DE2612915A1

DE2612915A1 - Verfahren und vorrichtung zum einund/oder ausschalten einer mit einem sensor arbeitenden regelung

Info

Publication number: DE2612915A1
Application number: DE19762612915
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Ing Moeder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2612915C2; GB1577048A; FR2345754A1; SE433864B; US4167163A; JPS6045298B2; JPS52118128A; SE7703378L; IT1071322B; BR7701863A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Ein- und/oder Ausschalten einer mit einem Sensor arbeitenden Regelung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ein- und/oder Ausschalten einer mit einem einen gegebenen Betriebszustand (Istwert) abtastenden Sensor arbeitenden Regelung, wobei der Sensor zur Erreichung seiner Betriebstemperatur und ordnungsgemäßen Funktion einen nicht bestimmbaren Zeitraum benötigt, insbesondere beim Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine mit einem Sensor (Sauerstoff- oder -Sonde) im Abgaskanal, der über eine Regelschaltung (Schwellv/ertschalter) die Funktion der Einspritzanlage beeinflußt, beispielsweise die Dauer der erzeugten Einspritzimpulse und/oder die abgasseitige Sekundärluftzufuhr.

Es ist bekannt, zur überwachung des Betriebszustands einer Brennkraftmaschine, beispielsweise für die Sekundärluftregelung oder unmittelbar für die Gemischaufbereitung mittels einer Kraftstoffeinspritzanlage eine sogenannte Sauerstoffsonde bzw. Α-Sonde zu verwenden, die im Abgaskanal der Brennkraftmaschine angeordnet ist und die jedenfalls im warmen, d.h. betriebsbe-

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reiten Zustand in der Lage ist, aus der Zusammensetzung des Abgases auf die ursprüngliche Gemischzusammensetzung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches Rückschlüsse zuzulassen. Die Ausgangsspannung der Λ-Sonde ähnelt merklich einer Sprungfunktion und hat etwa im Bereich der Luftzahl A^I ihre maximale Steigung. Schaltet man im Normalbetrieb der Sondenspannung U₀ eine konstante Schwellwertspannung entgegen, dann läßt sich, je nachdem, ob die Sondenspannung größer oder kleiner als die Schwellwertspannung ist, eine Aussage über die ursprüngliche Gemischzusammensetzung bzw. die Luftzahl j\ gewinnen. Es ergibt sich bei einem solchen Vergleich dann ein Ausgangssignal, welches zu weiteren Regelzwecken herangezogen werden kann, beispielsweise zur weiter vorn schon erwähnten Sekundärluftregelung oder überhaupt für die Gemischregelung, wobei das Ausgangssignal der Λ-Sonde einem Istwert entspricht, der von der in diesem Falle als Regelschaltung arbeitenden Kraftstoffeinspritzanlage mit einem sich unter üblichen Fahrbedingungen selbstverständlich ständig ändernden Sollwert verglichen wird; die Brennkraftmaschine selbst ist in diesem Fall die Regelstrecke.

Allerdings ergibt sich bei dem Betrieb einer /^-Sonde eine Schwierigkeit insofern, als die Λ-Sonde nicht in der Lage ist, eine genaue Auskunft über den Zustand der Brennkraftmaschine und das ihr zugeführte Gemisch zu geben, solange sie ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat. Die Λ-Sonde bzw. genauer gesagt ihr Innenwiderstand weist eine ausgeprägte Abhängigkeit von der Temperatur auf. So ist die kalte Sonde außerordentlich hochohmig (ihr Innenwiderstand liegt im Bereich von einigen MOhm), so daß keine von einer etwaigen Regelung verwertbare Sondenausgangssignale erwartet werden können.

Man nutzt jedoch diesen Umstand zur Erkennung des Sondenzustands in der Weise aus, daß man der kalten Sonde einen einge-

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prägten konstanten Strom geeigneter Größe zuführt, so daß sich an der Sonde ein Spannungsabfall ergibt, der größer als jeder Vergleichsschwellwert ist und in entsprechender Weise ausgewertet werden kann. Beispielsweise kann in diesem Falle eine Regelschaltung für die Sekundärluftsteuerung in der Weise ansprechen, daß ihr das Vorhandensein von fettem Gemisch simuliert wird, daher spricht diese Regelschaltung an und steuert das Sekundärluftventil aus. Durch das Sekundärluftventil gelangt in die mit der Abgasseite eines Vergasermotors verbundene Abgasleitung Sekundärluft und das beispielsweise einen Katalysator durchströmende Abgas wird in diesem nachverbrannt. Die λ-Sonde ist in diesem Falle hinter dem Katalysator angeordnet und mißt, wie auch ihre Bezeichnung Sauerstoffsonde angibt, den Sauerstoffgehalt des nachverbrannten Abgases.

Andererseits wird das Ausgangssignal der Λ-Sonde, wie soeben schon erwähnt, zur Gemischregelung, beispielsweise bei einer elektronisch gesteuerten Benzineinspritzung verwendet, wobei dann das Ausgangssignal bei kalter /\-Sonde je nach Schaltungsauslegung einer maximal möglichen Anfettung oder Abmagerung entspricht. Gewünscht ist jedoch, daß eine Kraftstoffeinspritzanlage bei noch nicht betriebsbereiter Sonde auf einen mittleren Wert angepaßt ist; diese mittlere Anpassung, also weder zu fettes noch zu mageres Gemisch, soll auch dann vorhanden sein, wenn die Sondenzuleitung unterbrochen ist oder wenn sich die Sonde infolge langen Schiebebetriebs des Motors stark abkühlt und daher wieder in den Temperaturbereich gerät, in welchem infolge des dann sehr hohen Innenwiderstandes die Kraftstoff einspritzanlage versuchen würde, das Gemisch immer stärker abzumagern.

Auf jeden Fall nimmt bei zunehmender Erwärmung der Sonde in Richtung auf die Betriebstemperatur ihr Innenwiderstand ab und damit auch der Spannungsabfall, der von dem zugeführten einge-

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prägten Strom erzeugt ist, so daß ab einer bestimmten Sondentemperatur dieser Spannungsabfall kleiner als der Schwellwert einer der A-Sonde zugeordneten Regelschaltung wird. Ist diese Betriebssondentemperatur einmal erreicht, dann wird der von der zugeordneten Regelschaltung vorgegebene Vergleichsschwellwert nur noch dann überschritten, wenn die λ-Sonde tatsächlich infolge zu fetten Abgases eine Spannung abgibt, d.h., daß mit anderen V/orten die Regelung dann normal arbeitet.

Allerdings ergibt sich infolge des der /l-Sonde ständig zuaeführten eingeprägten Stroms auch im Norinalbetrieb der Nachteil, daß dieser durch die λ-Sonde fließende Strom einen Spannungsabfall an ihrem Innenwiderstand erzeugt, der infolge Temperaturschwankungen der Sonde bei wechselnden Lastzuständen des Motors stark schwanken kann. Dieser Spannungsabfall bedeutet eine ständige zusätzliche Änderung oder Verschiebung der Sondenkennlinie im kleineren Maßstab und hat zur Folge, daß die Regelung nicht präzise genug arbeiten kann. Im einzelnen wird dies weiter unten noch mit Bezug auf die Darstellung der Fig. erläutert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und allgemein ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die bei einem in solcher Weise von der Temperatur abhängigen Sensor ( Α-Sonde) dafür sorgen, daß im Normalbetrieb auf den dem Sensor zugeführten eingeprägten Strom zurückzuführende Verfälschungen vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß dem Sensor ( /\-Sonde) ein Meßstrom vorgegebener Größe zugeführt und die an ihm abfallende Spannung abgetastet wird, daß bis zum Erreichen eines unteren Spannungswertes der

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sich infolge der Verringerung des inneren Widerstandes des Sensors allmählich absenkenden Sensorausgangsspannung die Regelung im abgeschalteten Zustand gehalten wird und daß bei Erreichen dieses Spannungswertes (Schwellwert) die Regelung eingeschaltet und der zugeführte Strom abgeschaltet wird, derart, daß im Normalbetrieb das Sensorsignal nicht durch den Meßstrom verfälschbar ist.

Der Erfindung gelingt es daher, einerseits den Zustand des Sensors bis zu seiner völligen Arbeitsbereitschaft sicher zu erfassen und Möglichkeiten vorzusehen, um auch bei nichtbetriebsbereitem Sensor einen einwandfreien Betrieb der Gesamtanlage sicherzustellen; andererseits wird nach Erreichen der ordnungsgemäßen Funktionsbereitschaft des Sensors ausschließlich noch mit der vom Sensor selbst abgegebenen Sondenspannung gearbeitet, die zur Regelung in entsprechender Weise ausgewertet werden kann und die durch Einflüsse, die vor Erreichen der Betriebsbereitschaft des Sensors erforderlich waren, nunmehr nicht mehr beeinflußt wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht dann erfindungsgemäß darin, daß eine einen Meßstrorr gegebener Größe erzeugende und dem Sensor zuführende Schaltung vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß der sich infolge Temperaturabhängigkeit über der Zeit ändernde Spannungsabfall am Sensor erfaßbar und mit einem Bezugswert vergleichbar ist, wobei die Schaltung bei Unterschreiten eines vorgegebenen, auf den jeweiligen, sich mit der Temperatur ändernden Innenwiderstand des Sensors bezogenen Spannungswertes den Meßstrom abschaltet und dadurch die Regelung freigibt.

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

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

Fig. 1 anhand eines Diagramms den Kurvenverlauf der Sondenspannung U_c über der Luftzahl Ä einmal als reine Sondenspannung und zum anderen beeinflußt durch die sich aus dem eingespeisten Strom ergebende und mit dem Innenwiderstand der Sonde schwankende Zusatzspannung,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Merkmale aufweisenden Schaltung zur Auswertung der vom Sensor abgegebenen Spannung und

Fig. 3 die Schaltung der Fig. 2 in einer weiteren Ausgestaltung zur taktmäßigen überprüfung der Sensorbetriebsbereitschaft.

Zunächst soll anhand der Darstellung der Fig. 1 auf die Problematik eingegangen werden, die sich bei Verwendung eines weiter vorn schon geschilderten Sensors, üblicherweise einer sogenannten Α-Sonde vor und während ihres Betriebes ergibt. Die Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit der Sondenspannung über der Luftzahl, wobei der Kurvenverlauf I die reine Sondenspannung U₀ angibt, die sich grundsätzlich nach ausreichender Erwärmung der Α-Sonde bei vorliegender Betriebsbereitschaft einstellt und lediglich von der Luftzahl Ά (aufgetragen auf der Abszisse) abhängig ist, abgesehen von Alterungserscheinungen, auf die in diesem Zusammenhang nicht eingegangen wird und denen beispielsweise dadurch begegnet v/erden kann, daß man den Schwellwert auf einen Punkt der Sondenspannungskennlinie legt, der nicht oder nur wenig von Alterungserscheinungen beeinflußt ist.

Der Kurvenverlauf II der Fig. 1 zeigt nunmehr die üblicherweise von einer solchen λ-Sonde abgegebene Spannung, die sich zusammensetzt aus der reinen Sondenspannung U_n nach Kurve I und

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einem Spannungsanteil, der sich aus dem Produkt des (veränderlichen) Innenwiderstandes R. der Sonde ergibt und dem der Sonde normalerweise von einer äißeren Schaltung zugeführten Strom I . Wie der Doppelpfeil Λ in Fig. 1 angibt, schwankt diese Zusatzspannung, so daß sich auch - bei konstanter Schwellwertspannung U , die der Sondenspannung in einer auswertenden Schaltung entgegengeschaltet ist - die Luftzahl, bei der jeweils Umschaltung erfolgt, als nicht konstant, sondern mit einem Fehler S behaftet ergibt. Infolgedessen kann wegen einer solchen, von dem Innenwiderstand der Sonde R. und damit den Lastzuständen des Motors abhängigen Verschiebung der Sondenkennlinie eine nachgeschaltete, das Sondensignal auswertende Regelschaltung nur ungenau arbeiten.

Die Erfindung soll diese Ungenauigkeit beseitigen und im übrigen sicherstellen, daß bei einer möglicherweise notwendigen Umschaltung zurück auf Steuerungsbetrieb - wenn beispielsweise ein nicht betriebsbereiter Sondenzustand vorliegt oder sich während des Fahrbetriebs wieder ergeben hat, die weiter mit der Sonde verbundene Regelschaltung nicht störend in einen dann einer mittlerenAnpassung entsprechenden Betrieb des Gesamtsystems eingreift. Schließlich soll sichergestellt werden, daß ein solcher, nicht betriebsbereiter Zustand der Sonde, der sich während des Betriebs ergeben kann, mit Sicherheit erfaßt wird. Dies ist deshalb wichtig, weil gemäß einem ersten Merkmal vorliegender Erfindung der in die nicht betriebsbereite Sonde eingespeiste konstante, beispielsweise eingeprägte Strom ja bei Eintreten der Betriebsbereitschaft abgeschaltet ist und daher bei erneuter Abkühlung (fehlende Betriebsbereitschaft) der Sonde nicht mehr in der Weise von der der Sonde nachgeschalteten Regelschaltung ausgewertet werden könnte, wie dies üblicherweise der Fall gewesen ist. Es würde sich daher - wegen des Fehlens dieses eingeprägten, der Sonde zugeführten Sondenstroms-möglicherweise ein fehlerhaftes Arbeiten des Gesamtsystems ergeben.

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Dei der Erläuterung wesentlicher Merkmale der Erfindung anhand der Darstellung der Fig. 2 wird zunächst auf den nicht gestrichelt umrahmten Schaltungsteil zur Erläuterung von Aufbau und Wirkungsweise eines Sensors, nämlich hier einer Λ- oder Sauerstoffsonde, und einer zugeordneten und sein Ausgangssignal auswertenden Regelschaltung genauer eingegangen. In Fig. 2 ist die ft-Sonde mit dem Bezugszeichen 2 versehen. Ihr Innenwiderstand R. ist gesondert herausgezeichnet und trägt das Bezugs zeichen 3. Die Ausgangsklemmen 4 und 4¹ der Sonde sind über einen Widerstand R8 mit der Basis eines nachgeschalteten Transistors T4 verbunden, der zusammen mit einem zugeordneten weiteren Transistor T5 und einem Operationsverstärker 7 einen Schwellwertschalter bildet. Beide Transistoren T4 und T5 arbeiten als sog. Emitterfolger, wobei dem Transistor T5 eine konstante Basisvorspannung über die Widerstände R2o, R21 und eine Zenerdiode DZ sowie zwei einstellbare Widerstände R22 und R23 für Grob- und Feineinstellung zugeführt ist. Über Widerstände R24 und R2 5 werden die Ausgangssignale der Emitterfolger T4, T5 dem nachgeschalteten Operationsverstärker 7 zugeführt. Je nachdem, ob die am Eingang (Basis von Transistor 4) des so gebildeten Schwellwertschalters anliegende Sondenspannung U„ größer oder kleiner als die der Basis des anderen Transistors T5 zugeführte Sollwertspannung ist, liegt der Ausgang 8 des Schwellwertschalters entweder im wesentlichen auf positivem oder auf negativem Potential und bietet so im Sinne einer Zweipunktregelung ein Ausgangssignal, welches für die verschiedensten Schaltungsaufgaben und Regelungszwecke verwendet werden kann. Eine Auswertung des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 7 kann über nachgeschaltete weitere Transistoren T6 und T7 erfolgen, auf die im folgenden nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

Gemäß einer wesentlichen Merkmalskombination vorliegender Erfindung ist dem Eingangsbereich des Schwellwertschalters aus

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den Transistoren T4 und T5 ein mit 1 bezeichneter weiterer Schaltungsblock zugeordnet, im wesentlichen parallel geschaltet.

Im einfachsten Falle besteht dieser zusätzliche Schaltungsblock aus einer Brückenschaltung, deren einer Zweig von der Λ-Sonde 2 und ihrem Innenwiderstand 3 gebildet ist, der mit einem weiteren Zweig, bestehend aus der Kollektoremitterstrecke des Transistors T3 und dem Widerstand R6 in Reihe geschaltet ist. Der zu diesem Brückenzweig parallele Brückenzweig besteht dann im einfachsten Fall lediglich noch aus den Widerständen R3 und R1; bei dieser Brückenbeschreibung sind einige Schaltungsteilelemente zunächst weggelassen worden, um das einfachste Ausführungsbeispiel erläutern zu können. In der Brückendiagonalen befindet sich die Emitter-Basisstrecke eines Transistors T2, der in diesem vereinfachten Ausführungsbeispiel dann so geschaltet ist, daß sein Emitter mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes R3 mit dem Widerstand R1 und seine Basis mit dem Verbindungspunkt des Sondeninnenwiderstandes 3 mit dem Widerstand R6 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors T2 liegt über einen Widerstand R5 gesondert an einem spannungsführenden Pol (stabilisierte Plusleitung 10) und ist mit der Basis des Transistors T3 in einem der Brükkenzweige verbunden. Eine solche Schaltung ist in der Lage, die weiter unten noch genauer erläuterte Funktion der Abschaltung des Sondenspeisestroms I zu erfüllen; genauer erläutert werden soll dieser Schaltungsteil jedoch anhand der detaillierteren Darstellung der Fig. 2, so daß sich ein besseres Verständnis ergibt. Wie Fig. 2 zeigt, ist einer der Brückenzweige noch durch einen weiteren Widerstand R2 in Reihe mit R1 und R3 vervollständigt, wobei parallel zum Widerstand R1 noch ein Kondensator C1 liegt. Der andere Brückenzweig (parallel zu diesem ersten aus R1, R2 und R3) besteht aus der /l-Sonde in Reihe mit ihrem Innenwiderstand R3 und in Reihe mit dem

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weiter vorn schon erwähnten Widerstand R8, der zum Schutz des Transistors T4 dient und wobei parallel hierzu ein Kondensator C3 geschaltet ist. Der Verbindungspunkt des Widerstandes R8 mit dem Kondensator C3 ist weiter verbunden mit einem Widerstand R7, der zur Vervollständigung dieses Brückenzweiges in Reihe mit dem Widerstand R6 und der Kollektoremitterstrecke des schon erwähnten Transistors T3 liegt. Das abtastende System in der Brückendiagonale besteht hier aus einem aus den Transistoren T1 und T2 gebildeten Differenzverstärker, dabei sind die Emitter der Transistoren T1 und T2 zusammengeführt und liegen über einen weiteren Widerstand R4 an dem anderen spannungsführenden Pol, nämlich der Minusleitung 11. Der Kollektor des Transistors T1 liegt direkt an Plusleitung 10; die Basisanschlüsse der Transistoren T1 und T2 sind über einen weiteren Kondensator C2 miteinander verbunden.

Bei einer solchen Schaltung bildet der Kondensator C3 mit dem Widerstand R8 einen Tiefpaß, der hochfrequente Störungen, die auf der Sondenzuleitung eingekoppelt werden könnten, von dem Schwellwertschalter der Transistoren T4 und T5 fernhält. Der Kondensator C1 dient zur Symmetrierung der Brückenschaltung mit Bezug auf eingekoppelte störende Wechselspannungen.

Der Kondensator C2 hat die Aufgabe, den Differenzverstärker für Storspannungen unempfindlich zu machen; er sorgt im Betrieb darüber hinaus dafür, daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung sowohl der Transistor T1 als auch der Transistor T2 zunächst leitend sind (ihre Basen liegen kurzzeitig auf gleichem Potential, da der Kondensator C2 für die Schaltspannung zunächst einen Kurzschluß bildet).

Die Wirkungsweise der Schaltung ist dann so, daß wegen des leitenden TransistorsT2 zunächst auch der Transistor T3 leitend wird und beide Brückenzweige somit Stromdurchflossen sind.

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Es hängt nun von dem Innenwiderstand 3 der Λ-Sonde ab, ob der Transistor T1 oder der Transistor T2 leitend bleibt. Ist die Ά-Sonde in noch nicht betriebsbereitem Zustand, d.h. kalt und daher ausgeprägt hochohmig, dann ergibt sich am Basisanschluß von T2 wegen des leitend geschalteten Transistors T3 ein so hoher positiver Spannungsabfall, daß der Transistor T2 (und damit auch der Transistor T3) leitend bleibt. Eine entsprechende Abstimmung des Spannungsteilerverhältnisses der Widerstände R1, R2 und R3 sorgt dafür, daß der Transistor T1 in diesem Zustand gesperrt ist. Da der Transistor T3 leitend ist, fließt über seine Kollektoremitterstrecke und die Widerstände R6, R7

ein I_n
und R8 Strom^Fdurch die Sonde, der an dem extrem hochohmigen Innenwiderstand 3 der Sonde einen solchen Spannungsabfall erzeugt, daß der Schaltpunkt des nachgeschalteten Schwellwert schalters T4, T5 überschritten ist, so daß beispielsweise ein Sekundärluftventil eingeschaltet bleibt oder, da der Ausgang des Operationsverstärkers 7 ständig auf einem gegebenen Potential verbleibt, eine Gemisch erzeugende Regelschaltung der Kraftstoffeinspritzanlage im Zustand der Steuerung verbleibt und eine mittlere Anpassung einnimmt. Auf jeden Fall erkennt eine dem Operationsverstärker 7 nachgeschaltete Schaltung (wegen des konstanten Ausgangspotentials dieses Operationsverstärkers 7), daß die Sonde noch nicht betriebsbereit ist, und trifft die notwendigen Vorkehrungen, einen ordnungsgemäßen Betrieb auch ohne Informationen von der λ-Sonde aufrechtzuerhalten.

Die Sonde erwärmt sich allmählich durch die heißen Abgase des Motors und ihr Innenwiderstand sinkt, so daß auch das Basispotential am Transistor T2 abnimmt. Ab einem bestimmten unteren Widerstandswert des Sondeninnenwiderstands 3, der von der gegebenen Dimensionierung der anderen Brückenwiderstände abhängt, wird dann das Basispotential des Transistors T2 negativer als das de"s Transistors T1 , so daß nunmehr der Transistor T2 und damit notwendigerweise auch der Transistor T3 sperrt und damit gleichzeitig auch der in diesem Brückenzweig

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fließende Strom unterbrochen wird. Damit wird aber auch der in die Sonde fließende Strom I unterbrochen und las ganze System der der Sonde 2, 3 nnchgenchalteten Regelung kann normal arbeiten, wobei durch die Sonde nur noch der sehr kleine Eingangsstrom des Schwellwertschalters entsprechend dem Basisstrom des Transistors T4 fließt.

Da es bei einem solchen System erforderlich ist, auch extreme Betriebsbedingungen einzubeziehen, die zu einer zwischenzeitlichen Erkältung der Sonde und daher zu einer fehlenden Betriebsbereitschaft führen könnten - beispielsweise kann aber auch die Sondenzuleitung unterbrochen sein oder dergl. -, ist es gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung, wie in Fig. 3 dargestellt, wünschenswert, durch eine geeignete Abfrage die ständige Betriebsbereitschaft der Sonde zu erfassen, um irreguläre Schaltungszustände einer nachgeschalteten Regelung, die sich auf die Betriebsbereitschaft der Sonde verläßt, auszuschließen. Die Darstellung der Fig. 3 zeigt im oberen Teil v/ieder die der λ-Sonde 2, 3 nachgeschaltete Regelschaltung, bestehend aus dem Schwellwertschalter der Transistoren T4, T5 und dem Operationsverstärker 7 und bei diesem Ausführungsbeispiel einem weiteren nachgeschalteten Operationsverstärker 15, der als Integrator arbeitet und an seinem Ausgang 16 ein Signal liefert, welches beispielsweise als Stellsignal ausgewertet und anderen Teilen der Kraftstoffeinspritzanlage, auf die im Rahmen vorliegender Erfindung nicht weiter eingegangen zu werden braucht, zugeführt wird, um modifizierend auf die Dauer der von der Kraftstoffeinspritzanlage erzeugten Einspritzimpulse einzuwirken . Auf den Aufbau der Regelschaltung im oberen Teil der Fig. 3 braucht daher nicht weiter eingegangen zu werden; im unteren Teil wiederholt sich zunächst der in Fig. 2 als Block 1 schon gezeigte Brückenschaltungsteil, allerdings hier in vereinfachter Darstellung, da auf Schaltungseinzelheiten nicht eingegangen zu

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werden braucht. Ergänzt wird die Brückenschaltung 1 der Fig. 2 bzw. der Fig. 3 durch einen weiteren Transistor T8, der zusammen mit zugeordneten Schaltungselementen eine monostabile Stufe, nämlich einen sogenannten Sparmono bildet und von einem beliebigen, in der Kraftstoffeinspritzanlage vorhandenen Takt, beispielsv/eise von den E in spritz impuls en selbst, angesteuert werden kann. Hierzu istder Emitter des Transistors T8 unmittelbar mit Minus leitung und sein Kollektor über einen Widerstand R10 mit Plusleitung (bevorzugt stabilisierte Plusleitung) verbunden; im Basiskreis des Transistors T8 liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes R11, einer für positive Spannungen in Flußrichtung gepolten Diode D3 und eines Widerstandes R12 gegen Masse oder Minusleitung 11; am Verbindungspunkt des Widerstandes R11 mit der Diode D3 wird über einen Kondensator C4 die beliebige Taktimpulsfolge zur Ansteuerung der monostabilen Stufe zugeführt.

Der Transistor T8 ist normalerweise leitend, so daß die mit seinem Kollektor verbundene Diode D2, deren Katode an den Verbindungspunkt des Widerstandes R6 und einer zwischen Kollektor des Transistors T3 und des Widerstandes R6 geschalteten Diode D1 angeschlossen ist, gesperrt bleibt. Dadurch bleibt der von dem Transistor T8 gebildete Sparmono für den Rest der Schaltung wirkungslos; erfolgt jedoch eine Ansteuerung über den Kondensator C4, der die ansteuernden Impulse gleichzeitig differenziert, dann sperrt ein negativer Impuls die Diode D3 so lange, bis die negative Ladung über den Widerstand R11 abgebaut ist. Für diesen Zeitraum, der im Vergleich zur Periodendauer der durch die Sondenspannung ll„ verursachten Regelschwingung sehr kurz ist, wird der Transistor T8 periodisch gesperrt, so daß gleichzeitig über den Widerstand R10, die Diode D2 und den Widerstand R6 kurzzeitig der eingeprägte Sondenspeisestrow'PLn die Λ-Sonde 2 fließt. Der Sparmono kippt nach 3ehr kurzer Zeit wieder in seinen Normalzustand zurück;

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war jedoch die Λ-sonde 2 während der Sperrzeit des Transistors T8 zu hochohmig, d.h. zu kalt, oder war ihre Zuleitung unterbrochen, dann steigt das Potential an der Basis des Transistors T2 über das durch die Widerstände R1 und R3 vorgegebene Potential an der Basis des Transistors T1 an, so daß nunmohr wieder die Transistoren T2 und T3 leitend werden und den Stromfluß durch die A-Sonde 2 auch dann aufrechterhalten, wenn nach der Standzeit der inonostabilen Stufe der Transistor T8 wieder leitend wird.

Dadurch gelingt es, in periodischen Zeitabständen kurzzeitig den Sondenzustand abzutasten und bei zu hochohmiger Sonde die Regelung ganz auszuschalten, da bei Fließen des der /\-Sonde zuqeführten Stromes I der der λ-Sonde zugeführte Schwellwertschalter T4, T5 wieder einseitig an seinen einen Anschlag geht und beispielsweise der Operationsverstärker 7 auf einem gegebenen Ausgangspotential hängenbleibt. Dieses Konstantpotential am Ausgang des Operationsverstärkers 7 kann von einer nachgeschalteten Regelschaltung erfaßt werden, die daraufhin auf Steuerung und auf mittlere Anpassung umschaltet; andererseits ist es aber auch möglich, in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung über eine vom Kollektor des leitenden Transistors T3 aus zur Basis eines nachgeschalteten Transistors T9 führende Leitung diesen Transistor leitend zu schalten im Basiskreis des Transistors T9 sind die Widerstände R13, R14 angeordnet -,so daß bei leitendem Transistor T9 über die mit seinem Kollektor verbundenen Dioden D4 und D5 die Ausgänge der Operationsverstärker 7 und 15 auf Minuspotential gezogen werden. Damit dies möglich ist, müssen die Operationsverstärker 7 und 15 in entsprechender Weise ausgelegt sein. Auch dadurch bringt man die der λ-Sonde 2 nachgeschaltete Regelschaltung in einen definierten Schaltzustand und reagiert präzise auf sich ändernde Betriebs zustände der Sonde.

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Wie weiter vorn schon erwähnt, halten sich die Transistoren T3 und T2 gegenseitig so lange leitend, bis der Innenwirierstand 3 der Sonde so niedrig geworden ist, daß die Basis des Transistors T2 negativer als des Transistors T1 wird. Dann kann der Transistor T2 auch bei gesperrtem Transistor T3 der monostabilen Stufe nicht mehr über den Widerstand R10 leitend gemacht v/erden.

Die Diode zwischen dem Kollektor des Transistors T3 und den Widerstand R6 ist eingefügt, damit verhindert wird, daß während des periodischen Sperrens des Transistors T3 der nachgeschaltete Transistor T9 jeweils leitend wird, ohne daß hierfür ein tatsächlicher Grund vorliegt, d.h. ohne daß der Innenwiderstand 3 der /i-Sonde ausreichend hoch ist.

Durch ein solches periodisches Takten des der λ-Sonde zugeführten Stroms wird während des Betriebs der Gesamtanlage laufend nachgeprüft, ob die Sonde zu hochohmig geworden ist; trifft dies zu, dann wird die Regelung abgeschaltet und der der λ-Sonde zugeführte Strom I wird solange aufrechterhalten, bis die /I-Sonde selbst das Signal für eine erneute Umschaltung auf Regelung gibt.

Während dieser Prüfimpulse wird der Schwellwertschalter aus den Transistoren T4 und T5 wiederholt in eine Lage gebracht, die einer Sondenspannung oberhalb des Schwellwerts entspricht. Daher müssen die Prüfimpulse wesentlich kürzer als ihre Periodendauer sein, da sonst die Regelung gestört wird; dies erreicht man durch eine entsprechende Auslegung der den Differenzverstärker der Transistoren T1, T2 ansteuernden monostabilen Stufe.

Damit sichergestellt ist, daß die den Sondenzustand abtastende und für das Ein- bzv/. Ausschalten der Regelung verantwortliche

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Schaltung auch in dor Lage ist, bei Anlegen dor Versorgungsnpannung den jov/eiligen Sondenzustand sicher zu erfassen, kann durch entsprechendes Auslegen der Brückenschaltunq mit dem ihr zugeordneten Differenzverstärker dafür gesorgt v/erden, daß zunächst - zunindest soweit es der Zustand der /\-Sonde gestattet - die Transistorkombination T1, T3 in den leitenden Zustand gelangt. Dies kann entweder durch entsprechende Dimensionierung der Brückenwiderstände geschehen; bevorzugt kann aber auch so vorgegangen v/erden, daß die Basis des Transistors T2 beim Anlegen der Versorgungsspannung einen Einschaltimpuls geeigneten Vorzeichens zugeführt, erhält, indem man beispielsweise die Basis dieses Transistors T2 über einen Kondensator C.6 mit der positiven Versorgungsspannung verbindet. In Fig. 3 ist diese Möglichkeit alternativ dargestellt; der Kondensator CG verbindet die Plusleitung 1O mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes R6 und der Diode D1 und koppelt auf diese V7eise im Moment des Einschal tens, in welchem er praktisch für die Plusspannung einen Ktirzschluß darstellt, einen ausreichend großen positiven Strom auf die Basis des Transistors T2, so daß dieser zunächst leitend wird und von dem durch den Transistor T3 fließenden Strom dann leitend gehalten werden kann, wenn der Zustand der Sonde (ausreichend hochohmig) dies zuläßt.

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P A T ν, N T Λ M S P R » C H E

( 1.!vorfahren zum Ein- und/oder Ausschalten einer mit einen ^-—^ einen gegebenen Betriebszustand (Istwert) abtastenden Sensor arbeitenden Peqelung, wobei der Sensor vor Erreichen seiner Betriebstenporatur und ordnungsgemäßen Funktion einen nicht bestimmbaren Zeitraum benötigt, insbesondere beim Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Sensor (Sauerstoff- oder Ά-Sonde) im Abgaskanal, der über eine nachgeschalteto Regelschaltung die Funktion der Einspritzanlage beeinflußt, beispielsweise die Dauer der erzeugten Einspritzimpulse und/oder die abgasseitige Sekundär luftzufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß den Sensor ( /i-Sonde) ein Meßstrom (I ) vorgegebener Größe zugeführt und die an ihm abfallende Spannung abgetastet wird, daß bis zun Erreichen eines unteren Spannungswertes der infolge der Verringerung des inneren Widerstandes des Sensors allmählich abnehmenden Sensorausgangsspannung die Regelung in abgeschalteten Zustand gehalten wird und daß bei Erreichen dieses Spannungswertes (Schwellwerts) die Regelung eingeschaltet und der zugeführte Strom abgeschaltet wird, derart, daß im Normalbetrieb das Sensorsignal nicht durch den Meßstrom verfälschbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sensor (Α-Sonde) während des Betriebs fortlaufend kurze PrüfStromimpulse zugeführt werden, die bei zu hohem Sensorinnenwiderstand ein Ansprechen der Schaltung und eine Verriegelung in einen einer nicht betriebsbereiten Sonde entsprechen Schaltungszustand bewirken bei gleichzeitiger Wiederaufnahme des dem Sensor zuzuführenden Meßstroms.

3. Vorrichtung zum Ein- und/oder Ausschalten einer mit einen einen gegebenen Betriebszustand (Istwert) abtastenden Sen-

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sor arbeitenden Regelung, wobei der Sensor vor Erreichen seiner Betriebstemperatur und ordnungsgemäßen Funktion einen nicht bestimmbaren Zeitraum benötigt, insbesondere beim Betrieb einer Kraftstoffeinspritzanlage mit einem Sensor (Sauerstoff- oder /l-Sonde) im Abgaskanal, der über eine nachgeschaltete Regelschaltung die Funktion der Einspritzanlage beeinflußt, beispielsweise die Dauer der erzeugten Einspritzimpulse und/oder die abgasseitige Sekundärluftzufuhr, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Meßstrom (I ) gegebener Größe erzeugende Schaltung (T2, T3, R6, R7, R8) vorgesehen ist, die so ausgebildet ist, daß der sich infolge Temperaturabhängigkeit über der Zeit ändernde Spannungsabfall am Sensor (2, 3) erfaßbar und mit einem Bezugswert vergleichbar ist, wobei die Schaltung bei Unterschreiten eines vorgegebenen, auf den jeweiligen, sich mit der Temperatur ändernden Innenwiderstand (3) des Sensors (2) bezogenen Spannungswertes den Meßstrom (I ) abschaltet und dadurch die Regelung freigibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine einen Transistor (T2) in der Brückendiagonalen aufweisenden Brückenechaltung vorgesehen ist, in deren einem Brückenzweig der als Sauer stoff sonde (/l-Sonde 2) zur Erfassung von Abgas Zusammensetzungen bei einem Kraftfahrzeug ausgebildete Sensor angeordnet ist und daß ein von dem in der Brückendiagonalen angeordneten Transistor (T2) geschalteter Schalttransistor (T3) vorgesehen ist, über dessen Kollektoremitterstrecke der der /\-Sonde zugeführte Meßstrom (I ) fließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung gebildet ist aus der Reihenschaltung von Widerständen (R1, R2, R3) in einem Brückenzweig

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und daß im hierzu parallelen Brückenzweig die Kollektoremitterstrecke des Schalttransistors (T3) in Reihe mit weiteren Widerständen (R6, R7, R8) und die /i-Sonde (2) mit ihrem Innenwiderstand (3) angeordnet ist.

6. Vorrichtuna nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erfassung der von der Brückenschaltung entwickelten Diagonalspannung ein Differenzverstärker aus zwei Transistoren (T1, T2) vorgesehen ist, deren Emitter zusammengeführt und über einen Widerstand (R4) mit der Speisespannung verbunden sind \and wobei die Basis des Schalttransistors (T3) in dem einen Brückenzweiq mit dem Kolloktor des als Teil des Differenzverstärkers auf die Verschiebung der Brückenspannung reagierenden Transistors (T2) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge (Basen der Transistoren T1, T2) des der Brükkenschaltung zugeordneten Differenzverstärkers über einen Kondensator (C2) miteinander verbunden sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die /}-5onde (2) über einen Niderstand (8) mit einem nachgeschalteten und das Sondensignal für eine Regelung auswertenden Schwellwertschalter, bestehend aus zwei Transistoren (T4, T5) und einem Operationsverstärker (7) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8,

dadurch gekennzeichnet, daß im Eingang des Schwellwert-

Operationsverstnrker 7
schalters (T4, T5w für die Regelschaltung parallel zur Λ-Sonde (2) ein Störschutzkondensator (C3) angeordnet ist und zur Erhaltung des dynamischen Gleichgewichts zur Brükkenschaltung in dem anderen Brückenzweig ein Kondensator (Γ1), bevorzugt parallel zum Widerstand (R1), geschaltet

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ist und daß die die Brücke bildenden Widerstände (R1, R3 ; R6 und Schalttransistor T3), gegebenenfalls mit zusätzlichen Widerständen (R2, R7, R8) derart dimensioniert sind, daß bei Anlegen der Versorgungsspannung zunächst der den .Schalttransistor (T3) in den leitenden Zustand steuernde Transistor (T2) leitend wird.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (R10, T8) vorgesehen ist, die im Normalbetrieb bei eingeschalteter Regelung fortlaufend kurze Stromimpulse der λ-Sonde (2) zuführt, derart, daß bei Unterbrechung der Zuleitung oder Abkühlung der Sonde die Regelung selbsttätig ausschaltbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die .Stromimpulse erzeugende Schaltung aus einer monostabilen Kippstufe (Spannono) besteht, gebildet von einem Transistor (T8), dem über eine von einem Kondensator (C4) angesteuerte Widerstandskombination (R11, R12) und einer Diode (Π3) in seinem Basiskreis kurzfristig in seinen Sperrzustand schaltbar ist, derart, daß über eine mit seinem Kollektor verbundene Diode (D2) ein positiver Stromimpuls dem die Λ-Sonde (2) enthaltenden Brückenzweig zuführbar ist.

12. Vorrirhtunq nnch Anr.prurh II, rimlurrli f|oknuu7f^%i rluu't , die Sparmono-Schaltung von einem systemeigenen Taktimpuls angesteuert ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Basis des den Schalttransistor (T3) ansteuernden Transistors (T2), vorzugsweise über einen Widerstand (R6) ein mit einer der

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spannungsführenden Versorgungsleitungen (10) verbundener Kondensator (C6) verbunden ist, derart, daß beim Anlegen der Versorgungsspannung der Steuertransistor (T2) für den Schalttransistor (T3) bei hochohmiger /}-Sonde leitend ist.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kollektor des. Schalttransistors (T3) v/eitere nachgeschaltete Schaltungsanordnungen (T9, D4, D5) verbunden sind zur gezielten Auswertung des sich durch die fehlende Betriebsbereitschaft der /!-Sonde (2) ergebenden Schaltzustandes, wobei der Kollektor des Schalttransistors über eine Diode (D1) gegenüber den positiven Stromimpulsen von der monostabilen Kippstufe (R10, T8, CA) abgeblockt ist.

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