DE2644182C2 - Regelsystem zur Einstellung eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses - Google Patents

Regelsystem zur Einstellung eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses

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DE2644182C2
DE2644182C2 DE2644182A DE2644182A DE2644182C2 DE 2644182 C2 DE2644182 C2 DE 2644182C2 DE 2644182 A DE2644182 A DE 2644182A DE 2644182 A DE2644182 A DE 2644182A DE 2644182 C2 DE2644182 C2 DE 2644182C2
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control system
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Tadashi Okazaki Hattori
Takamichi Gamagori Nakase
Hiroaki Aichi Yamaguchi
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Nippon Soken Inc
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Description

jeweilige Sollstellung bezeichnenden Ausgangssignal eines als Integralregler ausgebildeten Regelverstärkers ab, wobei dieser Vergleich von einem mit dem Bypaßventil verbundenen Nachlaufregler durchgeführt wird.
Im wesentlichen läßt sich durch eine solche aufwendige Regelung jedoch nur erreichen, daß bei großem Luftdurchsatz bzw. weit geöffnetem Drosselventil eine frühzeitigere Verstellung des Bypaßventils möglich ist, während bei geringer Drosselklappenöffnung die Verstellung des Bypaßventils mit erheblicher Verzögerung erfolgt. Insbesondere im unteren Teillastbereich, in dem Drehzahl und Ansaugluftmenge gering sind, tritt aufgrund der Eigenschaften eines Integral-Regelsystems eine erhebliche Totzeit auf, die zu Regelschwingungen bei der Gemischbildung führen kann, welche Fehlzündungen mit der Folge eines unruhigen Laufs und Leistungsabfalls der Brennkraftmaschine verursachen und darüber hinaus eine katalytische Abgasreinigung nachteilig beeinflussen.
Darüber hinaus ist bei einem Regelsystem der eingangs genannten Art auch bereits vorgeschlagen worden, den iasifreien Betriebszustand einer Brennkraftmaschine zu erfassen und in diesem betriebszustand die Änderungsrate des Luft-Brennstoff-Gemischverhältnisses von unterstöchiometrischen zu überstöchiometrischen Werten hin kleiner zu halten als die Änderung von überstöchiometrischen zu unterstöchiometrischen Werten (DE-OS 26 31 482). Dies erfolgt im wesentlichen dadurch, daß im lastfreien Betriebszustand die Stellgeschwindigkeit zum öffnen des Bypaßventils kleiner als diejenige zum Schließen des Bypaßventils gehalten und dadurch eine übermäßige Abmagerung des Luft-Brennstoff-Ansauggemisches verhindert wird. Da damit auch der durchschnittliche Luft-Brennstoff-Verhältniswert unterhalb eines optimalen Bezugswertes, wie z. B. dem stöchiometrischen Verhältniswert, gehalten wird, bleibt das Leerlauf-Gemisch im Mittel ein wenig fett, was zur Verhinderung eines Aussetzens oder Stehenbleibens der Brennkraftmaschine aufgrund zu starker Gemischabmagerung und zur Gewährleistung eines stabilen Leerlaufs beiträgt Diese Maßnahmen beziehen sich jedoch ausschließlich auf den Leerlaufzustand und ermöglichen keine beliebige ständige Einregelung eines vom stöchiometrischen Verhältniswert abweichenden Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Regelsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 eine von dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhä!tnis bzw. der Luftzahl λ = 1 abweichende Regelung des Luft-Brennstoff-Ansauggemisches auf einen den Betriebserfordernissen anpaßbaren unterschiedlichen Wert zu ermöglichen, um die Ansauggemischregelung sowohl unterschiedlichen Typen von Brennkraftmaschinen als auch verschiedenen Betriebsbedingungen flexibel anpassen zu können.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.
Erfindungsgemäß kann somit das Bypaßventil wahlweise mit unterschiedlichen Stellgeschwindigkeiten gesteuert werden, d. h„ die Stellgeschwindigkeit des Bypaßventils kann z. B. in Öffnungsrichtung größer als in Schließrichtung sein, so daß die Stellgeschwindigkeit zur Abmagerung des Ansauggemisches größer als diejenige zur Anreicherung ist und das Ansauggemisch somit im Mittel auf einen überstöchiometrischen Weri bzw. eine Luftzahl λ > 1 einregelbar und damit im Vergleich zu dem stöchiometrischen Gemischverhältnis magerer ist. Selbstverständlich läßt sich das Gemisch im Mittel auch auf einen unterstöchiometrischen Verhältniswert einregeln, indem die Schließgeschwindigkeit des Bypaßventils höher als die Öffnungsgeschwindigkeit gewählt wird. Durch diesen beliebig wählbaren Unterschied zwischen Gemisch-Abmagerungsrate und Gemisch-Anreicherungsrate lassen sich daher auch andere Gemisch-Mittelwerte als der stöchiometrische Verhältniswert einregeln, und zwar insbesondere auch dann, wenn die Kennlinie des Abgas-Meßfühlers aufgrund von Alterungs- oder Verschleißerscheinungen oder in Abhängigkeit von veränderlichen Abgastemperaturen starke Abweichungen zeigt.
In den Unteranspriichen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 ein Kennlinienfeld eines Abgas-Meßfühlers, das die Abhängigkeit zwischen der von dem Abgas-Meßfühler abgegebenen EMIC u·-..: dem Luft-Brennstoff· Verhältnis des Ansauggernäschcs hei unterschiedlichen Abgastemperaturen veranschaulicht,
F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des Regelsystems,
Fig.3 ein Schaltbild eines Teils des Regelsystems gemäß F i g. 2,
Fig.4A und 4B Eingangs- bzw. Ausgangssignalverlaufe eines bei der Steuerschaltung gemäß Fig.2 verwendeten Zweirichtungs-Schieberogisters und
F i g. 5 ein Kennliniendiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Regelsystems gemäß Fig.2, in dem zeitabhängige Änderungen der Luftzahl des Ausgangssign.'ils des Abgas-Meßfühlers bzw. der Zusatzluftmenge veranschaulicht sind.
Der allgemeine Aufbau eines Ausführungsbeispiels des Regelsystems ist in F i g. 2 gezeigt, in der 1 einen Vergaser herkömmlicher Art bezeichnet, durch den aus einer Brennstoffdüse la über einen Hauptdur"hlaß Xc und eine Ansaugleitung 2 Brennstoff einer Brennkraftmaschine 3 in einer Menge zugeführt wird, die proportional der durch das öffnen einer Drosselklappe 16 geregelten Ansaugluftmenge ist Die Brennkraftmaschine 3 ist hierbei ein Vier-Zylinder-Ouo-Motor für Benzin oder Niederdruckgas. Der Vergaser 1 sollte vorzugsweise so eingestellt sein, daß das der Brennkraftmaschine 3 zugeführte Ansauggemisch geringfügig »fett« in bezug auf das gewünschte Luft-Brennstoff-Verhältnis gehalten wird. Parallel zu dem Vergaser 1 ist ein einen Luftfilter 9 mit dem Vergaserteilbereich stromab der Drosselklappe Xb verbindender Bypaßluftkanal 11 angeordnet, der mit einem Bypaßventil 12 zur Regelung des Luftdurchflusses durch den Bypaßluftkana! 11 und einem Stellmotor 8 zur Verstellung des Bypaßventils 12 ausgestattet ist Der Bypaßluftkanal 11, das Bypaßventi! 12 und der Stellmotor 8 bilden eine Regelvorrichtung für die der Brennkraftmaschine 3 zugeführte Zusatzluftmenge. Mit 13 wird ein Stellungsfühler, zum Erfassen der Schließstellung des Bypaßventils 12 bezeichnet, dessen Kontakte geschlossen sind, wenn das Bypaßventil 12 in seine vollständig geschlossene Stellung gebracht ist Bezugszahl 5 bezeichnet einen im stromab liegenden Teil eines Auspuffrohres 4 angebrachten katalytischen Dreifachumsetzer zur Reinigung der Abgase. Bezugszahl 6 bezeichnet einen Abgas-Meßfühler, der in dem Auspuffrohr 4 angebracht ist und zur Erfassung des Sauerstoffgehalts der Abgase
ein Metalloxid wie beispielsweise Zirkondioxid aufweist, so daß sich sein Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem ermittelten Sauerstoffgehalt verändert, der mit dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches in enger Beziehung steht, wobei sich die elektromotorische Kraft (EMK) gemäß F i g. I nahe dein (bei einem Punkt a dargestellten) stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis sprunghaft verändert. Wenn der Abgas-Meßfühler 6 seine Betriebstemperatur erreicht hat, erzeugt er ein Spannungssignal in einem Spannungsbereich zwischen 100 mV und IV. Beim Fehlen von Sauerstoff in den Abgasen, d. h. bei einem fetten Luft-Brennstoff-Verhältnis nähert sich die Ausgangsspannung des Abgas-Meßfühlers 6 dem Wert von I V, während bei dem ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis andeutenden Vorhandensein von Sauerstoff sich das Spannungsausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 6 dem Wert von 100 mV nähert. Eine Steuerschaltung 7 nimmt als Eingangssignale die Signale des Abgas-Meßfühlers 6 und der, Sicüungsiühlcrr, «3 auf und r.tcue.-i in Abhängigkeit von diesen Eingangssignalen die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 8 zur Regelung der Zusatzluftmenge und damit des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Ausganggemisches.
Der Aufbau der Steuerschaltung 7 wird nunmehr unter Bezugnahme auf F i g. 3 im einzelnen beschrieben. In der F i g. 3 bezeichnet 7a einen Vergleicher mit einem Widerstand 101, einem Differenz-Rechenverstärker 104 und Spannungsteiler-Widerständen 102 und 103 für das Anlegen einer Voreinstellspannung an den invertierenden Eingang des Rechenverstärkers 104. dessen nichtinvertierender Eingang über den Widerstand 101 mit dem Abgas-Meßfühler 6 verbunden ist. Die mittels der Spannungsteiler-Widerstände 102 und 103 festgelegte Voreinstellspannung ist so vorgegeben, daß sie gleich der von dem Abgas Meßfühler 6 praktisch bei dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis erzeugten elektromotorischen Kraft Va ist. Wenn das mittels des Abgas-Meßfühlers 6 wahrgenommene Luft-Brennstoff-Verhältnis unterstöchiometrisch ist. d. h.. wenn das Gemisch fett ist, wird folglich an einem Ausgang .4 des Vergleichers 7 a ein Signal mit dem Pegel »1« erzeugt, wogegen an dem Ausgang A ein Signal mit dem Pegel »0« erzeugt wird, wenn das ermittelte Luft-Brennstoff-Verhältnis größer als der Voreinstellwert ist.
Das Bezugszeichen Tb bezeichnet eine Impulsgeneratorschaltung, die einen Widerstand 108. einen Kondensator 107, NAND-Glieder 105 und 106 und Flip-Flops 109 und 110 aufweist und an ihren Ausgängen B und C Impulssignale unterschiedlicher Frequenzen erzeugt. Bei dieser Schalung bilden die NAND-Glieder 105 und 106, der Kondensator 107 und der Widerstand 108 einen astabilen Multivibrator in der Weise, daß die Frequenz der von dem astabilen Multivibrator erzeugten Taktimpulse mittels des Flip-Flops 109 geteilt und die Frequenz der Ausgangssignale des Flip-Flops 109 wiederum mittels des Flip-Flops HO geteilt wird. Die Frequenz der an dem Ausgang B erzeugten Impulssignale ist somit höher als diejenige der an dem Ausgangsanschluß C erzeugten Impulssignale.
Der Stellungsfühler 13 weist einen Widerstand 13a und einen Schalter 136 auf. Wenn das Bypaßventil 12 vollständig geschlossen ist, ist dabei der Schalter 136 geschlossen, so daß an einem Ausgangsanschluß D ein Signal mit dem Pegel »0« erzeugt wird
Das Bezugszeichen Tc bezeichnet eine Verknüpfungsschaltung, die Inverter 111 und 112 und NOR-Glieder 113 und 114 aufweist und als Eingangssignale die Ausgangssignale des Vergleichers 7a, der Impulsgeneratorschaltung Tb und des Stellungsfühlers 13 aufnimmt, d.h.. das NOR-Glied 113 ist mit einem Eingang an den
Ausgang B der Impulsgeneratorschaltung Tb und mit seinem zweiten Eingang über den Inverter 111 an den Ausgang A des Vergleichers 7a angeschlossen, während sein Ausgang mit einem Eingang Oeines Zweirichtungsschieberegisters Td verbunden ist Andererseits ist das
ίο NOR-Glied 114 mit einem Eingang an den Ausgang C der Impulsgeneratorschaltung Tb, mit einem zweiten Eingang über den Inverter 112 an den Ausgang D des Stellungsfühlers 13 und mit einem weiteren Eingang an den Ausgang A des Vergleichers 7a angeschlossen.
π während sein Ausgang mit einem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters Td verbunden ist.
Wenn die Impulssignale an den Eingang O des Zweirichtungsschieberegister Td angelegt werden, werden dessen _Ausgan_gssigna[e_ gemäß F i g. 4A an
— Anschlüssen ^\, *~h. O; und ^ aiifpinanHprfnliypnrl in dieser Reihenfolge verschoben, wogegen bei Anlegen der Eingangsimpulse an den Eingang P die Ausgangssignale gemäß F i g. 4B an den Anschlüssen Qa. Qt. (^ und ζ)ι aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge verscho-
ben werden. _ _
Nach Fig. 3 sind die Ausgangsanschlüsse Qi, O2, O3 und φ mit einem Schaltglied Te verbunden, das Widerstände 145, 146, 147, 148 und 157, Transistoren 149, ISf1151 und 152 und Dioden 153, 154, 155 und 156
3d zum Absorbieren der Gegen-EMK aufweist und wiederum mit Feldspulen Ci, Cj. C) und C* des Stellmotors 8 verbunden ist. Wenn die Impulssignale an den Eingang O des Zweirichturigsschieberegisters Td angelegt werden, werden folglich die Transistoren 149,
t5 150,151 und 152 aufeinanderfolgend durchgeschaltet, so daß die Feldspulen Ci. C2, Cj und G des Stellmotors 8 aufeinanderfolgend erregt werden und der Stellmotor 8 in Richtung des Pfeils in Fig. 3 dreht. Wenn der Stellmotor 8 in Pfeilrichtung dreht, wird das Bypaßventil 12 in Öffnungsrichtung verstellt. Wenn dagegen die Impulssignale an den Eingang Pangelegt werden, dreht der Stellmotor 8 in Gegenrichtung zum Pfeil und das Bypaßventil wird in Schließrichtung verstellt. Da die Frequenz der an den Eingang Odes Schieberegisters Td angelegten Impulssignale höher als diejenige der an den Eingang P angelegten Impulssignale ist, ist die Drehgeschwindigkeit des Stellmotors 8 in Pfeilrichtung höher als in Gegenrichtung.
Die Steuerschaltung 7 und der Stellmotor 8 werden von einer Gleichstromquelle 200 wie einer Batterie über einen Zündschalter 201 der Brennkraftmaschine 3 gespeist.
Die Funktion des Regelsystems mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau und insbesondere die Regelung für den Fall, daß das erwünschte Luft-Brennstoff-Verhältnis bei dem Punkt b in Fig. 1 liegt und überstöchiometrisch ist. wird nunmehr unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben. Wenn zunächst die EMK des Abgas-Meßfühlers 6 höher als die Voreinstellspannung Va ist, ermittelt der Vergleicher 7a. daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches der Brennkraftmaschine 3 niedrig ist, so daß an seinem Ausgang A ein Signal mit dem Pegel »1« entsteht Dieses Signal wird mittels des Inverters 111 invertiert und das sich
to ergebende Signal mit dem Pegel »0« liegt an dem Eingang des NOR-Glied 113, so daß die an dem Ausgang B der Impuisgeneratorschaiiung Tb erzeugter, Impulssignale über das NOR-Glied 113 als Ausgangssi-
gnale der Verknüpfungsschaltung 7c an den Eingang O des Zwcirichlungsschieberegisicrs 7c/angelegt werden. Andererseits liegt das Signal mit dem Pegel »1« vom Ausgang A des Vergleichen la an einem Eingang des NOR-Glieds 114 an, so daß das NOR-Glied 114 geschlossen wird und die an dem Ausgang C der Impulsgcneratorschaltung 76 erzeugten Impiilssignale nicht an den Eingang I' des Zwcirichtungsschicberegirivrs Td angelegt werden, Folglich dreht sich der Stellmotor 8 in l'fcilriehtung und das Öffnungsausmaß des Bypaßventils 12 wird erhöhl, so daß auf diese Weise die dem Vergaserbereich stromab der Drosselklappe \h proportional zur Öffnung des Hvpaßventils 12 zugeführte /iisiit/.luftmcngc gesteigert und dadurch das l.uft-Brennsloff-Verhältnis des Ansauggemisches erhöhl wird.
Wenn dagegen das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches durch die gesteigerte Zusatzluftmengc so erhöht wird, daß die FiMK des Abgas-Meßfühlers fi lilpinpr ;lk Hip Vnrpinslplknanniinu l/;» \xj'tri\ **r/niiiTi
der Vcrgleichcr 7,7 ein Signal mit dem Pegel »0«. Dieses Signal wird an den Eingang des NOR-Glieds 114 angelegt, wobei nun sofern das Bypaßventil 12 nicht vollständig geschlossen ist. der Stclliingsfühler 13 an seinem Ausgang D ein Signal mit dem Pegel »I« erzeugt, das wiederum mittels des Inverters 112 invertiert und an das NOR-Glied 114 angelegt wird, so daß das NOR-Glied 114 geöffnet wird und die Verknüpfungsschaltung 7c die an dem Ausgang C der Impulsgeneratorschaltung Ib erzeugten Impulssignale an den Eingang Pdes Zweirichtungsschieberegisters Td .'liegt. Andererseits wird das »Οκ-Pegel-Signal an dem Ausgang A des Vergleichers Ta mit Hilfe des Inverters 111 invertiert und an das NOR-Glied 113 angelegt, was zur Folge hat, daß das NOR-Glied 113 geschlossen wird und die an dem Ausgang B der Impulsgeneratorschaltung Ib erzeugten Impulssignale nicht an den Eingang O des Zweirichtungsschieberegisters Id angelegt werden. Daher dreht sich der Stellmotor 8 in Gegenrichtung zum Pfeil und das Bypaßventil 12 wird in Schließrichtung gedreht. Folglich werden die dem Vergaser stromab der Drosselklappe \b zugeführte Zusatzluftmenge und damit das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches vermindert. Hierbei ist die Änderungsgeschwindigkeit der Abnahme der Zusatzluftmenge kleiner als diejenige für die Steigerung der Zusatzluftmenge. Wenn ferner das Bypaßventil 12 in seine geschlossene Stellung gebracht ist, wird der Schalter 136 des Stellungsfühlers 13 geschlossen und erzeugt ein Signal mit dem Pegel »0« an dem Ausgang D. so daß der Stellmotor 8 nicht langer das Bypaßventil 12 in Schließrichtung antreibt und daher die normale Wirkungsweise des Bypaßventils 12 sichergestellt ist.
Nachstehend wird nunmehr beschrieben, wie bei diesem Ausführungsbeispiel der Durchschnittswert der Luftzahl auf einen gegebenen Wert von A > 1 trotz des Umstands eingeregelt werden kann, daß die mittels der Spannungsteiler-Widerstände 102 und 103 festgelegte Voreinstellspannung des Vergleichers Ta auf die elektromotorische Kraft Va voreingestellt ist. die gemäß Fig. 1 dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis entspricht.
Hierbei ist in Betracht zu ziehen, daß eine bestimmte Zeit T erforderlich ist. bevor das mittels der dem Vergaser stromab der Drosselklappe \b zugeführten Zusatzluft eingeregelte Gemisch in die Brennkraftmaschine 3 gesaugt, verbrannt und in das Auspuffrohr 4 abgeführt ist, d. h_ wenn das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 6 von »0« auf »1« oder umgekehrt übergeht, kann dieser Ausgangssignalwechsel nur nach einer Verzögerung um die Zeit Γ eine Auswirkung auf die Luftzahl A der Abgase haben. Bei dem vorstehend beschriebenen Alisführungsbeispiel ist die Öffnungsgcschwindigkeit des Bypaßventils höher ausgelegt als dessen Schlicßgeschwindigkcit. so daß während des Zeitintervalls T die Änderiingsgeschwindigkeit der Steigerung der Zusatzluftmenge höher als diejenige für die Verminderung der Zusatzluftmenge ist. Auf diese Weise kann der Durchschnittswert der Luftzahl auf einen gegebenen Wert von A > I eingeregelt werden, d.h., das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches kann auf ein iibcrstöchiometrisches Luft-Brennstoff-Verhältnis eingeregelt werden. Dies wird anhand von Fig. 5 veranschaulicht, in der mit ausgezogenen Linien die Luftzahl λ der Abgase in dem Auspuffrohr 4. das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 6 und die zeitlichen Veränderungen der Zusatzluftmenge wiihrpnrl rlps vnrurhrnd besrhrirhrnrn Betriphsablaufs dargestellt sind, während die gestrichelten Linien in F i g. 5 die entsprechenden Veränderungen bei einem herkömmlichen Regelsystem zeigen. Gemäß F i g. 5 wird während der Zeit, während der die Luftzahl λ< 1 bleibt (wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches unterstöchiometrisch ist), die Zusatzluftmenge mit der Zeit erhöht, während in der Zeit, während der die Luftzahl λ > 1 bleibt, die Zusatzluftmenge mit der Zeit vermindert wird. Bei dem herkömmlichen Regelsystem, bei dem die gleiche Änderungsgeschwindigkeit sowohl zur Steigerung als auch zur Verringerung der Zusatzluftmenge Verwendung findet, wird auch unter Berücksichtigung einer bestimmten zeitlichen Verzögerung zwischen der Funktion des Abgas-Meßfühlers und dem Zeitpunkt, an dem diese Funktion eine Auswirkung auf die Luftzahl der Abgase hat. der Durchschnittswert der Luftzahl A=I, woraus sich ergibt, daß zwar eine Einregelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf das stöchiometrische Verhältnis durchführbar ist, eine Regelung dahingehend, daß der Durchschnittswert der Luftzahl einen von A = 1 verschiedenen Wert annimmt, jedoch mit Schwierigkeiten verbunden ist. Demgegenüber wird erfindungsgemäß das Bypaßventil 12 mittels der Steuerschaltung 7 in der Weise gesteuert, daß seine Öffnungsgeschwindigkeit höher als die Schließgeschwindigkeit ist. so daß die Änderungsgeschwindigkeit bei der Steigerung der Zusatzluftmenge höher als diejenige bei der Verminderung der Zusatzluftmenge ist. Folglich kann der Durchschnittswert der Luftzahl auf einen gegebenen Wert von A >1. d.h.. das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf einen überstöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältniswert eingeregelt werden. Natürlich kann auch dadurch, daß die Schließgeschwindigkeit des Bypaßventils 12 höher als dessen Öffnungsgeschwindigkeit gehalten wird, der Durchschnittswert der Luftzahl auf einen gegebenen Wert von A < 1, d. h_ das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf einen unterstöchiometrisrhen Luft-Brennstoff-Verhältniswert eingeregelt werden.
Im übrigen kann sich gemäß Fig. 1 die elektromotorische Kraft des Abgas-Meßfühlers 6 aufgrund der Abgastemperaturen oder durch Verschleiß und Alterung des Abgas-Meßfühlers 6 ändern. Selbst in einem solchen Fall, bei dem die elektromotorische Kraft des
AU λ jf _Qr.-lL.1 C I Ui:_l Λ I .
nugaj-ivicutuiiici a υ ei iicuii\-iicn rviiuci UIIgClI UlIlCiworfen ist, läßt sich durch Festlegung der Voreinstell-
spannung Vn des Verghichers 7.7 auf eine einem geringfügig überstöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis (Punkt c) entsprechende Spannung Vc das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf einen Wert (Punkt b in Fig. 1) einregeln, der über demjenigen des stöchiometrisehen Luft-Brennstoff-Verhältnisses (Punkt a) liegt, während andererseits durch Steuerung mittels der Steuerschaltung in der Weise, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Abnahme der Zusatz! jftmenge höher als diejenige der Zunahme der Zusatzluftmenge ist, eine Einregelung des
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Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf einen unterstöchiometrischen Verhältniswert möglich ist, d. h., das Luft-Brennstoff-Verhältnis kann auf irgendeinen Wert innerhalb eines biauchbaren Luft-Brennstoff-Verhält-. nisbereiches einer Brennkraftmaschine eingestellt werden, wobei natürlich auch die Möglichkeit besteht, die Voreinstcllspannung des Vergleichers Ta auf Vc einzustellen und das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf den stöchiometrisehen Verhält-Hi niswert einzuregeln.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Regelsystem zur Einstellung eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine über einen in ihrer Ansaugleitung angeordneten Vergaser zugeführten Luft-Brennstoff-Ansauggemisches, mit einem dem Vergaser zugeordneten Bypaßluftkanal und einem darin befindlichen Bypaßventil, dessen Stellung in Abhängigkeit von das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemischs bezeichnenden Ausgangssignalen eines Abgas-Meßfühlers zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Luft-Brennstoff-Verhältniswertes des Ansauggemisches durch kompensierende Änderung einer durch den Bypaßluftkanal strömenden Zusatzluftmenge über eine mit dem Abgas-Meßfühler verbundene Steuerschaltung und einen Stellmotor steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (7) einen Vergleicher (7a), der das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers (6) mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, eine mit dem Vergleicher und einer impuisgeneratorschaltung (Jb) verbundene Verknüpfungsschaltung (7ςλ die in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Vergleichers ein erstes Impulssignal mit einer hohen oder ein zweites Impulssignai mit einer niedrigeren Impulsfolgefrequenz weiterleitet, und ein mit der Verknüpfungsschaltung verbundenes Zweirichtungsschieberegister (Jd) aufweist, das auf die Impulssignale durch Bildung von Vorwärts- und Rückwärts-Stellsignalen für das Bypaßventil (12) anspricht und über ein Schaltglied (Je) den Stellmotor (8) zur Verstellung des Bypaßventils mit unterschiedlichen öffnnngs- und Schließgeschwindigkeiten mit einer der jewei';sen Impulsfolgefrequenz der Vorwärts- und Rückwärts-Stellsignale proportionalen Geschwindigkeit antreibt.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Bypaßventil (12) und der Steuerschaltung (7) eine Vorrichtung (13) zur Erfassung der vollständig geschlossenen Stellung des Bypaßventils (12) verbunden ist, auf deren elektrisches Ausgangssignal die Steuerschaltung (7) zur Verhinderung eines weiteren Antriebs des Bypaßventils (12) in Schließrichtung anspricht.
3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (7a) einen Differenz-Rechen verstärker (104) aufweist.
4. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuisgeneratorschaltung (7b) einen Frequenzteiler (110) zur Teilung der Frequenz des ersten Impulssignals für die Bildung des zweiten Impulssignals aufweist
5. Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsschaltung (7c)einen Inverter (111) zum Invertieren des Ausgangssignals des Vergleichers (7a), ein erstes NOR-Glied (113) zur logischen Verknüpfung des Ausgangssignals des Inverters mit dem ersten Impulssignal und ein zweites NOR-Glied (114) zur logischen Verknüpfung des Ausgangssignals der Vorrichtung (13) zur Erfassung der geschlossenen Stellung des Bypaßventils (12) mit dem zweiten Impulssignal aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Regelsystem zur Einstellung eines Luft-Brennstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine über einen in ihrer Ansaugleitung angeordneten Vergaser zugeführten Luft-Brennstoff-Ansauggemisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Derartige Regelsysteme, die meist einen dem Vergaser zugeordneten Bypaßluftkanal mit einem darin befindlichen Bypaßventil aufweisen, sind allgemein bekannt. Bei einem solchen bekannten Regelsystem (DE-OS 22 19 880) zur Regelung des Massenverhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten und von einem Vergaser aufbereiteten Luft-Brennstoff-Ansauggemisches ist z. B. eine derartige Bypaßanordnung parallel zum Lufttrichter des Vergasers vorgesehen oder führt vom Lufttrichtereingang des Vergasers zum Ansaugrohr nach einer Drosselklappe. Der Querschnitt dieser Bypaßanordnung ist in Abhängigkeit vom Ausgangssignal eines Abgas-Meßfühlers zur Regelung des Luftdurchsatzes durch den Vergaser und damit auch des Brennstoffdurchsatzes veränderbar. Hierbei soll das Luft-Brennstoff-Ansauggemisch unter Berücksichtigung der Abgaszusammensetzung als Führungsgröße genau auf den einem stöchiometrischen Gemischverhältnis entsprechenden Wert 1 der sogenannten Luftzahl λ eingeregelt werden. Da bei diesem Regelsystem meist eine Zirkondioxid oder Titandioxid enthaltende Sauerstoff-Meßsonde als Abgas-Meßfühler Verwendung findei, wird das Ansauggemisch nämlich außer aus Gründen der Abgasemissionssteuerung auch deshalb im Mittel auf dem stöchiometrischen Verhältniswert gehalten, weil sich das Ausgangssignal eines solchen Abgas-Meßfühlers nur in einem engen Bereich nahe dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältniswert bzw. der Luftzahl λ = 1 sprunghaft ändert, was zur Folge hat, daß der Abgas-Meßfühler nur diesen einen Meßwert genau erfassen kann. Eine Gemischregelung auf einen anderen Wert als den stöchiometrischen Verhältniswert bzw. die Luftzahl 1 ist somit nicht möglich.
In einigen Fällen — etwa bei ticstimmten Ausführungsformen von Brennkraftmaschinen oder unter gewissen Betriebsbedingungen — ist jedoch eine Einregelung des Ansauggemisches auf einen vom stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis abweichenden Wert erforderlich oder zumindest wünschenswert
Weiterhin ist aus der DE-OS 22 04 192 ein Verfahren zur Abgasreinigung bei Vergaser-Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem der Sauerstoffgehalt der Abgase von einem 02-Meßfühler gemessen und sodann dem Saugrohr einer Brennkraftmaschine über einen Bypaßluftkanal und ein darin befindliches Bypaßventil eine in Abhängigkeit von der Abgasmessung geregelte Zusatzluftmenge zugeführt wird. Bei dieser Regelung wird über einen Stellmotor eine Grundverstellung des Bypaßventils in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgenommen, während eine Zusatzverstellung in alleiniger Anhängigkeit von dem ermittelten Sauerstoffgehalt der Abgase erfolgt Antriebsrichtung und Antriebszeitpunkt des Stellmotors und damit Verstellrichtung und Verstellzeitpunkt des Bypaßventils hängen hierbei von einem Vergleich des Ausgangssignals eines die Ist-Stellung des Bypaßventils ermittelnden Drehwinkelgebers mit einem auf der Basis der Atisgangssignale des O2-Meßfühlers und eines Gaspedal-Weggebers und/oder Drehzahl-Meßfühlers bestimmten und die
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