DE2616701C2

DE2616701C2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2616701C2
Application number: DE2616701A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nagoya Noguchi; Masaharu Toyota Sumiyoshi; Taro Chiryu Tanaka; Yukiyasu Okazaki Tanaka
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1975-04-17
Filing date: 1976-04-15
Publication date: 1982-06-03
Also published as: US4089310A; GB1539770A; DE2616701A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntermaßen stellt die Luftverschmutzung durch Abgase von Kraftfahrzeugen in zunehmendem Maße ein Problem dar. Obwohl bereits viele unterschiedliche Maßnahmen zur Abgasemissionssteuerung vorgeschlagen worden sind, ist insbesondere der erzielbare

so Wirkungsgrad angesichts des erforderlichen Aufwands meist nicht sonderlich zufriedenstellend.

So ist zum Beispiel vorgeschlagen worden (DE-OS 24 52 503) zur Verringerung der Schadstoffe in den Abgasen einer Brennkraftmaschine deren Brennräume

Vi in zwei Gruppen aufzuteilen, von denen eine Gruppe mit einem mageren und die andere Gruppe mit einem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch gespeist werden, jeweils abwechselnd einen Brennraum aus jeder der beiden Gruppen zu zünden und die Abgase sodann zur

ei Erzielung einer Nachverbrennung durch einen thermischen Reaktor ggf. unter betriebsparameterabhängiger Zusatzlufteinspeisung hindurchzuleiten. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um einen geschlossenen Regelkreis, sondern lediglich um eine offene betriebsparameterab-

·;'> hängige Steuerkette, bei der darüber hinaus anstelle einer umfassenden katalytischen Abgasreinigung nur ein weitaus weniger wirkungsvoller thermischer Reaktor zur Nachverbrennung der Abgase in Betracht gezogen wird.

Ferner ist es aus der DE-OS 23 57 410 bekannt, das Luft/Brennstoff-Verhältnis bei der Gemischaufbereitung für eine Brennkraftmaschine durch Rückkopplung des Ausgangssignals eines den Abgasen ausgesetzten Sauerstoff-Meßfühlers auf einen für zweckmäßig

;■> erachteten Betriebswert einzuregeln. Dies erfolgt hierbei im wesentlichen in Form einer Zweipunkt-Regelung, indem bei einer durch die jeweilige Sauerstoffkonzentration der Abgase ermittelten Abweichung zum unter- bzw. überstöchiometrischen Bereich des Luft/

6(i Brennstoff-Gemisches in Abhängigkeit von einem Vergleich mit einem vorgegebenen Sollwert Steuersignale für eine entsprechende Erhöhung der Ansaugluftbzw. Brennstoffzufuhr abgeleitet werden. Maßnahmen zur Reinigung der Abgase bzw. zur Einregelung von die

to Abgasreinigung erleichternden Luft/Brennstoff-Verhältniswerten sind hierbei jedoch nicht getroffen.

Weiterhin ist aus der DE-OS 23 49 533 ein elektronisch gesteuertes Brennstoff-Einspritzsystem bekannt.

bei dem in ähnlicher Weise ein den Abgasen einer Brennkraftmaschine ausgesetzter Sauerstoff-Meßfühler Verwendung findet, die Brennräume darüber hinaus jedoch in zwei Gruppen mit unterschiedlicher Gemischzufuhr aufgeteilt sind. Die Gemischzufuhr für die eine Gruppe der Brennräume wird hierbei allein in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Sauerstoff-Meßfühlers geregelt, während die Gemischzufuhr für die andere Gruppe sowohl in Abhängigkeit von dem Meßfühlersignal als auch einem konstanten oder variablen Betriebsparameter, wie dem Unterdruck in der Ansaugleitung, eingestellt wird, indem dieser Betriebsparameter als Faktor in die Stellgröße eingeht. Auf diese Weise ist ggf. eine den unterschiedlichen Betriebsbedingungen einer Brennkraftmaschine flexibler anpaßbare Regelung der Ansauggemischzufuhr erzielbar, jedoch ersetzt dies nicht gezielte Maßnahmen zur Abgasreinigung.

Das Prinzip der Aufteilung der Brennräume einer Brennkraftmaschine in Gruppen mit unterschiedlicher Gemischzufuhr ist ferner auch aus der US-PS 37 08 980 bekannt, in der vorgeschlagen wird, einer Hälfte der Brennräume einer Brennkraftmaschine ein Magergemisch mit überstöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis und der anderen Hälfte ein Fettgemisch mit unterstöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis zuzuführen und die Abgase der mit dem Fetigemisch versorgten Hälfte der Brennräume über einen ausschließlich zur Reinigung der Abgase von Stickoxiden (NO^ dienenden kaialytischen Abgasreaktor zu führen, während die Abgase der gesamten Brennräume über einen ausschließlich zur Reinigung der Abgase von Kohlenwasserstoffen (HC) und Kohlenmonoxid (CO) dienenden weiteren katalytischen Abgasreaktor geführt werden. Ein solches Abgasreinigungsverfahren erfordert eine durch getrennte Leitungsführung erfolgende Aufteilung der Brennräume einer Brennkraltmaschine in zwei unterschiedlich, d. h. abweichend vom stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis versorgte Hälften, sowie die Verwendung von zwei verschiedenen Abgasreaktoren und ist damit ziemlich aufwendig.

Darüber hinaus ist es aus der DE-OS 20 10 793 bekannt, im Abgassystem einer Vergaser-Brennkraftmaschine einen Sauerstoff-Meßfühler anzuordnen und das Luft/Brennstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Brennstoff-Gemisches in Form einer Gegenkopplung mit Hilfe des Ausgangssignals dieses Sauerstoff-Meßfühlers zu regeln. Zu diesem Zweck ist die Brennkraftmaschine mit zwei parallel angeordneten Vergasern versehen, deren Drosselventi-Ie in entgegengesetzten Richtungen über eine Verstärkerschaltung von einem Servomotor in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers verstellbar sind. Die über eine gemeinsame Luftansaugleitung miteinander in Verbindung stehenden Vergaser sind hierbei derart eingestellt, daß ein Vergaser mit einer größeren Düse ein zu fettes Luft/Brennstoff-Gemisch bildet, während der andere Vergaser mit einer kleineren Düse ein zu mageres Luft/Brennstoff-Gemisch abgibt. Die Ansaugluftmenge wird durch eine in der gemeinsamen Ansaugleitung hinter den Vergasern angeordnete Hauptdrosselklappe bestimmt, deren Stellung in üblicher Weise vom Gaspedal steuerbar ist.

Hierbei wird somit das von dem einen Vergaser gebildeten Magergemisch und das von dem anderen Vergaser gebildete Fettgemisch zur Bildung des einzuregelnden Luft/Brennstoff-Verhältnisses bereits im Ansaugsystem zusammengeführt und dann in der üblichen Weise sämtlichen Zylindern der Brennkraftmaschine gleichzeitig zugeführt. Hierbei wird auch lediglich angestrebt, einen einzigen Abgas-Schadstoff, nämlich CO, auf einen möglichst niedrigen Wert herabzusetzen, um die sogenannte »California Norm« zu erfüllen. Die Beseitigung weiterer wesentlicher Abgas-Schadstoffe, wie HC und NO», wird überhaupt nicht in Erwägung gezogen.

ίο Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gleichzeitige optimale Reinigung der in den Abgasen hauptsächlich enthaltenen drei Schadstoffe CO, HC und NO, ohne Beeinträchtigung des Betriebsverhaltens und der Leistungskennwerte einer Brennkraftmaschine und ohne Erhöhung des Brennstoffverbrauchs zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß wird somit durch Aufteilung der Brennräume in eine mit einem unterstöchiometrischen Fettgemisch und eine mit einem überstöchiometrischen Magergemiscii versorgte Gruppe zunächst eine allgemeine Verringerung des Gesamtgehaltes an NO_x in den abgeführten Abgasen erzielt. Sodann wird durch eine in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der durch die Verbrennung des Fettgemisches und des Magergemisches getrennt erhaltenen und danach erst zusammengeführten Abgase vorgenommene Regelung des Luft/ Brennstoff-Gesamtve^rhältniswertes des Fettgemisches und des Magecgemisches auf den für die gesamte Abgasreinigung optimalen, in der Regel stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältniswert eine gleichzeitige optimale Reinigung der wesentlichen drei Abgas-Schadstoffe ermöglicht und hierbei die Leistungsabgase der Brennkraftmaschine ohne Erhöhung des Brennstoffverbrauchs im wesentlichen unverändert aufrechterhalten. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 Kennlinien von prozentualen Reinigungsanteilen der wesentlichsten Abgas-Schadstoffe bei Verwendung eines Dreifach-Katalysators,

i-> Fig. 2 Kennwerte einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit vom Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches,

Fig. 3 eine schematische Gesamtdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine, co Fig. 4 eine Schnittansicht eines mit einem Magergemisch gespeisten Zylinders der Brennkraftmaschine gemäß F i g. 3,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht der Zusatzluft-Stcuereinrichtung gemäß F i g. 4,

,5 Fig. 6 ein Blockschaltbild der Regeleinrichtung gemäß F i g. 4,

F i g. 7 ein detailliertes Schaltbild der Steuerschaltung gemäß F i g. 6,

Fig. 8 eine Ausgangssignalkennlinie der Luft/Brenn- M stoffverhältnis-Meßfühlereinrichtung gemäß F i g. 3,

Fig. 9A und 9B Signalverläufe zur Veranschauiichung der Wirkungsweise des Zweirichtungsschiebeie gisters gemäß Fi g. 7,

Fig. 10 eine schematische Gesamtdarstellung eint·. .·,-> zweiten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschin. Fig. 11 ein Schaltbild der Regeleinrichtung gemäß Fig. 10,

Fig. 12 Signalverläufe zur Veranschauüchung der

Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 11 und

Fig. 13 Signalverläufe zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einer Luft/Brennstoffveihältnis-Korrekturschaltung.

In F i g. I ist ein Kennlinienfeld der prozentualen Reinigungsanteile der wesentlichsten Abgas-Schadstoffe bei Verwendung eines Dreifach-Katalysators veranschaulicht. Hierbei kann nur dann ein hoher Wirkungsgrad bei den Oxidations- und Reduktionsreaktionen erzielt werden, wenn das der Brennkraftmaschine zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch in einen engen Bereich von Luft/Brennstoff-Verhältniswerten (d. h. den schraffierten Teilbereich gemäß Fig. 1) in der Nähe des stöehiomeirischen Luft/Brennstoff-Verhältnis wertes fällt.

Wie jedoch aus der in F i g. 2 veranschaulichten Abhängigkeit der Abgas-Schadstoffe NO₁ und HC und der Maschinenausgangsleistung von dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches ersichtlich ist, ist in der Nähe des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisweries (d.h. in der Nähe des Punktes A = I) der ΝΟ,-Gehalt der Abgase maximal. Hierbei bezeichnet λ die sogenannte Luftzahl, die einen Verhältniswert der Zusammensetzung des Luft/Brcnnstoff-Gemisches darstellt und bei einem slöchiometrischen Luft/Brennsloff-Verhältnis den Wert 1 aufweist. Unabhängig von den Eigenschaften des Dreifach-Katalysators sind somit der Abgasreinigung gewisse Grenzen gesetzt. Hinzu kommt, daß mit fortschreitender Alterung des Dreifach-Katalysators eine Abgasreinigung in bezug auf den ΝΟ,-Gehalt immer schwieriger wird.

Unter diesen Bedingungen wurden im Rahmen der Erfindung folgende Gegebenheiten ermittelt:

Wenn zum Beispiel bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine zwei der vier Zylinder mit einem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch (mit einen unterstöchiometrisehen Luft/Brennstoff-Verhältnis von 13:1) gespeist und die anderen beiden Zylinder mit einem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch (mit einem überstöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis von 17,2 : 1) gespeist werden, nähen sich das Lufi/Brennstoff-Gesamiverhältnis dem stöchiometrischen Verhältniswert mit der Luftzahl A = 1 an. Bei Verwendung eines Dreifach-Katalysators entsprechen die äquivalenten CO- und O2-Mengen daher soeben den erforderlichen Mengen, so daß sich maximale Reinigungsprozentsätze ergeben. Wenn darüber hinaus die mit dem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch gespeisten Zylinder und die mit dem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch gespeisten Zylinder der Brennkraftmaschine in abwechselnder Reihenfolge gezündet werden, stellt die sich ergebende NO^-Eth¹;-sionsmenge die Summe der sich aus dem fetten und dem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch ergebenden Teilmengen dar, wodurch sich die Absolutmenge des gebildeten NO, verringert Damit lassen sich die Emissionen sämtlicher drei Abgas-Schadstoffe NO_x, CO und HC jedoch beträchtlich verringern. Da andererseits die Maschinenausgangsleistung auf einfache Weise mit dem Luft/Brennstoff-Verhältnis abfällt auch wenn die mit dem fetten Luft/Brennstoff-Gemisch gespeisten Zylinder und die mit dem mageren Luft/Brennstoff-Gemisch gespeisten Zylinder in abwechselnder Reihenfolge gezündet werden, entspricht die erhaltene Leistungsabgabe praktisch derjenigen, die bei einem Luft/Brennstoff-Gemisch mit mittlerem bzw. stöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis erzielbar ist

Hierbei läßt sich das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis λ; zweier Luft/Brennstoff-Verhäliniswerle <\i und <\_: nach den Gleichungen \\ = AiZI-] und .X₁ = AiZF₂ (A\ und Ai bezeichnen hierbei jeweils die Luftmengen, während Fi und /Λ jeweils die Brennstoffmengen bezeichnen) ■> folgendermaßen berechnen:

F i g. 3 stellt eine schematiche Gesamtansicht eines ersten Ausführungsbeispicls dor Brennkraftmaschine

κι dar, während Fig. 4 einen schematischen Schnitt des Ausgangsystems bei diesem Ausführungsbeispiel zeigt. In den F i g. 3 und 4 bezeichnet 1 eine Brennkraftmaschine, die bei diesem Ausführungsbeispiel ein Vierzylinder-Reihenhubkolbenmotor ist, jedoch ist das Ausführungs-

ii beispiel bei jeder Art von Brennkraftmaschinen anwendbar und nicht ai:f Hubkolben-Brennkrafür.aschinen beschränkt.

Die Brennkraftmaschine 1 besitzt ein nicht dargestelltes herkömmliches Zündsystem, wobei die Zündfolge »erster Zylinder I (in F i g. 3 ganz links) — dritter Zylinder III — vierter Zylinder IV — zweiter Zylinder II« ist, sowie einen Zylinderblock mit den Zylindern und einen (in F i g. 4 gezeigten) Zylinderkopf la. Wie F i g. 4 zu entnehmen ist, besitzt jeder Zylinder einen Kolben \b, der sich innerhalb des Zylinders hin und her bewegt, wobei durch den Zylinderblock, den Zylinderkopf la und die Kolben \b jeweils Brennräume Ic gebildet werden.

Der Zylinderkopf la enthält für jeden Zylinder ein

JO Einlaßventil Ic/, das eine Einlaßöffnung öffret und schließt, die mit dem Brennraum lein Verbindung steht. Die Brennkraftmaschine 1 wird über eine Ansaugleitung 3 mit einem Luft/Brennstoff-Gemisch aus einem Vergaser 2 gespeist. Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, ist der Vergaser 2 ein herkömmlicher Vergaser, in dem zur Aufbereitung des erforderlichen Luft/Brennstoff-Gemisches reine Luft aus einem Luftfilter 4 mit Brennstoff gemischt und zerstäubt wird. Der Vergaser 2 enthält eine Brennstoffdüse 5. eine Schwimmerkammer 6 und ein Drosselventil 7. das zur Steuerung der Menge an Luft/Brennstoff-Gemisch über einen (nicht gezeigten) Gelenkmechanismus mit dem (nicht gezeigten) Gaspedal gekoppelt ist.

Gemäß F i g. 3 wird das in dem Vergaser 2

4ϊ aufbereitete Luft/Brennstoff-Gemisch dem ersten Zylinder 1, dem zweiten Zylinder II. dem dritten Zylinder III und dem vierten Zylinder IV über Zweigleitungen 3a, 3ft, 3c und 3d der Ansaugleitung 3 zugeführt. Wie in F i g. 4 gezeigt ist, ist ein den Vergaser 2 umgehender Bypaßluftkanal 8 zwischen dem Luftfilter 4 und den Einlaßöffnungen des zweiten Zylinders Il und des dritten Zylinders III derart angebracht daß der Brennkraftmaschine 1 Zusatzluft zugeführt werden kann.

Das Abgassystem der Brennkraftmaschine 1 ist gemäß Fig.3 mit einer Abgas-Sammelleitung 9 ausgestattet in die die Auspuffgase ausgestoßen werden, wobei stromab der Abgas-Sammelleitung 9 ein katalytischer Dreifach-Umsetzer 10 zur Abgasreinigung angeordnet ist In der Abgas-Sammelleitung 9 ist ein Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühler 11 bekannter Art an einer Stelle angebracht an der sich die Abgase der Zylinder sammeln. Der Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühler 11 kann aus einem Festkörper-Elektrolyten wie Zirkondioxid hergestellt sein, wobei sich unter Erzeugung eines elektrischen Signals die elektromotorische Kraft (EMK) des Meßfühlers 11 gemäß Fi g. 8 in Form einer Stufe in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzen-

!ration in den Abgasen ändert. Die elektromotorische Kraft des Meßfühlers II verändert sich mit dem siöchiometrischcn Luft/Brennsioff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine 1 zugeführien Luft/Brennstoff-Gemisches als Schwellenwert. Natürlich kann der Luft/ Brennstoffverhältnis-Meßfühler 11 auch eine Ausführungsarl sein, die die CO-Konzentration in den Abgasen erfaßt, oder alternativ eine Ausführungsart, bei der Titandioxid (TiO₂) Verwendung findet, so daß sich sein elektrischer Widerslandswert mit der Zusammenseizung der Abgase ändert. Es ist auch möglich, den Luft/Brennstoffverhälmis-Meßfühlcr 11 im Auspuffrohr stromab desjenigen Teilbereichs anzubringen, in dem die Abgase aus dem ersten Zylinder 1 und dem vierten Zylinder IV und diejenigen aus dem zweiten Zylinder Il und dem dritten Zylinder II! gesammelt und zusammengeführt werden.

In Fig.4 bezeichnet 12 eine in den Bypaßluftkanal 8 eingesetzte Zusatzluft-Steuereinrichtung, die gemäß der Darstellung in vergrößertem Maßstab in F i g. 5 ein von einer rechteckigen Drehdrosselklappe gebildetes Steuerventil 13, einen an der Achswelle des Steuerventils 13 zu dessen Antrieb befestigten Schrittmotor 14, ein Potentiometer 15. das mit der Achswelle des Steuerventils 13 verbunden ist und seinen Widerstandswert mit der Stellung des Steuerventils 13 verändert, und Luftkanäle 16 und 17 aufweist, die mit dem Bypaßluftkanal 8 verbunden sind.

Wie bei 18 in F i g. 4 dargestellt, ist der untere Teil des Bypaßluftkanals 8 zu Lufteinleitdüsen ausgebildet, die sich jeweils zu den Einlaßöffnungen des zweiten Zylinders II und des dritten Zylinders III zu den jeweiligen Brennräumen Ic hin öffnen, so daß den Einlaßöffnungen mittels des Ansaugleitungsunterdrucks der Brennkraftmaschine 1 Zusatzluft zugeführt werden kann.

Natürlich können auch andere Maßnahmen getroffen werden. Beispielsweise kann eine Luftpumpe zur Zuführung von Zusatzluft unter Druck angebracht werden, in welchem Fall der zweite Zylinder Il und der dritte Zylinder III überladen werden, bei denen das Luft/Brennstoff-Gemisch magerer ist, so daß ein Drehmomentabfall kompensiert und auf einfache Weise die Ausgangsleistung dieser Zylinder mit derjenigen des ersten Zylinders I und des vierten Zylinders IV ausgeglichen werden kann, was sich als wirkungsvoll gegen Maschinenschwingungen usw. erweist.

Das Bezugszeichen 50 bezeichnet eine Steuerschaltung einer Regeleinrichtung, die zur Betätigung des Steuerventils 13 über den Schrittmotor 14 der Zusatzluft-Steuereinrichtung 12 und Steuerung der Durchflußmenge der Zusatzluft auf das elektrische Ausgangssignal des Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühlers 11 anspricht

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Steuerschaltung 50 unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild nach Fig.6 und das ins einzelne gehende Schaltbild nach F i g. 7 beschrieben. Die Ausgangsspannung des Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühlers 11 Hegt an einer Diskriminatorschaltung 50a an. die entsprechend der Zusammensetzung der Abgase ermittelt ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis unterstöchiometrisch, d. h. auf der Seite eines Fettgemischs. oder überstöchiometrisch, d. h. auf der Seite eines Magergemischs liegt. Die Diskriminatorschaltung 50a weist eine Spannungsvergleicherschaltung mit Widerständen 51, 52 und 53 und einem Differenz-Rechenverstärker 54 auf, durch die eine mittels der Widerstände 52 und 53 vorgegebene Sollspannung mit der von dem Lufl/lirennstoffverhällnis-Meßfühlcr 11 anliegenden Eingungsspunnung verglichen wird, so daß, wenn die Eingangsspannung höher als die Sollspannung ist, d. h. wenn das Luft/Brennstoff-. Verhältnis unterstöchiometrisch bzw. das Lufl/ßrennstoff-Gemisch fell ist, das logische Ausgangssignal den Pegel »1« annimmt, während es den Pegel »0« annimmt, wenn die Eingangsspannung niedriger als die Sollspannung bzw. das Luft/Brennstoff-Gemisch mager ist. Die

in Sollspannung ist derart vorgegeben, daß sie gleich einer Ausgangs-EMK V₁- ist, die in der Mitte zwischen dem maximalen und dem minimalen Ausgangssignal des Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühlers 11 liegt. Das Bezugszeichen 50b bezeichnet einen Impulsgenerator,

ir- dereine astabile Kippstufe mit NAND-Gliedern 55 und 57 und Kondensatoren 56 und 58 aufweist und dessen Ausgangsimpulsfrequenz zur Erzielung einer optimalen Regelung gewählt ist. An die Endanschlüsse des Potentiometers 15 wird Spannung angelegt, so daß der

2(i Abgriff des Potentiometers 15 entsprechend der Drehung des Steuerventils 13 bewegt wird, wobei sich der Widerstandswert zwischen dem Abgriff und Masse ändert und diese Veränderung in eine Spannungsänderung als Ausgangssignai umgesetzt wird, welches wiederum an einer Ventilstellungsdetektorschaltung 50c anliegt. Die Ventilstellungsdetektorschaltung 50c weist eine Vollöffnungslage-Detektorschaltung 50c mit Widerständen 60,62 und 64 und einem Rechenverstärker 66 sowie eine Vollschließlage-Detektorschaltung

jo mit Widerständen 61,63 und 65 und einem Rechenverstärker 67 auf. Wenn bei dieser Anordnung das Steuerventil 13 vollständig geschlossen ist, nimmt nur das Ausgangssignal der Vollschließlage-Detektorschaltung den Pegel »0« an, während bei vollständig

y-, geöffneten Steuerventil 13 nur das Ausgangssignal der Vollöffnungslage-Detektorschaltung den Pegel »0« annimmt. Wenn sich das Steuerventil 13 in einer anderen Stellung befindet, gehen die Ausgangssignale der beiden Schaltungen auf den Pegel »1« über. Die Ausgangssignale der Diskriminatorschaltung 50a und der Ventilstellungsdetektorschaltung 50c sowie die Impulssignale des Impulsgenerators 506 liegen an einer Verknüpfungsschaltung 5Od an, die Vorwärts- und Rückwärtsstellsignale erzeugt. Die Verknüpfungsschal tung 5Od enthält Inverter 70, 73 und 74 und NAND-Glieder 71, 72, 76 und 77. wobei im unterstöchiometrischen Bereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses das NAND-Glied 71 geöffnet wird und die Impulssignale des Impulsgenerators 506 zu einem Eingang (a) eines Zweirichtungsschieberegisters 50c weiterleitet, während im überstöchiometrischen Bereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses das NAND-Glied 72 geöffnet wird und die Impulssignale einem Eingang (b) des Zweirichtungsschieberegisters 50c zuführt. Das Zweirichtungsschieberegister 5Oe schaltet bei Anlegen der Impulssignale an den Eingang (a) seine Ausgänge Ou Ch. Ch und Ot gemäß Fig.9A aufeinanderfolgend weiter, während bei Anlegen der Impulssignale an den Eingang (b) die Ausgänge O₄. Ch. O₂ und O₁ gemäß

_b0 Fig.9B aufeinanderfolgend verschoben werden. Die Ausgänge Ou O₂. O₃ und On sind an eine Schaltstufe 50/ angeschlossen, die Widerstände 80, 81, 82 und 83. Transistoren 84, 85, 86 und 87 und Gegenspannungssperrdioden 88, 89, 90 und 91 aufweist und mit Feldspulen Ci. C₂. C₃ und C₄ des Schrittmotors 14 verbunden ist.

Wenn die Impulssignale an dem Eingang (a) des Zweirichtungsschieberegisters 50c anliegen, werden die

Transistoren 84, 85, 86 und 87 aufeinanderfolgend durchgeschallet und auf gleiche Weise die Feldspulen Ci, C>, Cj und C₄ gleichzeitig zweiphasig erregt, so daß sich gemäß F i g. 7 der Rotor C? des Schrittmotors 14 in Richtung des Pfeils dreht. Wenn dagegen die Impulssignale an dem Eingang (b) des Zweirichtungsschieberegisters 5Oe anliegen, wird der Rotor O, des Schrittmotors t4 entgegen der Pfeilrichtung gedreht.

Die Steuerschaltung 50 ist über einen Zündschalter 19a der Brennkraftmaschine 1 an eine Batterie 196 angeschlossen.

Nachstehend wird näher auf die Wirkungsweise des ersten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine eingegangen. Der Vergaser 2 ist so eingestellt, daß der Wert des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des dem ersten Zylinder 1 und dem vierten Zylinder IV zugeführten fetten Lult/Brennstoff-Gemischs beispielsweise 13:1 beträgt. Dieses fette Luft/Brennstoff-Gemisch wird in die jeweiligen Brennräume Ic eingeführt und nach Abschluß der Verbrennung über die Abgas-Sammelleitung 9 und den katalytischen Dreifach-Umsetzer 10 in die Luft abgeführt. Gleichzeitig erfaßt der in einem Teilbereich der Abgassammelleitung 9 angeordnete Luft/Brennstoff-Verhältnis-Meßfühler 11 das Luft/ Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemischs und führt das sich ergebende Signal der Steuerschaltung 50 zu, so daß der Schrittmotor 14 als Antriebsmotor der Zusatzluft-Steuereinrichtung 12 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Steuerschaltung 50 betätigt wird, wobei die Durchlaßquerschnittsfläche des Bypaßluftkanals 8 mittels des Steuerventils 13 verändert und Zusatzluft über die Lufteinleitdüsen 18 in die Einlaßöffnungen des zweiten Zylinders II und des dritten Zylinders 111 eingegeben wird. Die Zusatzluftmenge wird hierbei derart gesteuert, daß das durchschnittliche Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemischs als Ganzes dem gewünschten Luft-Brennstoff-Verhältnis entspricht. Soll dieses erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis entsprechen, wird das grundsätzlich fette Luft/ Brennstoff-Gemisch dem ersten und dem vierten Zylinder I bzw. IV zugeführt und das dem zweiten und dem dritten Zylinder 11 bzw. III zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch mittels Zusatzluft abgemagert. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, verringert sich aufgrund der Verbrennung des fetten und des mageren Luft/Brennstoff-Gemischs der NO,-Gehalt in den Abgasen beträchtlich, wobei darüber hinaus dadurch, daß das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis entspricht, der katalytischc Dreifach-Umsetzer 10 die drei Schadstoffe HC, CO und NO, in unschädliche Verbindungen mit einem hervorragenden Reinigungsantcii umsetzen kann.

Bekanntermaljen ist das Luft/Brennstoff-Verhältnis des in dem Vergaser 2 erzeugten Ansauggemisches nicht immer konstant und ändert sich häufig. Wenn sich das Ansauggemisch zum unterstöchiomeirischen Bereich hin verändert bewirkt dies eine Veränderung der Abgaszusammensetzung, wobei insbesondere der Sauerstoffanteil abnimmt Diese Veränderung wird mittels des in der Abgassammelleitung 9 angebrachten Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühlers 11 erfaßt. Wenn folglich das Luft/Brennstoff-Verhältnis als Gesamtwert, wie er im Abgassystem erfaßt wird, im unterstöchiometrischen Bereich liegt, wird das Steuerventil 13 dahingehend verstellt, daß die Öffnungsfläche zwischen den in Fig.5 gezeigten Luftkanälen 16 und 17 vergrößert wird, so daß die in die Einlaßöffnungen des

zweiten Zylinders Il und des dritten Zylinders III eingeführte Zusatzluftmenge vei größen und das Luft/ Brennstoff-Gesamtverhältnis des Ansauggemischs zu einer Annäherung an das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis geregelt wird. Wenn dagegen das Luft/Brennstoff-Verhältnis überstöehiometrisch ist. werden Impulssignale an den Eingang (b) des Zweirichtungsschieberegisters 5Oe angelegt, so daß der Rotor C-des Schrittmotors 14 entgegen der Richtung des in F i g. 7 gezeigten Pfeils gedreht und das Steuerventil 13 dahingehend verstellt wird, daß sich die Öffnungsfläche zwischen den Luftkanälen 16 und 17 verkleinert. Folglich wird die den Eingangsöffnungen des zweiten Zylinders Il und des dritten Zylinders III zugeführte Zusatzluftmenge vermindert, wodurch das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis des Ansauggemischs zu einer Annäherung an das siöchiomeirische Luft/Brennstofi-Verhältnis geregelt wird.

Andererseits besteht die Möglichkeit, daß nicht das gewünschte Luft/Brennstoff-Sollverhältnis erreicht wird, wenn das Steuerventil 13 entweder in die voll geschlossene oder die voll geöffnete Lage bewegt ist, und die Diskriminatorschaltung 50a ständig ein Ausgangssignal erzeugt, das das Steuerventil 13 in einen Übersteuerungszustand dreht. Um das zu verhindern, sperrt die Ventilstellungsdetektorschaltung 50c wenn das Potentiometer 15 beispielsweise die geschlossene Stellung des Steuerventils 13 erfaßt, das NAND-Glied 77, so daß das Anlegen der Impulssignale an das Zweirichtungsschieberegister 50e gesperrt und eine weitere Drehung des Schrittmotors 14 in die Schließrichtung des Steuerventils 13 unterbunden wird. Wenn dagegen das Steuerventil 13 vollständig geöffnet ist, sperrt die Ventilstellungsdetektorschaltung 50c das NAND-Glied 76. was ebenfalls das Anlegen der Impulssignale an das Zweirichtungsschieberegister 50e beendet und eine weitere Drehung des Schrittmotors 14 in die Öffnungsrichtung des Steuerventils 13 verhindert. Auf diese Weise wird verhindert, daß durch eine Übersteuerung des Steuerventils 13 die Regelung ausfällt.

Wenn bei diesem Ausführungsbeispiel eine Doppelvergaseranlage verwendet wird, so daß das Ansaugsystem zweigeteilt ist in ein System für die Fettgemischzylinder und ein weiteres für die Magergemischzylinder, und das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis des Ansauggemisches mittels Zusatzluft korrigiert wird, wird die Regelung im Ausgangsystem für die Zylinder mit dem Magergemisch bewerkstelligt, während das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Fettgemisches geregelt wird, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis im Brennstoffzufuhrsystem beispielsweise durch Veränderung des Durchmessers der Hauptdüse korrigiert wird. Durch Zuführung des Fett- und des Magergemischs auf die in Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel genannte Weise ist es somit in jedem Falle möglich, das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis des Ansauggemischs auf den gewünschten Verhältniswert einzuregeln.

Nachstehdnd wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem der Vergaser durch ein Brennstoff einspntzsystem ersetzt ist und die Gemischregelung über die zugeführte Brennstoffmenge bewerkstelligt wird. In der das zweite Ausführungsbeispiel darstellenden F i g. 10 bezeichnet 101 eine Vierzylinder-Viertakt-Brennkraftmaschine, deren Zündfolge die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, nämlich I — HI — IV — II. Die Bezugszahl 102 bezeichnet ein Brennstoffzufuhrsystem

bekannter Art. 102;) eine motorbetriebene Brennstoffpumpe zur Zufuhr von Brennstoff unter Druck, 1026 einen Druckregler zur Aufrechterhaltung eines konstanten Brennstoffdrucks. 102c einen Brennstoffverteiler zur Verteilung des Brennstoffs auf die einzelnen Zylinder, und 102c/ eine Nebenleitung zum Zurückführen überschüssigen Brennstoffs zum Brennstoffbehälter.

Ein Ansaugkanal 103 versorgt die Brennkraftmaschine 101 mit mittels eines Luftfilters 104 gefilterter reiner Luft, wobei an den Zweigkanälen des Ansaugkanals 103 elektromagnetisch betätigte Einspritzdüsen 105a, 1056. 105c und 105c/ bekannter Art angebracht sind. Die Einspritzdüsen 105a, 1056, 105c und 105c/ sind jeweils über Brennstoffleitungen 104a, 1046, 104c und 104d an den Brennstoffverteiler 102c des Brennstoffzufuhrsystems 102 angeschlossen. In dem Ansaugkanal 103 ist ein Drosselventil 107 angebracht, das die Ansaugluftmenge steuert und funktionell über einen Kopplungsmechanismus bekannter Art einem Gaspedal 106 zugeordnet ist, das nach Belieben betätigt werden kann.

Eine Ansaugluftmengen-Meßeinrichtung 108 bekannter Art ermittelt die Ansaugluftmenge und weist eine stromauf des Drosselventils 107 angeordnete Meßklappe 108a und ein Potentiometer 1086 auf, dessen Widerstandswert in Übereinstimmung mit der Drehung der Meßklappe 108a geändert wird, so daß ein der Ansaugluftmenge entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird.

Die Abgase der Brennkraftmaschine 101 werden über eine Abgassammelleitung 109 abgeführt und über einen katalytischen Dreifach-Umsetzer 110 und einen nicht gezeigten Auspufftopf in die Luft freigegeben. Ein Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühler 111 ist in der Abgassammelleitung 109 an der Stelle, wo sich die Abgase sammeln, oder im Auspuffrohr stromab dieser Stelle angebracht.

Die Bezugszahl 112 bezeichnet einen Maschinendrehzahlgeber, der ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine 101 entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, wobei gemäß F ig. 11 als Signalquelle die Primärspannung einer Zündspule 1126 verwendet wird, die sich entsprechend dem Öffnen und Schließen von Kontakten 112a im Zündsystem der Brennkraftmaschine 101 verändert, so daß vier Impulse für jeweils zwei Kurbelwellenumdrehungen erzeugt werden. Die Bezugszahl 150 bezeichnet eine elektronische Steuerschaltung zur Steuerung der zugeführten Brennstoffmenge, die die von der Ansaugluftmengen-Meßeinrichtung 108. dem Maschinendrehzahlgeber 112 und dem Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühler 111 erzeugten Signale erhält, die erforderliche Brennstoffeinspritzmenge aus diesen elektrischen Signalen errechnet und seine Brennstoffcinspritzsigr.a'iC den Einspritzdüsen 105a, !056, !05cund 105c/ über Widerstände 160a, 1606, 160c und 160c/ zuführt, die zur Strombegrenzung vorgesehen sind. Die elektronische Steuerschaltung 150 steuert die Brennstoffeinspritzmenge mit Hilfe von zwei getrennten Steuerabschnitten, die jeweils dem Fett- und dem Magergemisch entsprechen, dh, die Brennstoffeinspritzmenge wird derart geregelt, daß grundsätzlich das Fettgemisch dem ersten und dem vierten Zylinder der Brennkraftmaschine 101 und das Magergemisch dem verbleibenden zweiten und dritten Zylinder zugeführt wird.

In Fig. 11, die den Schaltungsaufbau der elektronischen Steuerschaltung 150 zeigt, bezeichnet 200 eine Bezugssignalgeberscha'.tung, die eine Signalformierschaltung mit Widerständen 201, 203 und 205, einem

Kondensator 202 und einem Transistor 204, ein erstes Flipflop 206 und ein zweites Flipflop 207, die auf die abfallenden Flanken der regenerierten Signale der Signalformerschaltung ansprechen und eine Frequenzteilung durchführen, und eine Differenzierschaltung mit einem Widerstand 209, einem Kondensator 208 und einer Diode 210 zum Differenzieren des Ausgangssignals des ersten Flipflops 206 aufweist, wodurch unter Erzeugung unterschiedlicher Bezugssignale das von dem Maschinendrehzahlgeber 112 erzeugte Maschinendrehzahlsignal regneriert, frequenzgeteilt und differenziert wird.

Das Bezugszeicher. 300 bezeichnet eine Ladeschaltung mit Widerständen 301, 303, 306, 307 und 309, einer Zenerdiode 304, Transistoren 302, 305 und 308 und einem UND-Glied 310, durch die ein erster Ladestrom zur Errechnung der erforderlichen Brennstoffeinspritzmenge für die Bildung des Fettgemischs durch eine Summe (i\ + /2) aus einem mittels des Widerstands 306 und der Zenerdiode 304 bestimmten Konstantstrom 1] und einem weiteren mittels des Widerstands 307 und der Zenerdiode 304 bestimmten Konstantstrom /2 bestimmt wird, während ein zweiter Ladestrom zum Errechnen der erforderlichen Brennstoffeinspritzmenge für die Bildung des Magergemischs durch eine Summe (i\ + U) des Konstantstroms /Ί und eines Ausgangsstroms U einer Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturschaltung 600 bestimmt wird. Das Eezugszeichen 400 bezeichnet eine Entladeschaltung mit Widerständen 401 und 403 und einem Transistor 402, wobei der Kollektorstrom des Transistors 402 ansteigt, wenn die Ausgangsspannung der Ansaugluftmengen-Meßeinrichtung 108 sinkt (d. h. wenn die Ansaugluftmenge geringer wird). Die Luft/ Brennstoffverhältnis-Korrekturschaltung 600 weist eine Vergleichsschaltung mit Widerständen 602,603,604 und

605, einer Zenerüiodc 601 und einem Rechenverstärker

606, eine Integrierschaltung mit Widerständen 612, 613, 610 und 614, einem Kondensator 611 und einem Rechenverstärker 615, und eine Spannungs-Strom-Umsetzerschaltung mit einem UND-Glied 607, Widerständen 608, 616 und 618 und Transistoren 609 und 617 auf, wobei bei durehgeschaltetem Transistor 609 und damit ansteigendem Ausgangssignai des Luft/Brennsioffverhältnis-Meßfühlers 111 und Abweichung des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemischs in unterstöchiometrischer Richtung, das Ausgangssignal des Rechenverstärkers 606 auf den Pegel »0« sinkt und die Ausgangsspannung der Integrierschaltung allmählich ansteigt und dadurch den Ausgangsstrom U vermindert. Das Bezugszeichen 500 bezeichnet eine Hauptrechenschaltung mit einer monostabilen Kippstufe, die aus Widerständen 501, 505, 507 und 509, einem Kondensator 503, Dioden 502 und 506 und Transistoren 504 und 508 zusammengesetzt ist, wobei die Kollektoren der Transistoren 305 und 617 an einen Anschluß des Kondensators 503 und der Kollektor des Transistors 402 an den anderen Anschluß des Kondensators 503 angeschlossen sind, wodurch abwechselnd zwei Arten von Einspritzimpulssignalen erzeugt werden. Das Bezugszeichen 700 bezeichnet eine Verteilerschaltung mit UND-Gliedern 702 und 703 und einem Inverter 701, durch die die Einspritzimpulssignale in abwechselnder Reihenfolge verteilt werden. Das Bezugszeichen 800 bezeichnet eine Verstärkerschaltung mit Transistoren 803 und 804 und Widerständen 801 und 802 zum Verstärken der von der Verteilerschaltung 700 verteilten Einspritzimpulssignale, wobei die Verstärkerschaltung 800 an eine Gleichstromquelle 119 über die

Strombegrenzungswiderstände 160a, 16Od, 1606 und 160c·, Erregerspulen 115a, HSd. 115b und 115c der Einspritzdüsen 105a, 105d, 105Zj und 105c und einen Zündschalter 119a angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise des zweiten Ausführungsbeispiels der Brennkraftmaschine wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Signalverläufe gemäß Fig. 12 und 13 beschrieben. Die Bezugssignalgeberschaltung 200 nimmt das an einem Anschluß a von dem Maschinendrehzahlgeber 112 erzeugte und bei (a) in Fig. 12 gezeigte Maschinendrehzahlsignal auf und erzeugt sowohl an einem Anschluß b das mit dem Maschinendrehzahlsignal synchronisierte und bei (b) in F i g. 12 gezeigte Rechtecksignal als auch an den Anschlüssen c bzw. d die jeweils bei (c) und (d) in F i g. 12 gezeigten frequenzgeteilten Signale. Das bei (c) in F i g. 12 gezeigte geteilte Signal besitzt eine Rechteckform, deren Periode einer Kurbelwellenumdrehung entspricht, während das bei (d) in F i g. 12 gezeigte geteilte Signal eine Rechleckform aufweist, deren Periode zwei Kurbelwellenumdrehungen der Brennkraftmaschine 101 entspricht. Folglich sind während der Zeitdauer von fi bis h, wenn das bei (c) in Fig. 12 gezeigte geteilte Signal den logischen Pegel »1« und das bei (d) in F i g. 12 gezeigte geteilte Signal den logischen Pegel »0« annimmt, die Transistoren 302 und 308 der Ladeschaltung 300 durchgeschaltet, so daß der Konstantstrom (i\ + /2) zu dem Kollektor des Transistors 305 fließt und den Kondensator 503 in der Hauptrechenschaltung 500 auflädt. Folglich beginnt das Potential am Anschluß /des Kondensators 503 gemäß der Darstellung unter (f) in F i g. 12 in dem Augenblick anzusteigen, an dem das Potential an dem Anschluß c zu dem Zeitpunkt fi von dem Pegel »0« auf den Pegel »1« übergeht. Während dieses Anstiegs schaltet der Kollektorstrom h des Transistor 402, der von der Ausgangsspannung der Ansaugluftmengen-Meßeinrichtung 108 und dem Widerstandswert des Widerstands 403 abhängt, den Transistor 508 über die Diode 506 durch. Wenn zum Zeitpunkt ti das Potential am Anschluß c von dem Pegel »1« auf den Pegel »0« übergeht, so daß die Aufladung des Kondensators 503 beendet ist, wird an einem Ausgang e der Differenzierschaltung der Bezugssignalgeberschaltung 200 ein bei (e) in F i g. 12 gezeigter negativer Triggerimpuls erzeugt und der Transistor 508 der Hauptrechenschaltung 500 gesperrt, so daß das Signal an einem Ausgang h der Hauptrechenschaltung 500 von dem Pegel »0« auf den Pegel »1« übergeht. Dieses Schalten des Transistors 508 bewirkt, daß ein Basisstrom zur Basis des Transistors 504 über die Widerstände 509 und 505 fließt, so daß der Transistor 504 durchgeschaltet wird und das Potential am Anschluß f des Kondensators 503 praktisch auf Massepotential abfällt. Daher wird nach dem Zeitpunkt t₂ die in dem Kondensator 503 gespeicherte Ladung mittels des Kollektorstroms /3 des Transistors 402 der Entladeschaltung 400 entladen, der der Ansaugiuftmenge entspricht. Das heißt, wenn die Differenzierschaltung der Bezugssignalgeberschaltung 200 einen negativen Triggerimpuls erzeugt, fällt das Potential am Anschluß g des Kondensators 503 auf ein negatives Potential um einen Betrag ab, der der Kondensatorspannung unmittelbar vor der Erzeugung des negativen Triggerimpulses entspricht, wonach das Potential an dem Anschluß g mittels des Kollektorstroms h des Transistors 402 der Aufladeschaltung 400 gemäß der Darstellung unter (g) in Fig. 12 ansteigt und allmählich einen vorbestimmten Wert zu einem Zeitpunkt u annimmt, der das Durchschalten des Transistors 508 bewirkt. Folglich wird während der Zeit von h bis /3, wenn der Transistor 508 gesperrt ist, ein Einspritzsignal »1« mit einer Impulsdauer τ\ am Ausgang h der '< Hauptrechenschaltung 500 erzeugt wie es bei (h) in Fig. 12 gezeigt ist. Hierbei verringert sich der Kollektorstrom /3 des Transistors 402, wenn die Ansaugluftmenge ansteigt bzw. die Ausgangsspannung der Ansaugluftmengen-Meßeinrichtung 108 ansteigt, so

\'\ daß die Impulsdauer fi ansteigt. Andererseits verringert sich die Ladezeit des Kondensators 503, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine 101 ansteigt, so daß sich die Spannung am Kondensator 503 und folglich die Impulsdauer η verringert. Natürlich ist die Entladezeit

is des Kondensators 503 entsprechend dem Brennstoffbedarf der Brennkraftmaschine 101 eingestellt, wobei die Impulsdauer T₁ des Einspritzimpulssignals durch den Ladestrom (i\ + h) und den Entladestrom /3 bestimmt ist. Daher steigt die Impulsdauer τ\ mit dem Ladestrom an.

Wenn sodann während der Zeit von U bis /5 das bei (c) in F i g. 12 gezeigte Signal auf dem Pegel »1« und das bei (d) in Fig. 12 gezeigte Signal auf dem Pegel »1« steht, wird der Konstantstrom k durch Sperren des Transistors 308 der Ladeschaltung 300 unterbrochen, jedoch der Kollektorstrom /4 des Transistors 617 durch Durchschalten des Transistors 609 der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturschaltung 600 hinzugefügt, so daß ein Ladestrom (i\ + U) zugeführt wird. Der Entladestrom während der Zeit von fs bis fc ist weiterhin durch den Entladestrom k bestimmt. Folglich besitzt dus sich ergebende Einspritzimpulssignal eine Impulsdauer τ2, die kürzer als die Impulsdauer Tt des während der Zeit von f₂bis f₃ erzeugten Einspritzimpulssignals ist.

Nachstehend wird die Luft/Brennverhältnis-Korrekturschaltung 600 im Einzelnen beschrieben. Der Luft/Brennstoffverhältnis-Meßfühler 111 zeigt eine stufenförmige EMK-Kennlinie für die Luft/Brennstoff-Verhältnisse nahe dem stöchiometrischen, so daß gemäß der Darstellung unter (k) in Fig. 13 eine hohe Spannung von ungefähr 0,8 bis 1 V an seinem Anschluß k erzeugt wird, wenn das erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis im unterstöchiometrischen Bereich liegt, während eine Spannung von weniger als 0,2 V an dem Anschluß Jt erzeugt wird, wenn das erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis im überstöchiometrischen Bereich liegt Wenn das ermittelte Luft/Brennstoff-Verhältnis unterstöchiometrisch ist, geht folglich das Ausgangssignal an einem Ausgang / des Rechenverstärkers 606 auf den Pegel »0« über, wie es bei (1) in F i g. 13 gezeigt ist, wobei das Potential an einem Ausgang m der Integrierschal· tung gemäß der Darstellung unter (m) in Fig. 15 ansteigt. Auf diese Weise wird die Kollektorspannung ί des Transistors 617 vermindert, wobei sie der Ladestrom (i\ + /4) verringert und die Impulsdauer τ 2 de; Einspritzimpulssignals verkleinert, was wiederum da: Luft/Brennstoff-Verhältnis erhöht. Wenn dagegen da; Ansauggemisch mager und das Luft/Brennstoff-Ver hältnis überstöchiometrisch ist, geht das Signal an Ausgang /des Rechenverstärkers 606 auf den Pegel »1<

bo über und die integrierte Spannung am Ausgang m dei Integrierschaltung fällt ab, so daß der Kollektorstrom /, und damit die Impulsdauer r₂ des Einspritzimpulssignal! ansteigen, wodurch sich das Luft/Brennstoff-Verhältni: verringert. Diese Einspritzimpulssignale werden dant

(,ί an die Verteilerschahung 700 angelegt und erzeugen ar deren Ausgängen /und /die jeweils unter (i) und (j) ir F i g. 12 gezeigten Ausgangssignalc, die jeweils über di( Leistungstransistoren 803 und 804 der Verstärkerschal

king 800 den Einspritzdüsen 105a und \05d für den ersten und den vierten Zylinder und den Einspritzdüsen 105Ö und 105c für den zweiten und den dritten Zylinder zugeführt werden.

Auf diese Weise werden die Impulsdauer τί und Τ2 abwechselnd bei jeder Umdn hung der Brennkraftmaschine 101 berechnet und die sich ergebenden Einspritzimpulssignale jeweils abwechselnd den beiden Zylindern zugeführt. Wenn daher die Einstellung auf diese Weise vorgenommen ist, so daß die Impulsdauer Ti für die Zylinder mit fettem Ansauggemisch und die Impulsdauer τ 2 für die Zylinder mit magerem Ansauggemisch verwendet werden, werden das Mager- und das Fettgemisch in abwechselnder Reihenfolge verbrannt, was zur Folge hat, daß sich die Menge an NO» in den Abgasen gemäß F i g. 2 beträchtlich verringert und sich darüber hinaus das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis des Ansauggemischsdem stöchiometrischen Verhältniswert annähen, so daß der katalytische Dreifach-Umsetzer 110 die Schadstoffe HC, CO und NO, mit ausgezeichneten Reinigungswerten in unschädliche Substanzen umsetzen kann.

Da bei diesem Ausführungsbeispiel die Flipflops 206 und 207 der Bezugssignalgeberschaltung 200 nicht jeweils die gleichen Betriebszustände einnehmen, wenn der Zündschalter 119a geschlossen wird, so daß nicht festgelegt ist, welche der beiden Zylindergruppen, der erste und der vierte Zylinder bzw. der zweite und der dritte Zylinder, das Fettgemisch und das Magergemisch erhält, kann dies vorteilhafterweise im Hinblick auf die /.indzeitpunktverstellung und dgl. auf einfache Weise durch Rücksetzen der Flipflops 206 und 207 durch irgendeine Art von Zylindersignalen bewerkstelligt werden.

Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel das Luft/Brennstoff-Verhältnis durch Veränderung des Ladestroms in dem Rechenabschnitt zur Berechnung der richtigen Brennstoffeinspritzmenge für das gewünschte Magergemisch korrigiert wird, können gleichartige Ergebnisse auch durch Veränderung beispielsweise des Entladestroms der Hauptrechenschaltung 500 oder alternativ durch Veränderung des Ladestroms in dem Rechenabschnitt zur Berechnung der richtigen Brennstoffeinspritzmenge fur das gewünschte Fettgemisch erzielt werden.

Während ferner die Korrektursteuerung derart ausgeführt wird, daß das Luft/Brennstoff-Gesamtverhältnis dem erwünschten Verhältniswert (dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis) nahegebracht und dadurch eine verbesserte Abgas-Reinigungswirkung des Dreifach-Katalysators sichergestellt wird, ist es auch möglich, bei der Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses dieses auf einen geringfügig überstöchiometrischen Verhältniswert einzuregeln, wodurch die Abgas-Reinigungswirkung eines thermischen Reaktors in Fällen verbessert wird, bei denen im Abgassystem ein thermischer Reaktor angebracht ist. Zum Beispiel kann im Falle des zweiten Ausführungsbeispiels, bei dem das Luft/Brennstoff-Verhältnis in beliebiger Richtung mittels des Luft/Brennstoffverhältnis/Meßfühlers 111 und der Luft/Brennstoffverhältnis-Korrekturschaltung 600 korrigiert wird, auch eine Einregelung auf ein erwünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis im überstöchiometrischen Bereich durch Einfügen einer Verzögerungsschaltung erfolgen, dahingehend, daß die Korrektur des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses mittels dieser Schaltungen in Richtung einer Erhöhung des Verhältniswertes vcrzögert wird.

Anstelle der Aufteilung der Zylinder in zwei gleiche Gruppen, die jeweils mit dem Fett- und dem Magergemisch gespeist werden, können auch andere Anordnungen getroffen werden, beispielsweise eine, bei

3u der jeder Zylinder abwechselnd mit dem Fettgemis^h und mit dem Magergemisch gespeist wird, oder eine weitere, bei der das Feti- und das Magergemisch jeweils zwei ungleich aufgeteilten Zylindergruppen zugeführt wird.

Ferner ist es möglich, unter Beachtung der Tatsache, daß die NO«-Emissionen insbesondere bei Hochlastbetrieb in größeren Ausmaß erfolgen, die Zufuhr sowohl des Fett- als auch des Magergemischs nur bei Hochlastbetrieb durchzuführen, um gesteigerte NO₁-Emissionen zu verhindern, während unter normalen Bedingungen das gemeinsame gewöhnliche Luft/Brennstoff-Verhältnis verwendet wird.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennkraftmaschine mit mehreren aufeinanderfolgend arbeitenden Brennräumen, einer Gemisch-Aufbereitungseinrichtung zur Bildung eines zumindest einem Brennraum zugeführten fetten Luft/ Brennstoff-Gemisches mit unterstöchiometrischem Luft/Brennstoff-Verhältnis und eines den restlichen Brennräumen zugeführten mageren Luft/Brennstoff-Gemisches mit überstöchiometrischem Luft/ Brennstoff-Verhältnis sowie einem Abgassystem, in dem die von sämtlichen Brennräumen abgegebenen Abgase zusammengeführt und abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Luft/ Brennstoffverhältnis-Meßfühlereinrichtung (11; 111) in dem Abgassystem (9; 109) angeordnet ist, die die Zusammensetzung des Gasgemisches, das durch Zusammenführung der bei der Verbrennung des mageren Luft/Brennstoff-Gemisches ausgestoßenen Abgase und der bei der Verbrennung des fetten Luft/Brennstoff-Gemisches ausgestoßenen Abgase entsteht, als Gesamtwert unter Bildung eines entsprechenden Ausgangssignals ermittelt, daß eine Regeleinrichtung (12,50; 150) vorgesehen ist, die auf dieses Ausgangssignal anspricht und das Luft/Brennstoff-Verhältnis des fetten oder des mageren Luft/Brennsioff-Gemisches zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen stöchiometrischen Luft/ Brennstoff-Gesamtverhältniswertes einregelt, und daß das Abgassystem mit einer einen katalytischen Dreifach-Umsetzer aufweisenden Abgasreinigungseinrichtung (10; 110) versehen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gemisch-Aufbereitungseinrichtung ein Brennstoffeinspritzsystem umfaßt, das eine Brennstoffzuführungsvorrichtung (102) zur Verteilung und Zuführung von Brennstoff unter einem vorbestimmten Druck, eine an die Brennstoffzuführungsvorrichtung angeschlossene Anzahl von Einspritzdüsen (105), die den Brennstoff jeweils einem zugehörigen Brennraum zuführen, eine Meßeinrichtung (108) zur Ermittlung der Ansaugluftmenge und Bildung eines entsprechenden Ausgangssignals und eine Steuereinrichtung (400) aufweist, die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Ansaugluftmengen-Meßeinrichtung (108) die von den Einspritzdüsen (105) jeweils eingespritzte Brennstoff-Grundmenge steuert.

3. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das unterstöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis des fetten Luft/Brennstoff-Gemisches im wesentlichen 13:1 und das überstöchiometrische Luft/ Brennstoff-Verhältnis des mageren Luft/Brennstoff-Gemisches im wesentlichen 17,2 : 1 betragen.

4. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (12, 50) eine steuerbare Ventilvorrichtung

(13) zur Einstellung einer Zusatzluft-Durchflußmenge, einen Motor (14) zur Betätigung der Ventilvorrichtung (13) und eine Schaltungsanordnung (50a) zur Steuerung von Antrieb und Stillstand des Motors

(14) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Luft/Brennstoff verhältnis-Meßfühlereinrichtung

(11) aufweist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (12, 50) eine Stellungsdetektoreinrichtung (15) zur Ermittlung einer Voilschließstellung der Ventilvorrichtung· (13) und Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals sowie eine Schaltungsanordnung (50c) aufweist, die den Motor (14) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Stellungsdetektoreinrichtung (15) zum Stillstand bringt, wenn die Ventilvorrichtung (13) vollständig geschlossen ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (12, 50) eine Stellungsdetektoreinrichtung (15) zur Ermittlung einer Vollöffnungsstellung der Ventileinrichtung (13) und Erzeugung eines entsprechenden Ausgangssignals sowie eine Schaltungsanordnung (50c) aufweist, die den Motor (14) in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Stellungsdetektoreinrichtung (15) zum Stillstand bringt, wenn die Ventilvorrichtung (13) vollständig geöffnet ist.