DE2702863A1

DE2702863A1 - Verfahren und vorrichtung zur verschiebung des dem ausgangssignal einer im abgaskanal einer brennkraftmaschine angeordneten lambda-sonde entgegengeschalteten schwellwertsignals

Info

Publication number: DE2702863A1
Application number: DE19772702863
Authority: DE
Inventors: Harro Ing Grad Herth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1977-01-25
Filing date: 1977-01-25
Publication date: 1978-07-27
Also published as: JPS5393223A; GB1597752A; FR2378181B1; DE2702863C2; GB1597751A; FR2378181A1; US4178883A; JPS621099B2

Description

Dipl. Ing. Peter Otte Τ 7033 Herrenberg (Kuppingen)

Patentanwalt EifeistraBe 7 2/02863

Telefon (O 70 32) 319 99

18. ί;υν. V) 7».

ι'¹ ir".a R.jij'.-rt !'osch !.inu.»;! 7'.)()(. S L j Lt.: art

Vr r'jir.ro:. u.i" Vorr icntim.i zur Verschiebung es ι·.':-.■ \u:'.uan|:'.!;i'!r.al oi :i »r in· /uyjaskaual einer r< nni.rui. tniai'chinc an iccruneten "-Sonde entlieen';e schal te ten .;chvjo 1J wer tsiona Is

'r; '..¹UrJi-Mi tin Vcriuhrcn :ι:κ; eirie 7orrichLanq zur 1>chwelivertv^rschiijl.unq bc-i rit nimlostont; einer .· -JoikIo in Abjaskan.il einer !.rcünkraitnaschine arbeitencen Gonischaufbcreitunqsanlaqe vor<;eiu:Vilnqon, beisoiclr.vA.'i s.; Vergaser t>ier elektrische Krai tstoi: f cinspr itzaiilaye , welches dazu dient, das dem Ausqanqsr.iqnal ler /t-Jonde entyetjenqeschaltete ^cliwollwurtsi'jnal i;i einer solchen .Veise last- und drehzahlabh.inyi«j zu vurschicoen, iaß iiii oi^timaJer, schadstoff freier Ab-jaszusamniensetzunc} lefaiiren v/erde.i !;ann. Die Krfindun«' ist von besonderor ueueut;\mq bei tirennkraf tnaschir.cn, die n.it '.achhrcnnern oder Katalysatoren ir Ab-iaskanal ausrjerüst· t sinu, denn solche Kataly-

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satoren benotinen für optimale Wirkungsweise und Abgasreinigung Abcase, die durch die Verbrennung eines eine stüchionctrischo !'.usannonsohzunq aufweinenden Kraftstoff-Luftgcr-.Lsches dobi Uot sind. :>ie V.r f inlum· wertet dio :>chalt'i'»uf icikeit den /-jondenausgangssignals bzw. ^ri es Ausgangssiqnul eines von der .-I-Sonde anrostouorton Kannarators als Indiz bzw. Hinweis für der. '3elastungnzustand der Brennkraftnar»chine aus und verschiebt den den Ί-Sonrlennur.qangssirTnal entgeaengeschalteten Schwellwert in einem verhältnismäßiq geringen liereich um den stöchicMnetrischen "Jert ler Luftzahl /' = 1 des der ßrennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgenisches. Auf diese Weise gelingt eine lastabhängig Schwellwertverschiebung, die gleichzeitig auch einer möglichen KonnlinicnverSchiebung des Katalysators in Abhängigkeit von der Last Rechnung trägt.

der

)ie Erfindung ge!it aus von einen Verfahren nach der .lattuiw des !Lauptansnruchs sowie einer Vorrichtuna zur i>urchf"ihrung dieses Verfahrens. Kn ist bekannt, eine Geraischaufbereitungsanlage zur Zuführung eines Kraftstoff-Luftgenisches an eine Brennkraftmaschine in Verbindung mit einer sogenannten Sauerstoff- oder /4-oonde im Abgaskanal der Brennkraftmaschine zu betreiben, wobei das Ausgangssignal der 'i-Monöe als Istwert für die tatsachliche ursprüngliche Zusammensetzung des Kraf*-r:toff-Luftgenisches betrachtet v/erden kann, während andere Brennkraftmaschinenparameter wie Drehzahl, angesaugte Luftmemje, uruck im Saugrohr und Temperatur zur liildung der SollwertgröiJe von der Gcmischaufbercitungsanlage verwertet werden. Bei dieser Anlage kann es sich um einen Vergaser oder um eine elektrische Kraftstoff einspritzaniaqe handeln, die den Kraftstoff kontinuierlich oder intermittierend im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine einspritzt. ^;)urch die Verwendung der W-3onUe kann das Gosar.t-

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systen in Sinne einer vollgültigen Reqelunq betrieben werden, v/obei die Brennkraftmaschine nit Ansaugrohr und Abgaskanal die Regelstrecke und die Kraftstoffaufbereitungsnnlage den 'icqler bilden. Bekanntermaßen qibt die i-Tionde in Abgaskanal der Brennkraftmaschine ein sich sprunjartiq änderndes Ausqanqssirrnal ab, je nachdem, ob der brennkraftmaschine einganasseitig ein nit geringer Handbreite schwankendes fettes oder mageres Ger.isch zugeführt worden ist. Um das Ί-Sondenausgangssignal auswerten zu können, wird diesem ein auf einen bestimmten Spannungswert festgelegtes Schwellwertsignal entgegengeschaltet und ein die beiden ningangssignale vergleichender Komparator ändert sein Ausgangssignal dann je nachdem, ob das von der /t-Sonde abgegebene Signal oberhalb oder unterhalb der Schwellwertspannunu lioQt. Man kann auf diese Weise durch entsprechend genaue Bemessung der Schwellwertspannung die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luftgemisches äußerst präzise auf einen bestimmten V.'ert der Luftzahl ? einregeln, die dann aber für sämtliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine konstant ist. Nachteilig ist dabei, daß in Abhängigkeit zum Belastungszustand der Brennkraftmnschinc, der beispielsweise durchsatz- und drehzahlabhängig erfaßt werden kann, doch gewisse Änderungen der Luftzahl A des Jer Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luftgemisches erwünscht sind, insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine nit einen Katalysator ausgerüstet ist, der über eine normalerweise äußerst steile Arbeitskennlinie verfügt und daher äußerst genau im stöchiomctrischen Punkt betrieben werden muß. Andererseits kann sich aber auch, wie schon erwähnt, die Arbeitskennlinie des Katalysators in Abhängigkeit zur Belastung der Brennkraftmaschine, wenn auch nur geringfügig verschieben.

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Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren nit den kennzeichnenden Merkmalen des ilauptanspruchs läßt sich daher mit Vorteil insbesondere bei solchen Geirischaufbereitungsanlagen einsetzen, deren zugeordnete lironnkraftmaschine mit einer. Katalysator im Abgasrohr arbeitet, da die Erfinduni in der Lage ist, mit äußerster Präzision die gewünschte Luftzahl λ des der !3rennkraftmaschi- · ne zugeführten Traftstoff-Luftge"?isches in einen geringen ">eroich ur. den stöchiometrinchen Viert von /i= 1 zu führen und , lastabhängia zu verschieben. Hierbei ist '.»esonders vorteilhaft, daß din erfindungsgemäße Schaltung auf der Erkenntnis beruht, daß der Belastungszustand der Brennkraftmaschine sich aus der Schalthäufigkeit des λ-Sondensignals bzw.'des Ausgangssignals des Komparators, der von der A-Sonde angesteuert ist, ableiten läßt, so daß keine v/eiteren äußeren Gebersysteme für den Belastungszustand erforderlich sind.

Vorteilhaft ist auch, daß die erfindungsgemäße Erfassung des Lastzustands der Brennkraftmaschine in Forn eines seinen Spannungspegel je nach dem I.astzustand ändernden Gleichstromsignals erfolgt, so daß es in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nöglich ist, ergänzend zu der feinfühligen /i-Verschiebung je nach Lastzuntand auch noch eine dynamische ^-Verschiebung in Form einer Vollastanreicherung zu erreichen.

Zeichnung

AunfMhrungsbeispielc der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und '-/erden in \'*r nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zoiqrn Fig. 1 den bekannton Kurvenverlauf der ^-Sondonausgangsspann-ang (bzw. der der W-Sondenausuangsspannung ontgeTonrTeschalteten Schwel lspannung) in Abhängigkeit zur Luftzahl A , Fiq. 2 zeigi: den Zusamnonhanq der Abgaswerte CO

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und NO bei einer einer /i-rtegelunq unterworfenen Kraftstoffaufbereitungsanlagn und einer mit einen Katalysator ausgerüsteten iSronnkraf triaschino über der Schv/ellspannung, Fig. 3 zeigt verschiedene Kurvcnvorlaufο von durch die erfindungsgemäßo Schaltung erzeugten Spannungen, Fig. 4 zeigt eine detaillierte Schaltunqsdarstclluna einer Vorrichtung zur lastabhängigen Schwellwortverschiebunq, Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausf ührungsbeispiel zur lastabhängi gen Schwellspannungsverschiebung mit digitaler Umschaltung und Fig. 6 zeigt in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine detaillierte Schaltung zur dynamischen !-Verschiebung bei Vollastanreicherung.

Beschreibung der Erf i ndungsbeispie_le

Ks ist. bekannt, da', von der Sauorstoffmeßsonde oder der sogenannten !-Sonde im Abgaskanal ei nor ßrennkraftmaschine abgegebene Sondensignal mit oinor entgeqenqeschalteten Schwel 1-spannung zu verqleichen, wobei man sich eines ^Comparators bedient, dessen Ausgangsrechteckspannung mit wechselnder Schalthäufigkeit weiterverarbeitenden Hausteinen der Gemischaufbereitungseinrichtun'j zuaof'ihrt wird, und zwar im Sinne einer Gesamtregelung derart, daß das von der ,!-Sonde abgegebene Ausgang ssignal als Istwert überlagernd und bestimmend in die endgültige Zusammensetzung des Betriebsgcmischs der Brennkraftmaschine eingreift. Ks ist auch bekannt, daß sich die Ausgangsspannung dos Sauerstof fmeßf ühlcrs, also der /!-Sonde bei der Luftzahl A= 1,0 sprunnartig ändert, wobei die Sondenspannung bei Lu ft zahl ^ <· 1 einen hohen und bei Luftzahl

' ^ 1 einen sehr niedrigen Wert annimmt. Trotz des Sprunaverhaltenr, in Ausgangssignal der /i-Sondo ist <;s jedoch infolge der endlichen Stoiqunq dor Sondenkennlinie als Funktion do.r liUftzahl /'■ ontsnrecThcnd der Darstel lunr· der Fig. 1 möglich, durch aeoianetc, feinfühlige? Auswahl der Schv/ellspannung die

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Schaltrmnkte ir» 'orcparatorausganqssiqnal auf Luftzahlwerte zu logon, elin 1-o.i r.ni<"il:;wc i.;«? oincni I -Unterschied von ungefähr λ % entsprechen. Kino r.olcho Cicnauiqkeit dos einzuhaltenden Luftzahlbereichs kann bni Mrennkraf tniaschinen iT>it zuqeordneten Gemischaufbereitungsanlagen von Cedeutung sein, die zur Erzielung besserer Abgascrgobnisse mit selektiven Katalysatoren oder Nachbrennern ausgerüstet sind.

Der Oarstellunq der auf die Fiq. 1 bezogenen Fig. 2 läßt sich der Zusammenhang der Abgasanteile CO und IJO (Koulennonoxyd und :;tickoxyde) bei einer Testuntersuchimg mit /i-Regelung und Katalysator über der Sondenspannung bzw. Hchwellspannung Us entnehmen; diesen Zusammenhang erzielt man durch eine sehr feingestufte ^-Verschiebung. Man erkennt, daß eine festeingestellte Komparatorschwollo, die beispielsweise auf den Wert Us1 in Fig. 1 gelegt ist, stets ein Kompromiß zwischen der CO- und der NO-Konverticrunq ist. Analysiert man die Abgasergebnisse rrenau, dann läßt sich orkonr.cn, daß der NO-Abfall (also die Reduzierung der i:f.ickoxyde) mit steigender Last und Drehzahl überproportional zunimmt. So läßt sich zwar allgemein aussagen, daß ein Katalysator im stöchiometrischen Punkt optimal arbeitet, bei hoher Belastung der iirennkraftmaschine jedoch der günstigste Kompromiß in einem etwas niedrigeren ^t-Wert liegt. In Zahlen ausgedrückt kann dies beispielsweise bedeuten, daß die Schwellspannung Us bei hoher Last für günstige Abgasemission und bestes Arbeiten des Katalysators beispielsweise bei ca. 65Ο mV zu finden ist, während bei niedriger Last und Drehzahl der erzielte Kompromiß zu einer Schwellspannung von ungefähr 350 mV führt. Der Grundgedanke vorliegender Erfindung basiert daher auf der 'Jberlegunq, daß man eine Nachführung der Schwellspannung Us vornimmt in Abhängigkeit zum Belastungszustand der Brennkraftmaschine bzw. zu deren Durchsatz. Diese Überlegung erfaßt gleichzeitig auch den Umstand, daß die äußerst steile Arbeitskennlinie des Katalysators in Abhängigkeit zum

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Bclast'ingszustand der iirennkraftraaschine ebenfalls eine Kennlinienvorschiebung erfährt, dio durch nine solche SchwnlL-spannungsnnchf ührunq .\ungegl ichen wird und die optimale Abciaszusanncnsetzunn der Brcnnkraftnaschine unter jeden Belastungszustand sichert. Andererseits vorsteht es sich, daß das erfindungsgenäße Verfahren zur Schwellrspannungsver Schiebung nicht ausschließlich auf "lit Katalysatoren ausgerüstete Brennkraftmaschinen beschränkt ist, sondern allgemein dort angewendet werden kann, wo es darauf ankommt, die Schwellspannung, nit der die Sondenausaangsspannung verglichen wird, feinfühlig auch in "ormalbetrieb noch verändern zu können, aus welchen Gründen auch immer.

Durch entsprochende Auswahl der Schwellspannung Us läßt sich dann der Punkt auf der steilen Anstiegsflanke der Sondenspannung festlegen, auf welchem die das Sondensignal auswertende Schaltung arbeitet,und damit bestimmt sich gleichzeitig auch die Luftzahl bzw. die Zusammensetzung des Cenisches, welches der nrennkraftmaschine zugeführt wird. Je nach der Schalthysterese des mit der Sondenspannung beaufschlagten Xomparators befindet sich dann das Komparatorausgangssignal auf einem hohen oder niedrigen Spannungspegel und hat allgemein die Form einer Rechteckspannung, wie sie in der Darstellung der Fig. im Kurvenverlauf a gezeigt ist, der die Komparatorausgangsspannung über der Zeit angibt. Dabei ist weiterhin festgestellt v/orden, daß die Zeit zwischen zwei Mulldurchgängen der Komparatorausgangsspannung U , also die Schalthäufigkeit dieser Spannuna weitgehend abhängig int vom Durchsatz der Brennkraftmaschine. Dies liegt im wesentlichen daran, daß die Totzeit der Brennkraftmaschine als Regelstrecke in den Abstandswert zweier \^Tulldurchgünge der Komparatorausgangsspannung einncht, denn je stärker der Durchsatz der ürennkraftinaschine ist, um so "schneller" bemerkt die /■'-Sonde im Abgaskanal

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eine eingangsmäßig erfolgte Änderung in der Gemischzusammensetzung. Da das ganze Regelschema nach dem Prinzip eines Zweipunktreglers arbeitet, ist daher die Schalthäufigkeit der Komparntorausgangsspannung bzw. im allgemeinsten Sinn deren Freaucnz ein Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine. Hei großer Schalthäufigkeit liegt ein starker Durchsatz und eine hohe Belastung der Brennkraftmaschine vor, während man allgemein davon ausgehen kann, daß bei geringer Schalthäufigkeit, wie sin sich in dem Komparatorausgangssignal der Fig. 3a etwa ab dem Zeitpunkt t- zeigt, nur eine qeringe Belastung und daher ein schwacher Durchsatz der Brennkraftmaschine gegeben ist.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal vorliegender Erfindung wird die Schalthäufigkeit des Komparatorausgangssianalr., die wie erläutert unter dem Einfluß der Motortotzeit last- und drehzahlabhängig ist, ausgewertet für die Verschiebung bzw. Nachführung der Schwellspannuna, wobei bei einem bevorzuaten Ausführungsbeispiel so vorgegangen wird, daß das Komparatorausgangssignal in eine durchsatzproportionalo Spannung umgewandelt wird, die dann zur Verschiebung» vier Komparator schwel Ie herangezogen wird; in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung läßt sich diese durchsatzproportionnlc Spannung auch als Steuergröße zur Veränderung einer sogenannten dynamischen / -Verschiebung (hiorauf wird weiter unten noch eingegangen) verwenden.

Der Fig. 4 laßt sich ein erstes Schaltungsbeispiel zur Auswertung der Schalthäufigkoit der* Komnaratorausgangssignals und zur Crzeuguna einer durchsatzproportionalen Quasigleichspannung entnehmen, die über eine bewußt vereinfachte Komparatoreinganqsschaltung zur Schwel!spannungserzeugung die Größe der Schwel!spannung feinfühlig beeinflussen kann.

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Das Ausführungsboispiel der Fig. 4 umfaßt zunächst einen Baustein Π1 , der so ausgebildet ist, daß er die Schalthäufigkeit der λ-Sondenausganasspannung bzw. bevorzugt der Komparatorausgangsspannunq in nine Impulsfolge mit normierter Impulsdauer umsetzt, so daß für jeden Nulldurchgang der Komparatorausgangsspannung entsprechend Fig. 3a ein Impuls vorgegebener Dauer erzeugt wird. Hierzu wird ein monostabiler Multivibrator aus den Transistoren T1 und T2 verwendet, dem das Ansteuersignal vom Ausgang des Komparators am Eingang F.1 über einen Kondensator C1 zugeführt ist. Der Kondensator C1 differenziert das Pechteckausgangssignal des Komparators mit den gegen Masse oder Minusleitung L2 geschalteten Widerstand R1 und über die entsprechend gepolten Dioden D1 und D2 gelangt das differenzierte positive oder neqativc Nadelsignal auf die Basen jeweils des Transistors T1 bzw. T2, so daß der monostabile Multivibrator des Hausteins B1 mit jeder Flanke des triggernden Signals angestoßen wird und mit der Zeitkonstanten R2-C2 abläuft. Da es sich bei dem monostabilon Multivibrator H1 um ein bekanntes Schaltungselement handelt, braucht auf den weiteren Aufbau und die 'wirkungsweise dos Monoflops nicht detailliert eingegangen zvi werden; im "lormalf all, also in seinem stabilen Zustand ist der Transistor T1 leitend und hält die Basis des Transistors T2 über den mit seinem Kollektor verbundenen Widerstand R3 auf so weit negativem Potential, daß der Transistor T2 gesperrt ist. F.rgibt sich am !Eingang E1 ein negativer differenzierter Nadelimpuls, dann sperrt dieser über die Diode D1 den Transistor T1 und der Monoflop nimmt seinen metastabilen Zustand ein, bei den am Kollektor des dann gesperrten Transistors T1 positives Potential herrscht. Nach Ablauf der Standzeit des Monoflops, die arundsätzlich kleiner ausgelegt ist als die kürzeste Halbperiodendauer des triggernden Eingangsschaltsignals, ger"t der Transistor T1 wieder in seinen leitenden Zustand. Bei Vorlicqon eines in positiver Pachtung dif-

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ferenzierten Nadelimpulscs erfolgt die Ansteuerung über die Diode D2 auf die iiasis des Transistors 72, der leitend wird und über den Koppe!kondensator C2, dor gleichzeitiq bestinnend ist für die Standzeit den Monoflop, drn Transistor T1 in seinen Sperrzustand treibt. V.r, ergibt sich dann, wie ersichtlich, am Ausgana des Monoflop 31 entsprechend den Kollektor des Transistors T1 die in Fig. 3b gezeigte Impulsfolge, die über die Diode Π- den Transistor C3 entsprechend der Rchalthäufiqkeit des Triggersignals mehr oder weniger stark auf positives Potential auflädt. Die Aufladung über die Diode D3 erfolgt niederohmig; in der Ruhelage des nonostabilen Multivibrators B1 ist die Diode l)3 gesperrt und der Kondensator C3 entlädt sich über einen Widerstand IM und die Basisenittorstrecke des von Potential des Kondensators C3 angesteuerten Transistors T3. Daher ergibt sich am Emitter des Transistors T3, dessen Kollektor über einen Einstellwiderstand RS mit Plusleitung L1 und dessen Knitter über mindestens einen Widerstand R6, R6' mit Minusleitunn 1,2 verbunden ist, die niederohmige Kondensatorspannunq von C3. Das so gebildete Integrierglied B2 für die Ausaangsimpulsfolge des monostabilen Multivibrators ^χλ2 hebt über die Diode D4 und den nachgeschalteten Widerstand R 7 die bei cten dargestellten Ausführungsbeispiel einfach mit Hilfe eines Spannungsteilers aus den V.'iderständen R3 und R9 gebildete Schwellspannung des Komparators an; die Schwellspannung gelangt über einen zwischengeschalteten Transistor T4 auf den einen Eingang E2 des Komparators K1; dem anderen Eingang E3 des Komparators wird über einen Transistor T5, dor wie 74als Impedanzwandler arbeitet, das sich sprungartig ändernde Ausgangssignal der A-Sonde S1 zugeführt. Es v/ird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es sich hier um eine vereinfachte Sondeneinganqsschaltung handelt, die lediglich zum besseren Verständnis in der gezeigten Weise dargestellt ist.

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Der Darstellung der Fig. 3c Läßt sich die am Emitter des Transistor:; T3 anfallende und unrvi ttolhir dan Potential des Spannungsteilers °.8, .V> beeinflussende .Spannung entnehmen, die bei verhültr.isräßig holier Schalthäufigkeit des triggernden Eingangssignal (entsprechend starker Belastung und hoher Drehzahl der Hrennkraftmaschine) etwa bis zum Zeitpunkt ti¹ verhältnismäßia stark positiv ist und daher über die 'orSchiebung dor Abgriffspannung des Spannunasteilers R3, RO die Komparator schwel Le stark beeinflußt, so daß es zu einer entsprechend starken (selbstverständlich innerhalb des angestrebten Rahirons der prozentualen Verschiebung des <■·-'Vertes) Anhebung der r.chwel!spannung kommt, während bei lirreichen eines unteren Spannungswortes 111 die Spannung am Emitter des Transistors T3 die Tei bespannung des Spannungsteilers Ro, R'' unterschreitet und daher die Diode D4 sperrt; der Eingriff zur Schwellwertverschiebunrr ist dann abgeschaltet. Mit U ist der mögliche Spannungshub entsprechend maximalem Eingriff auf die Schwellwortgestaltung bezeichnet. Es versteht sich, daß die in Fig. Ί gezeigte Schaltung in der Lage ist, jeden beliebigen Zwischenwert bei der Ansteuerung der Sondeneingangsschaltung einzunehmen, je nach der unterschiedlichen Schalthäufigkeit und dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine.

Andererseits ist es auch möglich, die lastabhängige Schwellwercverschiebung digital umzuschalten, wie das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 zeigt. Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 enthält lediglich einen zusätzlichen Schaltungsblock Π3; die restlichen Schaltungselemente sind identisch mit dem Ausführungsbeisniel der Fig. 4 und daher auch mit gleichen iiezugszeichen versehen. Die am Emitter des Transistors T3 abgreifbare, unter Umständen schwach von der Schalthäufigkeit des Komparatorsignals mit Oberwellen behaftete Gleichspannuna entsprechend der Fig. 3c gelangt über einen Snannungstoiler R1O, R11 mit defi-

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nierter Schaltschwelle auf die Basis eines nachgeschalteten Transistors T6, an dessen Kollektor dann über die schon erwähnte Diode Π4 oin Potential abgegriffen wird, welches den Spannungsteiler 1*8, ^9 in zwei definierte Teilerspannunqsbereiche umschaltet. Entsprechend der Dimensionierung der verwendeten Bauelemente und insbesondere des durch den Emitterwiderstand Rf)¹ des Transistors T3' vervollständigen Basisspannungsteilers der Widerstände R11 , R1O des Transistors T6 kann man davon ausgehen, daß dieser Transistor entweder leitend ist oder sperrt und es daher möglich ist, auf den Referenz-, eingang des Komparators K1 zwei definiert vorgegebene Schwellspannungswerte zu geben, wovon der eine für einen Gesamtbereich geringerer Belastung ausgelegt ist und beispielsweise bei 4OO mV liegt, während die Schwellspannung für den Gesamtbereich hoher nelastung auf etwa 6OO mV dimensioniert werden kann; die Umschaltung erfolgt dann bei einem mittleren Ausgangspotential des Transistors T3', welches etwa zum Zeitpunkt t₂ auftritt.

In einer weiteren Ausgestaltung vorliegender Crfindung läßt sich diese auch zur dynamischen ,^-Verschiebung bei einer gewünschten Vollastanreicherung einsetzen, die weit außerhall) des üblichen Regelbereichn liegt, der von der ."!-Sonde noch abgedeckt wird. Eine solche Vollastanreichcrung führt zu einer erheblichen Anfettunq des der Brennkraftmaschine züge führten Kraf tstof f-Luf tger.i schcs , die dann in der Lage ist, in diesem Bereich ihre maximale Leistung abzugeben. Eine solche Vollastanreicherung durch dynamische λ-VerSchiebung kann man dadurch erreichen, daß man den üblicherweise den Komparator nachgenchaltetcn Tntegratorbaustein B4 durch geeignete Schaltungsnaßnahmon auch nach Umschaltung dor j-Sonde? zur Erzielung einer maneren Gemischeinstellung noch für einen gewissen Zeitraum in Richtung auf fettes Gemisch laufen läßt, so daß sich, da

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lies bei jeJer.i Urnschaltvorqanq der --!-Sonde erfolgt, insgesamt eine Anhebung des Inteqratorausqangssignals (welches seinerseits die Ger.ischzusar.nrnsctzunq beeinflußt) in Richtung auf ein fetteres Gemisch ergibt. Jn,wie eingangs erwähnt,die i>chalth^:jufigkeit der Sonde bzw. des Komparatorausgangssignals ein Maß für die !mlastungon der Wennkraftmaschine ist, kann das am Limittor des Transistors T3 bzw. beim Ausführungsbeispiel der Fin. f> des Transistors T3' anfallende iielastungs- oder durchsatzpronortionnle Gleichspannungssignal als Indiz oder Hinweis für einen bestehenden Vollastzustand der Brennkraftmaschine ausgewertet werden. Unter Verwendung des nonostabilen Bausteins B1 der Fig. 6 und des diesen nachgeschalteten Integriergliedes LJ2 läßt sich dann die gewünschte /i-Verschiebuna zur Vollastanreichcruna in der Weise durchfuhren, daß das hier wiederum in Forir oinnr digitalen Umschaltung auftretende Aus-· Tangssinnal am Transistor 'Γ3¹ zur ergänzenden Beeinflussung der ntanlzeit eines nonostabilen Multivibrators verwendet wird, der seinersoits für die verzögerte Ansteiierunn des nachgeschalteten Intearators ü4 sorgt. Tm einzelnen ist der Integrierbaustein B2 so ausgebildet, daß der Ausgangsspannungsteiler aus den Widerständen IU1, R1O und dem Kmitterwiderstand R6' des Transistors T3¹ am V^rbindungsnunkt der Widerstände R1O und R11 eine definierte Schaltspannung abgibt, die durch entsprechende Dimonsioniorunq bei bostehendem Vollastzustand der Brennkraftmaschine einen nachgeschaltoten, an seiner Basis angesteuerten Transistor Tx bei Vollast sperrt. Der Transistor Tx liegt in Reihe mit einen zusätzlichen niederohmigen Untladewiderstand Rx, wobei beide narallelgeschaltet sind zu einem Hntladewidorstand R2' eines weiteren monostabilen Multivibrators B5, der die einseitig verzögerte Ansteuerung des Integrators B4 übernimmt und abgesehen von der in einen hochohmigen und in einen nioderohmigcn Bereich schaltbaren ftntladestrecke für den Zoitkondcnsator C1' in wesentlichen aufgebaut ist wie

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ler v/eitcr vorn schon erläuterte orsto monostabile Multivibrator m ' , so daß auf don grundsätzlichen Aufbau nicht mehr cinqeqanqen zu worden braucht.Die Annteuerung dos monostabilcn Multivibrators erfolgt jeweils von einer Flanke des -Comparatorausgangssignnls, näir.lich von der positiven Flanke über die Verbindungsleitung 1.3 und die Diode )5, so daß sich bei einer gegebenen Umschaltrichtung der ^-Sondeaschaltsnannung eine lurch die Dirrensionierung und die Zeitkonstante des Monoflop:? B5 vorgoaebene Verzüqerung in der Ansteuerung des Inteqratorr, !j4 crgibt.

Die '-.'irkungsweiso der Schaltung ist so, daß die durchsatz- bzw. belastungsabhinaigo "pannunn an Emitter des Transistors T3¹ über den Spannungsteiler der Widerstünde K1O und R11 den Transistor Tx ansteuert, wobei bei niedriger Knitterspannung am Transistor T3' - entsprechend einer geringen Belastung der Hronnkraftmaschino - der Transistor Tx leitend gesteuert ist, so daß sich parallel zum Entladewiderstand R2' der niedorohmige zusätzliche Lntladewiderstand Rx schaltet, dadurch wird die Zeitkonstanto des monostabiion Multivibrators B5 so kurz, daß nur unbedeutende Verzögerungszeiton erzeugt werden und der monostabile Multivibrator das Ansteunrsignal praktisch unverzögort an den Integrator ß4 weitergibt, 'iberschreitet jedoch die Spannung am Emitter des Transistors T3' die Schaltschwelle des Transistors Tx (bei entsprechenden Vollastzustand), dann wird dieser gesperrt und dor monostabile Multivibrator arbeitet normal mit der gewünschten Zeitverzögerung, die sich zu T= R2' · C1' ergibt. Man erkennt, daß in diesem Fall das Ansteuersignal vom Konparatorausgang auf den Integrator B4 nur verzögert weitergegeben wird, und zwar um eine gewünschte Zeitdauer verzögert, die sich beliebig einstellen läßt und die ein Maß für die gewünschte Vollastanreicherung ist. Durch diese Verzögerung integriert der Integrator B4 noch für diesen Zeit-

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raum weiter in der gewünschten Richtung, die vereinbarungsaenriß einer ergänzenden Anfettung des Kraftstoff-Luftgenischs entspricht. Ks vorsteht sich, daß das von der erfindungsgem.ißcn Schaltung zur Verfr.aun«: qestellte durchsatzproportionale Ansteuersignal, welches am Emitter des Transistors 'Γ3 (T3¹) als veränderliche Gleichspannung anliegt, auch zu anderen Zwecken ausgenutzt v/erden kann, beispielsweise zur Abmagerung bei einer entsprechenden dynamischen /!-Verschiebung in der entgegengesetzten Ricntunc.

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Claims

1233/ot/wi 18. Mov. 1976 27Q2863 Patentansprü ehe

1. !Verfahren zur Schwellwertverschiebung bei mit nindestens V 'einer sauerstoffsonde ( i-Sonde) im Abgaskanal der Urenn-

kraf tmaschine arbeitenden Gemischaufbereitungsanlagen, v/ie Vergaser oder elektrische Kraftstoffeinspritzanlage, mit einem Komparator, dessen einem Eingang die Sondenspannung und dessen Referenzeingang die dieser entgegengeschaltete Schwellspannung zugeführt ist, vorzugsweise mit einem dem Komparator nachgeschalteten Integrator, dessen Ausgangs-, signal ergänzend in die Zusammensetzung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraf tstof f-Luf tgeinischs eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertverschiebung in Abhängigkeit vom Durchsatz der Brennkraftmaschine unter Auswertung der Schaltfrequenz der Λ-Sondenausgangsspannung bzw. einer von dieser abgeleiteten Spannung (Komparatorausgangsspannung) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einem Katalysator in Abgaskanal der Brennkraftmaschine zur Reduzierung schädlicher Abgase, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertverschiebung ergänzend beeinflußt wird u>n der Kennlinienverschiebung des Katalysators in Abhängigkeit zu seinem Lastzustand.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer zwischen zwei Nulldurchgängen der Komparatorausgangsspannung ausgewertet und durch Demodulation der Schaltfrequenz ein durchsatz- und drehzahlproportionales Gleichspannungssignal gewonnen wird, welches die dem Referenzeingang des Komparators zugeführte Schwellspannung ergänzend beeinflußt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder

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ORIGINAL INSPECTED

1233/ot/wi
18. Nov. 1976

mehreren der Ansprüche 1 bis 3 mit einer Gemischaufbereitungsanlage, nämlich Vergaser, elektrische Xraftstoffeinspritzanlage o.dgl., einem Komparator zum Vergleich des λ-Sondenausgangssignals mit einer Referenzspannung und gegebenenfalls mit einem dem Komparator nachgeschalteten Integrator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (B1) zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses vorgegebener Dauer bei jedem Nulldurchgang der Komparatorausgangsspannung vorgesehen ist, daß dieser Schaltungsanordnung (D1) ein Integrierglied (Π2) nachgeschaltet ist und daß die durchsatz- und drehzahlabhängige Ausgangsgleichspannung des Integriergliedes der Spannungsteilerschaltung zur Erzeugung der Komparatorreferenzspannung zugeführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein monostabiler Multivibrator (T1, T2; C2, R2) vorgesehen ist, dem die Rechteck-Komparatorausgangsspannung zugeführt ist und der eine Ausgangsinpulsfolge mit Impulsen konstanter Dauer erzeugt, daß die Ausgangsimpulsfolge nach Integrierung über ein RC-Glied (C3, R4) einem als Emitterfolger geschalteten Transintor(T3) zugeführt ist, dessen durchsatzproportionale, am Emitter abfallende Ausgangsgleichspannung den Verbindungspunkt einer Spannungsteilerschaltung (R8, R9) im Referenzspannungskreis des Komparators (K1) beeinflußt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das ansteuernde Rechtecksignal des Komparatorausgangs über Dioden (Dl, L>2) die Basen beider Transistoren (T1 , T2) des monostabilen Multivibrators ansteuert, derart, daß jeder Nulldurchgang der Komparatorausgangsspannung einen Schaltimpuls erzeugt, der über eine Diode (D3) dem Integrierkondensator (C3) zugeführt ist.

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18. Nov. 1376

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur digitalen Umschaltung der Schwellspannung am Referenzeingang des !Comparators (K1) zwischen zwei definierten Spannungswerten für geringe Last und hohe Last der Brennkraftmaschine eine Teilerschaltung (R10, R11, R6') vorgesehen ist, die einen nachgeschalteten Transistor (T6) über eine so gebildete Schaltschwelle ansteuert, dessen Ausgangssignal über eine in einem der SchaItzustände des Transistors (T6) sperrende Diode (D4) auf die Spannungsteilerschaltung (R8, R9) zur Bildung der Schwellspannung gelanat.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das durchsatzproportionale, am Emitter des Transistors (T3¹) gebildete Gleichspannungssignal zur dynamischen λ-VerSchiebung bei Vollastanreicherung einem im Vollastzustand der Brennkraftmaschine in seinen Sperrzustand schaltenden Schalttransistor (Tx) zugeführt ist, der in Reihe mit einem Widerstand (Rx) als niederohmiger Lntladungsweg parallel zum Entladewiderstand (R2¹) eines monostabilen Multivibrators (B5) geschaltet ist, der zur Ansteuerung eines das Komparatorausgangssignal integrierenden Integrators (B4) vorgesehen und vom Komparatorausgangssignal angesteuert ist, derart, daß bei geringer Last der Brennkrnftmaschine der monostabile Multivibrator (Π5) das den Integrator ansteuernde Komparatorausgangssignal praktisch unverzögert weitenibt, bei hoher Belastung der Hrennkraf tmaschine jedoch die ".VeiterIeitung um einen vorgegebenen Zeitraun ( V= n?.' · Ct') zur Vollastanreicherunn verzögert.

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