DE2604689A1 - Elektronische steuereinrichtung zur zufuehrung eines optimalen kraftstoff-luftgemisches - Google Patents

Elektronische steuereinrichtung zur zufuehrung eines optimalen kraftstoff-luftgemisches

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DE2604689A1
DE2604689A1 DE19762604689 DE2604689A DE2604689A1 DE 2604689 A1 DE2604689 A1 DE 2604689A1 DE 19762604689 DE19762604689 DE 19762604689 DE 2604689 A DE2604689 A DE 2604689A DE 2604689 A1 DE2604689 A1 DE 2604689A1
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Masaharu Asano
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
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    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
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Description

P. H. JAKOB G. BEZOLD
DR- REn NAT. DU1L-Ct CM
Nb. 2, Takara-machi,
Kanagawa~ku Yokohama City, Japan
3 MÜNCHEN 22
MAXIMILIANSTRASSe «3
5. Februar "9?6 P 10081
Elektronische Steuereinrichtung zur Zuführung eines optimalen Kraftstoff-Luftgemisch.es
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Steuereinrichtung mit einer geschlossenen Kegelschleife zur Zuführung eines optimalen Kraftstoff-Luftgemisches a.n einen Verbrennungsmotor, mit einem Abgasfühler zum Feststellen der Konzentration eines Bestandteils in den Abgasen und zum Erzeugen eines diese angebenden Signals, einer mit dem Abgasfühler verbundenen Steuereinheit für das Kraftstoff-Luftgemisch, das ein das optimale Kraftstoff-Luftgemisch angebendes Signal aufgrund des Signals vom Abgasfühler erzeugt, einer mit dieser Kraftstoff-Luftgemisch-Steuereinheit verbundenen Betätigungs-Steuereinheit zum Erzeugen eines Betätigungssteuersignals aufgrund mindestens des von der Kraftstoff-Luftgemisch-Stsuereinheit abgegebenen Signals und einer mit der Betätigungs-Steuereinheit verbundenen Betätigungseinrichtung zum optimalen Steuern eines Kraftstoff-Luftgemisches für den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von dem BetHt-i Steuersignal,
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Es wurden bereits verschiedene Einrichtungen vorgeschlagen, mit denen das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des einem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors optimal gesteuert werden soll, wobei eine solche Einrichtung das Prinzip einer geschlossenen elektronischen Eegelschleife auf der Grundlage der erfaßten Konzentration eines Bestandteils in den Abgasen des Verbrennungsmotors benutzt.
Eine herkömmliche elektronische Einrichtung mit einer geschlossenen Eegelschleife weist gewöhnlich einen Abgasfühler zur Erfassung einer Konzentration eines Bestandteiles in den Abgasen und zur Erzeugung eines diese Konzentration angebenden Signals, eine mit dem Abgasfühler verbundene Kraftstoff-Luftgemisch-Steuereinheit, die ein das optimale Kraftstoff-Luftverhälthis abgebendes Signal aufgrund mindestens des von dem Abgasfühler abgegebenen Signals erzeugt, eine mit der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit verbundene elektronische Steuereinheit zum Erzeugen eines Steuersignals aufgrund des von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit abgegebenen Signals und eine mit der elektronischen Steuereinheit verbundenen Betätigungseinrichtung zum optimalen Steuern eines Kraftstoff-Luftgemisches aufweist, das in Abhängigkeit von dem Steuersignal dem Verbrennungsmotor zugeführt wird.
Bei dieser bisherigen Einrichtung tritt jedoch das nachstehend erläuterte Problem auf. Das Signal von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit, das ein optimales Kraftstoff-Luftgemischverhältnis angibt, ist für jede Einrichtung unterschiedlich, selbst wenn die Elemente der Einrichtung stark standardisiert sind, und außerdem hängt dieses Signal von unerwünschten alterungsbedingten Änderungen der Eigenschaften der elektrischen Bauelemente ab. Bei den bisherigen Einrichtungen muß daher das in jeder individuellen Ein-
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richtung erzeugte Signal von Hand eingestellt werden, um eine geeignete Arbeitsweise der Einrichtung sicherzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die mühsame Einstellung der Einrichtung entfällt und eine geeignete Steuerung während einer bestimmten Zeitdauer nach der Einschaltung der Einrichtung sichergestellt ist.
Bei einer Einrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit eine mit dem Abgasfühler verbundene erste Einrichtung zum Vergleichen dessen Ausgangssignals mit einem Bezugswert und zum Erzeugen eines die Differenz zwischen beiden angebenden Signals, eine zweite Einrichtung, die einen mit der ersten Einrichtung verbundenen Integrator zum Integrieren deren Signals über die Zeit und zum Erzeugen eines Integrationssignals, eine mit der zweiten Einrichtung verbundene dritte Einrichtung, die das Integrationssignal erhält, um es zu glätten, und eine mit der zweiten und dritten Einrichtung verbundene vierte Einrichtung aufweist, die deren Signale erhält und addiert und mit der Betätigungseinrichtung verbunden ist, um dieser ihr Ausgangssignal zuzuführen.
Weitere, die besondere Ausbildung der neuen Einrichtung betreffende Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
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schematisch, eine herkömmliche elektronische Einrichtung mit einer geschlossenen Regelschleife zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses des Kraftstoff-Luftgemisches, das einem Verbrennungsmotor mit Kraftstoff-Einspritzung zugeführt ist,
Fig. 2 schematisch eine andere herkömmliche elektronische Einrichtung-mit einer geschlossenen Regelschleife zum Regeln des Kraftstoff-Luftverhältnisses eines Kraftstoff-Luftgemisches, das einem einen Vergaser aufweisenden Verbrennungsmotor zugeführt ist,
Fig. 3 schematisch ein Blockschaltbild einer bei beiden in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Einrichtungen benutzten Steuereinheit,
Fig. 4 a bis 4- c verschiedene Signalformen und Spannungspegel, die an oder von den in Fig. 3 gezeigten Baugruppen erzeugt werden,
Fig. 5 einen Stromlauf plan der in Fig. 3 gezeigten Baugruppen,
Fig. 6 einen Stromlaufplan der neuen Einrichtung und
Fig. 7a bis 7d schematisch verschiedene Signalformen und Spannungspegel, die an oder von der in Fig. 6 gezeigten Schaltung erzeugt werden.
Fig. 1 zeigt schematisch als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen elektronischen Einrichtung
mit geschlossener Regelschleife zum Einspritzen von Kraftstoff in Verbindung mit der die neue Einrichtung anwendbar ist. Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung dient zum elektrischen
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Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses eines Kraftstoff-Luftgemisches, das einem Verbrennungsmotor 2 über eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 12 zugeführt wird. Ein Abgasfühler 6, wie z.B. eine Sauerstoffanalysiereinrichtung, ist in einer Auspuffleitung 4- angeordnet, um die Konzentration eines Bestandteiles in den Abgasen festzustellen. Ein von dem Abgasfühler 6 erzeugtes elektrisches Signal wird an eine Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8 gegeben, die ein elektrisches Signal erzeugt, das die Differenz zwischen dem Signal des Abgasfühlers 6 und einem Bezugssignal angibt. Die Größe des Bezugssignals wird zuvor derart festgelegt, daß ein optimales Kraftstoff-Luftverhältnis des Kraftstoff-Luftgemisches erhalten wird, das dem Verbrennungsmotor 2 zugeführt wird, um den Wirkungsgrad z.B. eines katalytischen Dreiwege-TJmformers 5 so groß wie möglich zu machen. Der katalytische Umformer 5 ist in der Abgasleitung 4- stromab vom Abgasfühler 6 vorgesehen. Das Signal von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8 wird dann einer Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit 10 zugeführt. Die Steuereinheit 10 erhält verschiedene Signale von verschiedenen, hier nicht gezeigten Fühlern, die an verschiedenen Stellen des Verbrennungsmotors 2 vorgesehen sind. Die Signale von den Fühlern geben die Größe der angesaugten Luft, eine Drosselklappenstellung, die Motordrehzahl, die Motortemperatur, den Ansaugunterdruck u.dgl. an. Die Steuereinheit 10 ist so programmiert, daß sie die optimale Öffnungsdauer der Einspritzeinrichtung 12 bestimmt, um z.B. eine wirksame Verminderung der schädlichen Bestandteile in den Abgasen zu bewirken. Die Bestimmung der Öffnungsdauer erfolgt aufgrund der Signale von den verschiedenen lühlern und auch des von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinhedt 8 .zugeführten Signals. Dann erzeugt die Steuereinheit 10 eine lolge von Befehlsimpulsen, von denen jeder die optimale Öffnungsdauer der Einspritzeinrichtung 12 dar-
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stellt. Die auf diese Veise erzeugte Folge von Befehlsimpulsen wird an die nächste Stufe, nämlich die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 12, die in einer Zuführungsleitung 14 für das Kraftstoff-Luftgemisch angeordnet ist, gegeben, wodurch das Kraftstoff-Luftverhältnis unter allen Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors optimal gesteuert wird.
In Fig. 2 ist schematisch als Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel einer herkömmlichen elektronischen Einrichtung mit geschlossener Regelschleife dargestellt, die mit einem Vergaser arbeitet, und bei der die neue Einrichtung ebenfalls anwendbar ist. Diese Einrichtung dient dazu, das Kraftstoff-Luftverhältnis eines Kraftstoff-Luftgemisches, das über einen hier nicht gezeigten Vergaser dem Verbrennungsmotor 2 zugeführt wird, elektrisch zu steuern. Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Einrichtung ist die gleiche wie die der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung bis zur Erzeugung des Signals von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8,so daß die Beschreibung der Funktionsweise bis dahin hier fortgelassen ist.
Das Signal von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8 wird an einen Impulsbreitenmodulator 20 gegeben, der außerdem ein Signal von einem hier nicht gezeigten Signalgenerator erhält, um eine Folge von Befehlsimpulsen zu erzeugen. Die Folge von Befehlsimpulsen wird dann an ein elektromagnetisches Ventil 22 gegeben, um das Kraftstoff-Luftgemischverhältnis zu regeln. Das elektromagnetische Ventil ist in einem luftführenden Kanal 24 vorgesehen. Der Kanal ist mit seinem einen Ende mit einer Luftabzapfkammer 26 verbunden, so daß die Befehlsimpulse die Menge der in eine Kraftstoffleitung 28 zuströmenden Luft steuert. Die Kraft-
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stoffleitung 28 endet mit ihrem einen Ende in einer Ausstoßdüse 30 und erstreckt sich zwischen einer Venturianordnung 32 und einem Schwimmergehäuse 34-· Die Folge von Befehlsimpulsen betätigt daher das elektromagnetische. Ventil 22, um das Kraftstoff-Luftgemischverhältnis zum Sicherstellen eines geeigneten Motorbetriebs mit wirksam verminderten schädlichen Bestandteilen der Abgase zu regeln. Bei dieser Einrichtung kann die Vergaseranordnung in der folgenden Weise modifiziert werden: Die Kraftstoffleitung 28 wird mit oder ohne das elektromagnetische Ventil 22 durch eine weitere, hier nicht gezeigte Treibstoffleitung überbrückt, die einen sich von dem der Treibstoffleitung 28 unterscheidenden Öffnungsquerschnitt .hat, wobei dann zwei elektromagnetische Ventile in jeder der zwei Kraftstoffleitungen vorgesehen sind, um wechselweise einen Kraftstoffluß zu der Venturieinrichtung 32 von dem Schwimmergehäuse 34· durch eine der beiden Kraftstoffleitungen in Abhängigkeit von den Befehlsimpulsen des Impulsbreitenmodulators 20 zu ermöglichen.
Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild eine nähere Darstellung der herkömmlichen Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8 der Fig. 1 und 2 und die Figuren 4a bis 4c zeigen verschiedene Signalformen und Spannungspegel, die von den verschiedenen Baugruppen der Steuereinheit 8 in Fig. 3 erzeugt oder abgegeben werden. Ein Vergleicher oder Differenzverstärker 30 erhält das elektrische Signal vom Abgasfühler 6 und vergleicht dieses mit dem Bezugswert, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, das die Differenz zwischen beiden angibt. Das Signal von dem Vergleicher 30, dessen Signalform in Fig. 4a dargestellt ist, wird an die nächsten beiden Stufen, nämlich einen Proportionalverstärker 32 und einen Integrator 34, gegeben. Der Proportionalverstärker 32 ist zur Verbesserung des Virkungsgrades der elektrischen ge-
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schlossenen Regelschleife, mit anderen Worten, zur Erleichterung eines schnellen Ansprechens bei Übergangsbedingungen der Einrichtung, vorgesehen. Der Integrator 34 integriert das Signal vom Vergleicher 30 und erzeugt ein integriertes Ausgangssignal, dessen Signalform unter dem Bezugszeichen 50 in Pig. 4b gezeigt ist. Wie in Pig. 3 gezeigt, ist ein Konstantspannungsgenerator 36 vorgesehen, um einen Arbeitspegel Vx des Integrators 34 mit Hilfe einer konstanten Spannung V~ zu regulieren. Dieses wird tatsächlich durch Hinzuaddieren von V^ in einem Addierer 38 erreicht. Der Konstantspannungsgenerator 36 ist zum Unterbinden der folgenden Möglichkeit vorgesehen: Das Ausgangssignal des Integrators 34 wird in unerwünschter Weise bei einem maximalen Pegel, nämlich V, in Pig. 4b des Arbeitsbereiches des Integrators 34 abgeschnitten. Pig. 4b zeigt einen Pail beim Pehlen des Konstantspannungsgenerators 36, bei dem die Amplitude des Ausgangssignals des Integrators 34 einen maximalen Pegel V, übersteigt. Andererseits wird, wie in Pig. 4c gezeigt, der Arbeitspegel des Integrators 34 gegenüber dem in Pig. 4b gezeigten Pail um V„ erniedrigt. Die Möglichkeit des unerwünschten Abschneidens bei V^ kann daher unterbunden werden.
Der Pegel V-^, der zuvorbei der Erstellung der neuen Einrichtung festgelegt wurde, gibt ein optimales Kraftstoff-Luftgemischverhältnis an, um den Wirkungsgrad des kataly-· tischen Dreiwege-Umforme rs 5 so groß wie möglich zu machen. Die Signale von den drei Baugruppen, das sind der Proportionalverstärker 32, der Integrator 34 und der Konstantspannungsgenerator 36, werden an den Addierer 38 gegeben, um addiert zu werden. Das Ausgangssignal des Addierers 38 wird an die Kraftstoff-Einspritz-Steuereinheit 10 gegeben und zur Bestimmung einer geeigneten Impulsbreite eines jeden der Befehlsimpulse benutzt. Die Befehlsimpulse werden dann an die
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Kraftstoff einspritzeinrichtung 12.(S1Ig. 1) oder das elektromagnetische Ventil 22 (Pig. 2) gegeben.
3?ig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung einer herkömmlichen Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8, wie sie z.B. in Pig. 3 als Blockschaltbild gezeigt ist, auf die sich die neue Einrichtung unmittelbar bezieht. Die in Pig. 5 gezeigte Schaltung gehört zum Stande der· Technik, so daß eine einfache Beschreibung nachfolgend angegeben wird.Dabei ist zu beachten, daß die in Pig. 5 gezeigte Schaltung nur ein mögliches Beispiel angibt und ■ verschiedene Modifikationen innerhalb dieser Schaltung vorgenommen werden können.
Das Ausgangssignal vom Abgasfühler 6 wird an die Basis eines Transistors 100 des Vergleichers 30 über einen Eingangsanschluß 99 gegeben. Der Transistor 100 ist mit seinem Kollektor unmittelbar mit Erde und mit seinem Emitter mit einer positiven, hier nicht gezeigten Speisequelle über einen Widerstand 102 und einen Anschluß 101 verbunden. Selbstverständlich kann der Transistor 100 fortgelassen werden, wenn das Ausgangssignal vom Abgasfühler 6 ausreichend groß ist. Der Emitter des Transistors 100 ist über einen Widerstand 104 mit einem invertierenden Eingangsanschluß 111 eines Operationsverstärkers 110 verbunden, über den ein Rückkopplungswiderstand 112 geschaltet ist. Ein aus Widerständen 106 und 108 bestehender Spannungsteiler ist zwischen den Anschluß 101 und Erde geschaltet, um einen Bezugswert, d.h. eine konstante Spannung Vq1, für einen nicht invertierenden Eingangsanschluß 113 des Operationsverstärkers 110 zu erzeugen. Der Operationsverstärker vergleich das Signal vom Transistor 100 mit dem Bezugswert VqI, um eine die Differenz zwischen beiden angebendes Signal zu erzeugen. Das Ausgangssignal vom Vergleiche!1 wird dann über einen Widerstand 114 an den proportionalen
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Verstärker 32 und über einen Widerstand 124· an den Integrator 34 gegeben. Ein Operationsverstärker 120 des Proportionalverstärkers 32 hat einen invertierenden lind einen nichtinvertierenden Eingang 121 und 123, die jeweils mit dem Widerstand 114- und einem Verbindungspunkt zwischen Widerständen 116 und 118 verbunden sind. Die Widerstände 116 und 118, die zwischen einen Anschluß 115 und Erde geschaltet sind, bilden einen Spannungsteiler, um eine Spannung V an den Anschluß 123 zuzuführen. Ein Widerstand 122 ist über den Verstärker 120 geschaltet. Ein Operationsverstärker 132 des Integrators 34- erhält das Ausgangssignai von dem Vergleicher 30 an seinem invertierenden Eingangsanschluß 129 über den Widerstand 124 und außerdem die konstante Spannung V an seinem nichtinvertierenden Eingangsanschluß 131, die an einem Verbindungspunkt zwischen Widerständen 126 und 128 auftritt. Die Widerstände 126 und 128 sind in Reihe zwischen einen Anschluß 125 und Erde geschaltet. Ein Kondensator 130 ist über den Operationsverstärker 132 geschaltet. Wie gezeigt, erzeugt der Eonstantspannungsteiler 36 eine konstante Spannung Vg an einem Verbindungspunkt zwischen Widerständen 134- und · 136, die zwischen einen Anschluß 135 und Erde in Reihe geschaltet sind. Die Ausgangsspannungen von den Operationsverstärkern 120, 132, die jeweils Vg und V^, sind, und die konstante Spannung Vg werden an einen invertierenden Eingangsanschluß 14-7 eines Operationsverstärkers 14-8 über Widerstände 138,14-0 und 164- gegeben. Ein nichtinvertierender Eingang 14-9 des Operationsverstärkers 14-8 erhält eine konstante Spannung V , die an einem Verbindungspunkt zwischen Widerständen 14-2 und 144- auftritt. Die Widerstände 14-2 und 144- sind in Reihe zwischen einen Anschluß 143 und Erde geschaltet. Ein Widerstand 146 ist über den Verstärker 148 geschaltet. Das Ausgangssignal des Addierers 38 wird dann an die Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit 10,
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(Fig. 1) oder" den Impulsbreitenmodulator 20 (Pig. 2). gegeben.
Bei der vorstehend beschriebenen, herkömmlichen Einrichtung kann jedoch ein durch diese bedingter Nachteil auftreten, der nachfolgend erläutert wird. Dieser Nachteil liegt darin, daß die.ein optimales Kraftstoff-Luftgemischverhältnis angebende Spannung "VV in jeder Einrichtung unterschiedlich ist, selbst wenn die die Einrichtung bildenden Bauelemente sehr stark standardisiert sind. Außerdem hängt die voreingestellte Spannung Vj1 von unerwünschten und alterungsbedingten Änderungen der Bauelementeeigenschaften ab. Daher muß bei den herkömmlichen Einrichtungen die Spannung V~ jeder individuellen Einrichtung von Hand eingestellt werden, um eine geeignete Arbeitsweise des Integrators 34 für die Wirksamkeit der Einrichtung herzustellen.
Bei der neuen Einrichtung sind daher zwei neue elektrische Schaltungen in der herkömmlichen Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit 8 vorgesehen: einer dient zum Vermeiden des der herkömmlichen Einrichtung innewohnenden Nachteils einer mühsamen Einstellung der Spannung V^ von Hand und der andere zur Sicherstellung einer geeigneten anfänglichen Arbeitsweise der zuerstgenannten neuen Schaltung.
In Fig. 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform der neuen Einrichtung dargestellt. Wie aus der in Pig. 6 gezeigten Schaltung zu erkennen ist, sind.der in Fig. 5 gezeigten Schaltung eine Glättungsschaltung 40 und eine Schnelladeschaltung 4-2 hinzugefügt. Kurz gesagt dient die Glättungsschaltung 40 zum Vermeiden der zuvor erwähnten Handeinstellung der Spannung Vf und andererseits die Schnelladeschaltung 42 zum schnellen Erreichen der Betriebsbere.itschaft der Glättungsschaltung 40, mit anderen Worten, in ihren normalen Betriebszustand nach der Einschaltung der Einrichtung.
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Wie in Fig. 6 gezeigt ist, erhält ein Transistor 158 das Aus gangs sign al des Integrators 54 an seiner Basis über einen Widerstand 155· Der Kollektor des Transistors 158 ist über einen Anschluß 159 mit der Speisequelle verbunden, während sein Emitter über einen Widerstand 160 mit Erde verbunden ist. Ein Kondensator 156 ist zwischen einen Anschluß des Widerstands 155 und Erde geschaltet, um zusammen mit dem Widerstand 155 das Ausgangs signal des Integrators 34 zu glätten. Die G-lättungsschaltung 40 glättet■damit das Ausgangssignal des Integrators 34 und verstärkt dann das geglättete Signal z.B. um einen Faktor K. Außerdem ist ein Anschluß des Kondensators 156 mit der Kathode eines Gleichrichters, wie z.B. einer Diode 152, verbunden, deren Anode ihrerseits mit einem Verbindungspunkt eines aus Widerständen 150 und 151 bestehenden Spannungsteilers verbunden ist. Die Widerstände I50 und sind in Reihe über einen Schalter, wie einen Zündschalter- "-153 mit der Speisequelle über einen Anschluß 154 und mit Erde verbunden. Die Sehne11adeschaltung 42 dient zum schnellen Aufladen des Kondensators 156 beim Schließen des Schalters 153 durch Hinzuaddieren einer Spannung Vq..
Nachfolgend wird zuerst die Arbeitsweise der Glättungs schaltung 40 in Verbindung mit den Pig. 6 und 7 ia einzelnen erläutert, wobei jedoch die Funktionsweise des Proportionalverstärkers 32 nicht mehr erläutert wird. In Fig. 7b ist schematisch die Signalform des Ausgangssignal des Intetrators 34 unter dem Bezugszeichen 50 und außerdem der Arbeitspegel V& (=VL-Vp) (Fig..4) des Integrators dargestellt. In den Fig. 7c und 7d sind die Ausgangsspannungspegel der Glättungsschaltung 40 und des Konstantspännungsgenerators 36 jeweils dargestellt. Diese Ausgangsspannungen werden dann an den Addierer 38 gegeben, dessen Ausgangssignal in Fig. 7a gezeigt ist. Wird in diesem Fall angenommen, daß (1) die Spannung V-r
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durch. AVt in Abhängigkeit von dem Signal des Abtastfühlers 6 (Fig. 1 und 2) und (2) die Spannungen Y& und
KV jeweils durch. ÄV„ und AKV Q als Folge einer Indea a a
rung von V-r geändert werden so,wird die folgende Beziehung erhalten:
Ist daher K = 1, so ergibt sich ΔΥ = 1P" L nicht merkbar größer, so ergibt sich, außerdem AV Δκν .
a a
Das bedeutet, daß, selbst wenn ÄVT groß ist, AVn innerhalb eines kleinen Bereiches liegt, so daß eine Handeinstellung der Spannung V^ nicht langer erforderlich ist,
da sich Y trotz einer großen Änderung von V1- nur sehr gea Jj
ringfügig ändert.
Andererseits dient die Schnelladeschaltung 4-2, \-iie zuvor erwähnt, dazu, den Kondensator 156 der Giättungsschaltung schnell aufzuladen, um eine geeignete Betriebsweise der Einrichtung sofort nach ihrer Einschaltung sicherzustellen. Vor der Beschreibung eines wesentlichen Merkmals der Schnellade schaltung 4-2 wird ein !fachte il beschrieben, der beim Fehlen der Schaltung 42 auftreten würde. Dieser liegt darin, daß eine gewünschte Steuerung des Kraftstoff-Luftgemischverhältnisses nicht erreicht werden kann, bis der Kondensator 156 auf einen bestimmten Pegel aufgeladen ist, wenn die neue Einrichtung eingeschaltet wird, was gewöhnlich mehrere 10 Sekunden beträgt, da die Zeitkonstante der Glättungsschaltung 40 relativ groß ist. Nachfolgend wird eine Gleichung angegeben, um das wesentliche Merkmal der Schnelladeschaltung 42 deutlich zu machen.
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Yo - iK1<VB - V + VYC - V + E5CYD - V
wobei Vp: die Ausgangsspannung des Addierers 58,
K. bis K^ Konstanten und
Vp die Ausgangsspannung der Glättungsschaltung 40 sind.
Um die Einrichtung schnell in ihren normalen Betriebszustand nach einer anfänglichen Einschaltung der Einrichtung zu bringen, soll V-g, der vorstehenden Gleichung so schnell wie möglich auf einen bestimmten Pegel gebracht werden. Beim Fehlen der Schnellade schaltung 42 kann jedoch der normale Betriebszustand der Einrichtung nicht schnell erreicht werden. Dieses ist im wesentlichen dadurch bedingt, daß Vq infolge einer großen Zeitkonstante der Glättungsschaltung 40 nicht schnell ansteigt, so daß V-^1 in unerwünschter Weise während z.B. mehreren 10 Sekunden nach der anfänglichen Einschaltung der Einrichtung großgehalten wird, wodurch das Kraftstoff-Luftverhältnis sehr viel kleiner als ein gewünschter Wert infolge der großen Spannung von V^ wird.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist die Schnelladeschaltung 42 vorgesehen, die den Kondensator 156 über die Diode 152 beim Schließen des Schalters 153, der z.B. ein Zündschalter sein kann, aufzuladen beginnt. Daher stellt die Einrichtung die Steuerung eines geeigneten Kraftstoff-Luftgemischverhältnisses während auch der in Präge stehenden anfänglichen Betriebsdauer sicher, vorausgesetzt, daß die Spannung V^, die am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 150 151 erzeugt wird, so vorgegeben ist,.daß sie im wesentlichen gleich der am Kondensator 156 während des normalen Betriebs anliegenden Spannung ist.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Glättungsschaltung 40 durch eine Schaltung ersetzt werden, die aus passiven Bauelementen, wie einem Widerstand und einem Kondensator, besteht. Die Benutzung dieser Schaltung hat die Vorteile niedriger Kosten und eines sehr ' breiten Betriebsbereiches verglichen mit der Glättungsschaltung 40.
Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die neue Einrichtung die Notwendigkeit ;einer Handeinstellung der Konstantspannung Vf vermeidet und außerdem eine geeignete Steuerung der Einrichtung auch während einer bestimmten Zeitdauer unmittelbar nach der Einschaltung der Einrichtung sicherstellt.
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Claims (6)

  1. Patentansprüche
    M Λ Elektronische Steuereinrichtung mit einer geschlossenen Hegelschleife zur Zuführung eines optimalen Kraftstoff-Luft gemisches an einen Verbrennungsmotor, mit einem Abgasfühler zum Peststellen der Konzentration eines Bestandteils in den Abgasen und zum Erzeugen eines diese angebenden Signals, einer mit dem Abgasfühler verbundenen Steuereinheit für das Kraftstoff-Luftverhältnis, das ein das optimale Kraftstoff-Luftverhältnis angebendes Signal aufgrund des Signals vom Abgasfühler erzeugt, einer mit dieser Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit verbundenen Betätigungs-Steuereinheit zum Erzeugen eines Betätigungs-Steuersignals aufgrund mindestens des von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit abgegebenen Signals und einer mit der Betätigungs-Steuereinheit verbundenen Betätigungseinrichtung zum optimalen Steuern eines Kraftstoff-Luftverhältnisses für den Verbrennungsmotor in Abhängigkeit von dem Betätigungssteuersignal, dadurch gekennzeichnet , daß die Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit (8) eine mit dem Abgasfühler (6) verbundene erste Einrichtung (30) zum Vergleichen dessen Ausgangssignals mit einem Bezugswert und zum Erzeugen eines die Differenz zwischen beiden angebenden Signals, eine zweite Einrichtung (32,34-)» die einen mit der ersten Einrichtung verbundenen Integrator (34-) zum Integrieren deren Signal über die Zeit und zum Erzeugen eines Integrationssignals, eine mit der zweiten Einrichtung verbundene dritte Einrichtung (4-0), die das Integrationssignal erhält, um es zu glätten, und eine mit der zweiten und dritten Einrichtung verbundene vierte Einrichtung (38) aufweist, die deren Signale erhält und addiert und mit der Betätigungseinrichtung
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    (12,22) verbunden ist, um dieser ihr Ausgangssignal, zuzuführen .
  2. 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungseinrichtung (12,22) mindestens ein Einspritzventil (12) ist, das in einer Ansaugleitung (1;4-) angeordnet ist, die mit ihrem einen Ende an dem Verbrennungsmotor (2) endet.
  3. 3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kenn ze ich n' et , daß die Betätigungseinrichtung (12,22) mindestens ein elektromagnetisches Yentil (22) ist, das in einer Vergaseranordnung vorgesehen ist.
  4. 4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Betätigungs-Steuereinheit (10,20) eine Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit (10) ist, die außerdem mit an dem Verbrennungsmotor (2) vorgesehenen Wühlern verbunden ist, die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors angebende Signale erzeugen, wobei die Kraftstoffeinspritz-Steuereinheit (10) ein Steuersignal aufgrund sowohl des von der Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit (8) als auch der von den iHihlern abgegebenen Signale erzeugt, daß die Betätigungseinrichtung (12,22) "ein Kraftstoffeinspritzventil (12) ist und daß die Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit (8) eine fünfte Einrichtung (36) zum Erzeugen eines Signals konstanter Spannung zum Bestimmen eines geeigneten Arbeitspegels der dritten Einrichtung (40) aufweist.
  5. 5· Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e kennzeichnet, daß die Betätigungs-Steuereinheit (10,20) eine einen Impulsbreitenmodulator (20) aufweisende Vergaser-Steuereinheit ist, mit dessen Impuls-
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    -ί8-
    breitenmodulator (20) mindestens ein elektromagnetisches Ventil (22) verbunden ist, und daß die Kraftstoff-Luftverhältnis-Steuereinheit (8) eine fünfte Einrichtung (36) zum Erzeugen eines Signals konstanter Spannung zum Bestimmen eines geeigneten Arbeitspegels der dritten Einrichtung (4-0) aufweist.
  6. 6. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet , daß die Kraftstoff -Luftverhältnis-Steuereinheit (8) eine sechste Einrichtung (42) aufweist, die mit der dritten Einrichtung (40) verbunden ist, um diese schnell einzuschalten und damit die Einrichtung nach ihrer Einschaltung schnell in ihren normalen Betriebszustand zu versetzen.
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