dem Handbetrieb an den Rücks.etz eingang des Flip-Flops 307 gelegt, damit das Hochpegelsignal am Q-Ausgang des Flip-Flops 307 verschwindet. Beim Handbetrieb wird der Schalter 316 auf die Stellung für den Handbetrieb umgeschaltet und wird der Flip-Flop 307 durch einen Rücksetz-Handschalter 317 rückgesetzt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung kann dadurch abgeändert werden, daß ein Zeitglied 400 vorgesehen wird, das zwischen den Ausgang eines UND-Gliedes 36 und den Eingang des ODER-Gliedes 22 geschaltet ist, wie es in Fig. 4 dargestellt ist. Eine erste Ausführungsform des Zeitgliedes 400, die in Fig«, ' 5a dargestellt ist, umfaßt einen monostabilen Multivibrator 501 und einen Inverter 502, die in Reihe zwischen einen Eingang eines UND-Gliedes 503 und die Eingangsklemme 504 geschaltet sind,an der das Ausgangssignal vom UND-Glied 36 liegt. Der andere Eingang des UND-Gliedes 503 steht direkt mit der Eingangsklemme 504 in Verbindung. Die Arbeitsweise der in Fig. 5a dargestellten Schaltung wird im folgenden . anhand von Fig. 5b erläutert. Wenn ein Signal (Fig. 5b-1) von der Anzeigevorrichtung für den Leerlaufbetrieb erscheint, die den Meßfühler 24 für die Drehzahl, den Meßfühler 26 für die Drosselstellung, den Vergleicher 32 und das UND-

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Glied 36 enthält, erzeugt der monostabile Multivibrator

501 einen Impuls mit einer Dauer T (Fig. 5b-2). Dieser Impuls wird bezüglich seiner Polarität durch den Inverter ·

502 umgekehrt und an das -UND-Glied 503 gelegt, so daß dieses gesperrt wird. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 503 kommt daher an der Rückflanke des vom Multivibrator 501 erzeugten Impulses (Pig. 5b-3) auf einen hohen Pegel und wird über die Ausgangsklemme 505 und das ODER-Glied 22 dem Regler 18 geliefert. Wenn, wie es in Fig. 5b dargestellt ist, die Temperatur in der Abgasleitung zu dem Zeitpunkt abzufallen beginnt, an dem der Leerlaufbetrieb beginnt, wird der Multivibrator 501 angesteuert, so daß er den Impuls mit der Breite T erzeugt. Wenn sich der Leerlaufbetrieb fortsetzt, fällt die Temperatur in der Abgasleitung unter diejenige Temperatur, bei der der Sauerstoffmeßfühler 10 nicht zufriedenstellend arbeiten kann und die durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist. Nachdem die Temperatur in der Abgasleitung unter den unteren Grenzwert für die Betriebstemperatur des Sauerstoff meßfühlers 10 gefallen ist, tritt ein Ausgangssignal vom Zeitglied 400 auf.

Eine zweite Ausführungsform des Zeitgliedes 400 ist in Fig. 6a dargestellt. Das Leerlaufsignal des Meßfühlers (Fig. 6b-1) wird vom UND-Glied 36 der Anzeigevorrichtung für den Leerlaufbetrieb über ein ODER-Glied 601 an einen monostabilen Multivibrator 602 gelegt. Daraufhin wird ein erster Impuls mit einer Dauer T (Fig. 6b-2) erzeugt, der durch einen Inverter 603 umgekehrt wird, um ein UND-Glied 604 zu sperren, solange das Ausgangssignal des Multivibrators auf dem hohen Pegel bleibt. Das UND-Glied 604 liefert dem Setzeingang des Flip-Flop 605 ein Hochpegeleingangssignal (Fig. 6b-3). Der einen hohen Signalpegel zeigende Ausgang Q. steht mit einem UND-Glied 606 in Verbindung. Das Leerlaufsignal an

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der Eingangsklemme 607 "wird weiterhin einem Inverter 610 geliefert und durch diesen umgekehrt. Das umgekehrte Signal läuft durch das UND-Glied 606 und das ODER-Glied 601 zum monostabilen Multivibrator 602, der einen zweiten Impuls (Fig. 6b-2) erzeugt. Dieser zweite Impuls erscheint über ein UND-Glied 609 an der Ausgangsklemme 608, falls das UND-Glied 609 durch das Hochpegelsignal am Ausgang des Inverters 610 durchgeschaltet ist, wobei der Flip-Flop 605 rückgesetzt wird (Fig. 6b-4).

Bei dieser Ausführungsform wird der PI-Regler 18 während der Zeitdauer T von dem Augenblick an gesperrt, an dem das Fahrzeug zu fahren beginnt. Die Temperatur in der Abgasleitung fällt auf eine Temperatur unter dem unteren Grenzwert für die Funktionsfähigkeit des Sauerstoffmeßfühlers 10, bis sie bei zunehmender Geschwindigkeit des Fahrzeuges wieder ansteigt.

Eine dritte Ausführungsform des Zeitgliedes 400 ist in Fig. 7a dargestellt. Das Leerlaufsignal vom Meßfühler (Fig. 7b-i), das an der Eingangsklemme 700 liegt, steuert über ein ODER-Glied 701 einen monostabilen Multivibrator 702 an, der einen Impuls mit einer Dauer T (Fig. 7b-2) erzeugt, der mittels eines Inverters 703 umgekehrt und an ein UND-Glied 705 gelegt wird, an dem ebenfalls das Signal an der Eingangsklemme 700 anliegt. Das UND-Glied 705 erzeugt ein Hochpegelsignal, wenn die Zeitdauer T abgelaufen ist (Fig. 7b-3). Das Hochpegelausgangssignal des UND-Gliedes 705 wird über ein ODER-Glied 706 der Ausgangsklemme 704 und gleichzeitig einem Eingang eines UND-Gliedes 707 geliefert, an dem ebenfalls das umgekehrte Signal an der Eingangsklemme 700 liegt. Das UND-Glied 707 erzeugt ein Hochpegelsignal, wenn das Leerlaufsignal absinkt, wenn das Fahrzeug mit normaler Fahrtgeschwindigkeit zu fahren beginnt. Dieses Hochpegelsignal

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zum Ausgang des UND-Gliedes 707 liegt über das ODER-Glied 701 am monostabilen Multivibrator 702_f um einen zweiten Impuls auszulösen. Der zweite Impuls wird einem UND-Glied 708 geliefert und läuft durch dieses UND-Glied zur Ausgangsklemme 704. Der PI-Regler 18 wird somit von der Rückflanke des ersten Zeitimpulses T an bis zur Rückflanke des zweiten Zeitimpulses gesperrt.

Eine vierte Ausführungsform des Zeitgliedes 400 ist in Fig. 8a dargestellt. Das Leerlaufsignal (Fig. 8a-1) an der Eingangsklemme 800 wird mittels eines Inverters 801 umgekehrt und einem Funktionsintegrator 802 geliefert. Das integrierte Signal (Fig. 8b-2) wird durch einen Vergleicher 803 mit einem Soll-Wert verglichen, der ein Ausgangssignal erzeugt, das von dem Augenblick an fortdauert, an dem das integrierte Signal über dem Spannungs-Sollwert liegt (Fig. 8b-3)c Das Leerlaufsignal liegt auch über ein Sperrglied 804 an der Ausgangsklemme 805. Das Ausgangssignal vom Vergleicher 803 wird dazu verwandt, das Glied 804 zu sperren, so daß das Signal an der Ausgangsklemme 805 zu einem Zeitpunkt abfällt, der um die Zeitdauer T^ gegenüber dem Ende des Leerlaufbetriebes verzögert ist. Das Ausgangssignal an der Klemme 805 steigt zu einem Zeitpunkt wieder an, der um eine Zeitspanne Tp gegenüber dem Zeitpunkt verzögert ist, an dem der Leerlaufbetrieb wieder auftritt (Fig. 8b-4).

Der Integrator 802 ist vorzugsweise von einem Typ mit veränderlicher Integrationszeitkonstante und unter Verwendung eines Funktionsverstärkers 810 aufgebaut, dessen invertierender Eingang über den Eingangswiderstand 811 mit dem Ausgang *des Inverters 801 in Verbindung steht. Dieser Eingangswiderstand weist eine parallele Nebenschlußschaltung aus dem

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Emitterkollektorweg eines Transistors 812 und aus einem Widerstand 813 auf. Die Basis des Transistors 813» der ein NPN-Schalttransistor ist, steht über eine Verbindung 814 mit dem Ausgang einer Koinzidenzschaltung 806 in Verbindung« Die Koinzidenzschaltung 806 weist zwei Eingänge auf, von denen einer mit der Eingangsklemme 800 und der andere mit der Ausgangsklemme 805 in Verbindung steht. Wenn beide Eingangssignale zusammentreffen, erzeugt die Koinzidenzschaltung 806 ein Ausgangssignal, das an der Basis des Transistors 812 liegt. Der Transistor 812 wird leitend und schaltet den Widerstand 813 parallel zum Widerstand 811, wodurch die Inxegrationszeitkonstante des Funktionsverstärkers 810 geändert wird, wie es in Fig. 8a-5 dargestellt ist. Die Änderung der Integrationszeitkonstante tritt sowohl an der Vorderflanke als auch an der Rückflanke des Sperrimpulses auf. Eine derartige Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Fahrzeug einer schnellen Aufeinanderfolge des Leerlaufbetriebes und des Fahrbetriebes unterworfen ist, was insbesondere bei Verkehrsstauungen vorkommt. Unter solchen Verhältnissen würde der Integrator 802 mit einer Integration in der entgegengesetzte! Richtung beginnen, bevor die integrierte Spannung den Sättigungswert erreicht.

Das Zeitglied 400, das in der oben beschriebenen Weise aufgebaut ist, liefert verschiedene Regelbetriebe, die ein verzögertes Umschalten vom geschlossenen zum offenen Regelkreis und umgekehrt ermöglichen. Das verzögerte Umschalten erlaubt einen glatteren Übergang als sonst, da eine Zeitverzögerung zwischen dem Augenblick, in dem eine Störung im System auftritt, zu dem Augenblick, in dem eine Reaktion erhalten wird, besteht.

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Ein weiterer wichtiger Faktor, der den glatten Übergang des Betriebes vom offenen zum geschlossenen Regelkreis beeinflußt, ist die Amplitude des Fehlersignals, das am Ausgang des PI-Reglers 18 auftritt, wenn die Umschaltung erfolgen soll. Wäre die Signalamplitude groß, wenn die Regelung mit geschlossenem Regelkreis wieder aufgenommen wird, träten Schwingungen im geschlossenen Regelkreis auf, was die Arbeitsweise des Systems nachteilig.beeinflußen würde.

Um derartige unerwünschte Folgen zu verhindern, wird der Integrationsverstärkungsfaktor des integrierenden Regelverstärkers des PI-Reglers 18 auf das Auftreten des Sperrsignals am Regler 18 hin auf dem kleinsten Wert gehalten.

Fig. 9 zeigt eine zu diesem Zweck erforderlich Schaltung. Der PI-Regler 18 umfaßt einen Proportional-Regelverstärker 901, einen Integral-Regelverstärker 902 und eine Addierschaltung 903. Die Eingänge des Proportional-Regelverstärkers und des Integral-Regelverstärkers 901 und 902 stehen gemeinsam mit dem Ausgang des Vergleichers 14 in Verbindung, und ihre Ausgänge sind gemeinsam mit einem Eingang der Addierschaltung 903 verbunden. Der Proportional-Regelverstäiker 901 enthält einen Funktionsverstärker 904, dessen Eingang über einen Widerstand 905 mit dem Ausgang des Vergleichers 14 und über einen Widerstand 906 mit seinem eigenen Ausgang in Verbindung steht, und dessen nicht invertierender Eingang an Masse liegt. Der Ausgang des Proportionalverstärkers 9Q1 ist über einen Eingangswiderstand 908 und einen normalerweise geschlossenen Relaiskontakt 909 mit _;dem invertierenden Eingang eines Funktionsverstärkers 907 der Addierschaltung 903 verbunden. Der Integral-Regelverstärker 902 umfaßt einen Funktionsverstärker 910, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand 911 mit dem Ausgang des Vergleichers 14 und über einen integrierenden Kon-

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densator 912 mit seinem Ausgang verbunden ist, der über einen normalerweise offenen Relaiskontakt 913 nebengeschaltet ist. Der nicht invertierende Eingang des Funktionsverstärkers 910 liegt an Masse. Der Ausgang des integrierenden Verstärkers 910 ist über einen Eingangswiderstand 914 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 907 verbunden. Der nicht invertierende Eingang des Verstärkers 907 der Addierschaltung 903 liegt an einer Vergleichsspannung, die am Verbindungspunkt zwischen Widerständen. 915 und 916 auftritt, die in Reihe zwischen eine Spannungsquelle Vcc und Masse geschaltet sind. Die beiden Signale vom Proportional-Regelverstärker und vom Integral-Regelverstärker 901 und werden aufaddiert und an den Eingang des Impulsbreitenmodulators 21 gelegt. Die Relaiskontakte 909 und 913 werden gleichzeitig betätigt, wenn das Relais 917 durch das Betriebsunterbrechungssignal vom ODER-Glied 22 erregt wird. Das Anziehen des Relais 917 unterbricht den Ausgangskreis des Proportionalreglers 909»während der integrierende Kondensator 912 des Reglers 902 kurzgeschaltet wird, wodurch das Ausgangspotential gleich Null wird. Wenn daher die Reglung mit geschlossenem Regelkreis wieder aufgenommen wird, d.h., wenn das Betriebsunterbrechungssignal verschwindet, befindet sich die Spannung am Eingang zur Addierschaltung 903 auf dem kleinsten Wert, so daß dem Impulsbreitenmodulator 21 kein Ausgangssignal geliefert wird.

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Claims

Patentansprüche

1.; Vorrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luftgemisches für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10), die die Zusammensetzung der Abgase der Maschine bestimmt und ein die Zusammensetzung repräsentierendes Signal erzeugt, einen Regelverstärker (18), der mit der Einrichtung (10), die die Zusammensetzung des Abgases bestimmt, gekoppelt ist und ein Regelsignal liefert, eine Einrichtung (16,24,26,28), die den Betriebszustand der Maschine angibt, eine Einrichtung (30,32,34,36,22), die auf die Einrichtung (16,24,26,28), die den Betriebszustand der Maschine angibt, anspricht und den Regelverstärker (18) außer Betrieb setzt, und eine Einrichtung (20,21,23), die auf das Regelsignal anspricht und das Mischverhältnis des der Maschine gelieferten Kraftstoff-Luftgemisches einstellt.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Einrichtung (16,24,26,28), die den Betriebszustand der Maschine angibt, eine mit der Einrichtung (10), die die Zusammensetzung des Abgases bestimmt, gekoppelte Einrichtung (14), die die oberhalb oder unterhalb eines bestimmten Viertes liegende Amplitude des die Zusammensetzung repräsentierenden Signals bestimmt, und eine Einrichtung (201 bis 207, 301 bis 307) aufweist, die mit der Einrichtung (14) zum Bestimmen des Amplitudenwertes gekoppelt ist und den

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Zeitabstand zwischen den Übergängen des Signalpegels bestimmt, wenn dieser Zeitabstand eine vorbestimmte Größe überschreitet.

3. Vorrichtlang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16,24,26, 28), die den Betriebszustand angibt, eine Einrichtung (24,30,26,34) aufweist, die den Betriebszustand der Verzögerung des Fahrzeuges angibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16,24,26, 28), die den Betriebszustand angibt, eine Einrichtung (28.33) umfaßt, die die Temperatur der Maschine mißt und ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Temperatur unter einem vorbestimmten Wert liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zeitabstand zwischen den Übergängen des Signalpegels bestimmende Einrichtung (201,207,301-307) eine Einrichtung (201,203), die das für die Zusammensetzung des Abgases repräsentive Signal . integriert und einen Vergleicher (204,205) aufweist, der mit der Integriereinrichtung (201,203) gekoppelt ist und das integrierte Signal mit einem vorbestimmten Wert vergleicht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e kennz e i chne t, daß die den Zeitabstand zwischen den Übergängen des Signalpegels bestimmende Einrichtung (201 bis 207,301 bis 307) eine Einrichtung (302,305) zum Zählen von Taktimpulsen für den Zeitabstand zwischen den übergängen des Signalpegels des die Zusammensetzung re-

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präsentierenden Signals, die ein Ausgangssignal liefert, wenn ein bestimmter Zählerstand erreicht ist und eine Einrichtung (310) zum Rücksetzen der Zähleinrichtung (302,305), wenn sich der Signalpegel ändert, aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn? e i chne t_t daß der Ausgang der Zähleinrichtung (302, 305) mit einer Speichereinrichtung (307) in Verbindung steht, die mit der Rücksetzeinrichtung (310) verbunden ist und durch diese rückgesetzt wird,

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Zähleinrichtung (302, 305) mit einer Speichereinrichtung (307) verbunden ist und eine von Hand betätigbare Rücksetzeinrichtung (317) vorgesehen ist, um die Speichereinrichtung (307) rückzusetzen«

. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Zähleinrichtung (302, 305) mit einer Alarmvorrichtung (308) verbunden ist, um den Fahrer des Fahrzeuges zu warnen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (16,24, 26,25)t die den Betriebszustand der Maschine angibt, eine Einrichtung (24,26,32,36) enthält, die den Leerlaufbetrieb des Fahrzeuges feststellt und den Regelverstärker (18) im Leerlaufbetrieb außer Betrieb setzt.

11· Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Zeitschaltung (400), die mit der Einrichtung (24,26,32,36), die den Leerlaufbetrieb

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feststellt, gekoppelt ist und den Regelverstärker (18; zu einem Zeitpunkt außer Betrieb setzt, der gegenüber dem Augenblick verzögert ist, an dem der Leerlaufbetrieb festgestellt wurde.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (601 bis 610), die den Regelverstärker (18) für eine bestimmte Zeitdauer ab dem Ende des Leerlaufbetriebes außer Betrieb hält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine Zeitschaltung (400, 701 bis 708), die mit der Einrichtung (24,26,32,36), die den Leerlaufbetrieb feststellt, gekoppelt ist und den Regelverstärker (18) zu einem Zeitpunkt außer Betrieb setzt, der gegenüber dem Zeitpunkt verzögert ist, an dem der Leerlaufbetrieb festgestellt wurde und die den Regelverstärker (18) für eine bestimmte Zeitspanne von dem Augenblick an außer Betrieb hält, an dem der Leerlaufbetrieb endet.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (400) eine Einrichtung (802), die auf das Ende des Leerlaufbetriebes hin eine Spannung integriert, eine Einrichtung (803)» die die integrierte Spannung mit einem vorbestimmten Wert vergleicht, und ein Verknüpfungsglied (804) enthält, das es der Einrichtung (24,26,32, 36), die" den Leerlaufbetrieb feststellt, möglich macht, den Regelverstärker (18) außer Betrieb zu setzen, wenn die integrierte Spannung unter dem vorbestimmten Wert liegt, und die eine Außerbetriebsetzung des Regelverstärkers (18) verhindert, wenn die integrierte Span-

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nung oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierende Einrichtung (802) ein Funktionsintegrator mit veränderbarer Integrationszeitkonstante ist, und daß eine Koinzidenzschaltung (8O6) zwischen den Ausgang der Einrichtung (24,26,32,36), die den Leerlaufbetrieb feststellt, und den Ausgang des Verknüpfungsgliedes (804) geschaltet ist, die ein Koinzidenzausgangssignal erzeugt} das an der integrierenden Schaltung (802) liegt, um die
Integrationszeitkonstante zu ändern.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (Fig. 9), die auf die Einrichtung (16,24,26,28), die den Betriebszustand der Maschine bestimmt, anspricht und den Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers (18) auf dem kleinsten
Wert hält, solange der Regelverstärker (18) außer Betrieb gesetzt ist.

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