DE2713988C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Hauptanspruchs sowie einer Einrichtung nach der Gattung des Anspruchs 7.

Grundsätzlich ist die Anordnung von mindestens zwei λ-Sonden bei Brennkraftmaschinen bekannt, insbesondere bei komplizierten Motoren bzw. entsprechend vielfältig ausgelegten Abgaskanalsystemen, in denen die Sonden an geeigneten, auch unterschiedlichen Stellen angeordnet werden (DE-OS 26 49 455, DE-OS 27 04 777, DE-OS 25 05 339, DE-OS 25 30 847).

So wird bei der nichtvorveröffentlichten DE-OS 26 49 455 vorgeschlagen, die Ausgangssignale von mindestens zwei an unterschiedlichen Stellen im Abgaskanalsystem angeordneten λ-Sonden mit Hilfe eines speziellen Netzwerks so miteinander zu verknüpfen, daß beide Signale auf eine einzige Integratorschaltung arbeiten können, die dann in bekannter Weise mit ihrem Ausgangssignal in die Arbeit der jeweils vorgesehenen Gemsichaufbereitungsanlage (Vergaser oder Einspritzanlage) eingreift. Die Verknüpfung der beiden Ausgangssignale kann dabei so erfolgen, daß diese abwechselnd im zyklischen Ablauf auf den Eingang der Integratorschaltung geschaltet werden oder indem bei übereinstimmenden, also in die gleiche Richtung weisenden Sondensignalen die Integratorschaltung ebenfalls in diese Richtung integriert, bei unterschiedlichen Sondensignalen jedoch blockiert wird. Die Verknüpfung kann schließlich auch so erfolgen, daß bei unterschiedlichen Sondenausgangssignalen ein vorgegebenes Integratoreingangssignal beibehalten wird, welches dem letzten eindeutigen Ausgangssignal beider Sonden entsprochen hat.

Ebenfalls schon vorgeschlagen wurde in der nicht vorveröffentlichten DE-OS 27 04 777, bei dem Verbrennungsmotor, an welchem pro Zylinder oder vorgegebener Zylinderanzahl jeweils Abgasrohre angeordnet sind, die schließlich in einem gemeinsamen Sammelrohr münden, eine der vorgesehenen λ-Sonden in einem stromauf zum Sammelrohr befindlichen Abgasrohr anzuordnen und die andere Sonde im Sammelrohr, wobei mindestens ein von einer der beiden Sonden abgegebenes, jeweils ausgewähltes Signal dadurch als Parameter zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eingesetzt wird, daß eine Umschalteinrichtung die im Abgasrohr angeordnete Sonde dann ausschaltet, wenn die im Sammelrohr angeordnete Sonde arbeitet. Die Umschaltung erfolgt in Abhängigkeit zum wirksamen Betriebszustand der Sonden.

Es ist bei einem gemischverdichtendem Verbrennungsmotor mit zwei Zylinderreihen und Abgasnachbehandlung ferner bekannt (DE-OS 25 05 339), jeder Zylinderreihe eine eigene Sauerstoff- oder λ-Sonde in dem zugeordneten Abgaskanalsystem anzuordnen und das Ausgangssignal einer der Sonden dazu zu verwenden, ergänzend in die Funktion der Gemischaufbereitungseinrichtung einzugreifen, während das Ausgangssignal der anderen Sonde ein Ventil steuert, welches Zusatzluft über eine Bypass-Leitung in den Ansaugkanal einleitet an einer Stelle, die in Strömungsrichtung gesehen hinter der Gemischaufbereitungseinrichtung liegt.

Schließlich ist es bei einer Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen von Brennkraftmaschinen bekannt (DE-OS 25 30 847), eine erste Abgassonde vor und eine zweite Abgassonde hinter einem im Abgaskanalsystem angeordneten Katalysator anzuordnen, das Ausgangssignal der hinter dem Katalysator befindlichen Sonde über einen üblichen Integrator analog mit dem Ausgangssignal der anderen Sonde zu vergleichen, das Vergleichssignal zu integrieren und zur Beaufschlagung eines Endverstärkers mit dem ferner über ein Verzögerungsglied geführten Ausgangssignal der vor dem Katalysator angeordneten Sonde zusammenzufassen. Das Ausgangssignal des Verstärkers beaufschlagt dann die Gemischaufbereitungsanlage.

Grundsätzlich gilt, daß das Ausgangssignal einer im Abgaskanalsystem angeordneten λ-Sonde für die ergänzende Beeinflussung von das Kraftstoff-Luft-Verhältnis bestimmenden Gemischaufbereitungsanlagen zunächst einem Integrator zugeführt wird. Das Ausgangssignal dieses Integrators bildet dann ein in diesem Sinne aufbereitetes Istwert- Regelsignal für eine Kraftstoffaufbereitungsanlage, beispielsweise Einspritzanlage oder gesteuerter Vergaser, wobei die Brennkraftmaschine die Regelstrecke ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und einer Einrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei im Abgaskanalsystem angeordneten Abgassonden (λ-Sonden) von einer Gemischaufbereitungsanlage zugeführten Betriebsgemisches dafür zu sorgen, daß sich eine gleichzeitige optimale Ausnutzung der durch die Verwendung von zwei λ-Sonden im Abgaskanalsystem ergebenden Signalwirkungen erzielen läßt.

Diese Aufgabe lösen das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und haben den Vorteil, daß aus der ständigen, zusammenwirkenden Auswertung beider Ausgangssignale der λ-Sonden ein den jeweiligen Schaltzustand jeder λ-Sonde durch Überlagerung enthaltendes gemeinsames, aussagekräftiges Signal als Regelsignal gewonnen werden kann, welches zur Korrektur des vom vorhandenen Steuergerät der Gemischaufbereitungsanlage errechneten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zugeführt wird.

Dabei ist ferner von Vorteil, daß nur ein Luftmengenmesser und nur ein Steuergerät auch bei sehr großen Motoren mit mehreren Zylinderreihen, beispielsweise V-Motoren, benötigt wird, wobei sämtliche Einspritzventile über eine gemeinsame Endstufe gleichzeitig, also parallel angesteuert werden können. Pro Zylinderreihe wird dann eine λ-Sonde verwendet und eingebaut, so daß sich ein erheblich verringerter Aufwand gegenüber der Verwendung von beispielsweise zwei selbständigen Gemischaufbereitungsanlagen für jede Zylinderreihe ergibt.

Vorteilhaft ist weiterhin noch ein erheblich verbessertes dynamisches Verhalten, wobei zur Mittelung, also zur Einregelung des Gesamtabgas-Mittelwerts auf einen gewünschten λ-Wert von vorzugsweise etwa λ=1 der Gasspeichereffekt eines im Abgaskanalsystem angeordneten Katalysators ausgenutzt werden kann.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Erfindung sowohl digital als auch analog realisiert werden kann, wobei insbesondere die digitale Lösung deshalb möglich und bevorzugt ist, weil sie sich durch die Verwendung integrierter Bausteine verhältnismäßig einfach bestimmen läßt.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt. Durch die Integration der Ausgangssignale der Sonden in Form von richtungsabhängigen Zählvorgängen können auch vorbereitende Schritte in digitaler Technik realisiert werden. Schließlich ist vorteilhaft, daß die Steigung der den λ-Sonden nachgeschalteten (digitalen) Integratoren sowie die Frequenz der dem Ausgangssignal eines der Integratoren überlagerten Schwingung drehzahlproportional ausgebildet werden können, so daß man eine optimale Anpassung über den gesamten Drehzahlbereich erhält (adaptive Zeitkonstante).

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit der nachfolgenden Beschreibung im einzelnen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt das Ausführungsbeispiel in Form eines Blockschaltbildes zum besseren Verständnis, wobei es sich versteht, daß einzelne Blöcke oder Teilblockbereiche in programmgesteuerter Form Teil digitaler Realisierungsschaltungen sein können.

In der Zeichnung ist das Steuergerät, welches beispielsweise aus den zugeführten Zustandsgrößen Drehzahl (n) und angesaugter Luftmenge (Q) der Brennkraftmaschine eine bestimmte, dieser zuzuführende Kraftstoffmenge berechnet, mit 1 bezeichnet; der so berechnete λ-Wert für die Gemischaufbereitung gelangt zu einem Schaltungspunkt 2, welcher allgemein als Addierstufe bezeichnet werden kann. Dieser Addierstufe 2 wird von der Regelstufe ein von einer Schwingung überlagertes, den λ1-Wert korrigierendes Regelsignal mit der Bezeichnung X 4 zugeführt. Es ergibt sich dann am Ausgang der Addierstufe 2 ein λ2-Signal, welches der allgemein mit 3 bezeichneten Brennkraftmaschine zugeführt ist. Die Brennkraftmaschine 3 ist schematisch angedeutet durch die beiden Blöcke 4 a und 4 b, die jeweils für eine rechte Zylinderreihe (4 a) und eine linke Zylinderreihe (4 b) stehen und die Zeitverzögerung in Form des kleinen, in den Blöcken gezeichneten Diagramms angeben, die sich bei jeder Zylinderreihe ergibt. Bei dieser Zeitverzögerung handelt es sich um die Motortotzeit, die sich ergibt, wenn der Brennkraftmaschine eingangsseitig eine in ihren Anteilen geänderte Gemischzusammensetzung zugeführt wird und gleichzeitig diese Änderung der Gemischzusammensetzung im Abgaskanal beispielsweise von einer λ-Sonde erfaßt werden soll. Die λ-Sonde "merkt" die Änderung der Verhältnisanteile zu einem späteren Zeitpunkt TT, nämlich nach Ablauf der Motortotzeit.

Im folgenden wird ausgegangen von der Gemischversorgung eines großen V-Motors mit zwei Zylinderreihen; es versteht sich aber, daß das Grundprinzip und die einzelnen Schaltungskomponenten auch angewendet werden können bei sonstigen Motoren, die den Einsatz von zwei λ-Sonden rechtfertigen oder wünschenswert erscheinen lassen.

Jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine 3 ist eine allgemein mit 5 bezeichnete λ-Sonde nachgeschaltet, die im Blockschaltbild der beigefügten Zeichnung als λ-Sonde S 1 für die rechte Zylinderseite und als λ-Sonde S 2 für die linke Zylinderseite bezeichnet ist. Diagrammäßig zeigen die Schaltungsblöcke den Verlauf der Sondenspannung über der Luftzahl λ mit dem charakteristischen Spannungssprung bei λ=1. Eingangsseitig ist der λ-Sonde S 1 das λ _R der rechten Zylinderreihe und der λ-Sonde S 2 das λ _L der linken Zylinderreihe zugeführt; ausgangsseitig sind die λ-Sonden mit nachgeschalteten Komparatoren oder Schwellwertschaltern K 1 und K 2 verbunden, die den Ausgangssignalen der λ-Sonden eine konstante oder gegebenenfalls auch temperaturabhängig nachgeführte Referenzspannung Uref entgegenschalten und ausgangsseitig mit einem L-Signal (log 1) bzw. mit einem 0-Signal (log 0) reagieren, wenn das Ausgangssignal der λ-Sonden größer oder kleiner als die entgegengeschaltete Referenzspannung ist.

Mit anderen Worten bedeutet dies, daß an den Ausgängen A 1 und A 2 der Komparatoren K 1 und K 2 Ausgangssignale im Grunde in einer binärkodierten Form als logische Schaltsignale zur Verfügung stehen, so daß die weitere Verarbeitung bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel auch, wie schon erwähnt, bevorzugt digital erfolgt. Es versteht sich aber, daß unter Verwendung des gleichen Lösungsprinzips auch analog gearbeitet werden kann; auf analoge Lösungen braucht aber im einzelnen nicht eingegangen zu werden, da die Verwendung von analogen Einzelbausteinen, beispielsweise Integratoren u. dgl. für sich gesehen bekannt ist und daher vom Fachmann bei Kenntnis vorliegender Erfindung dann auch angewendet werden kann.

Die Zeichnung zeigt, daß eines der Ausgangssignale der Komparatoren, nämlich jedes Ausgangssignal A 1 des Komparators K 1 über die Leitung L 1 dem ersten Integrator I 1 zur Verarbeitung direkt zugeführt ist. Dieser Integrator kann ein entsprechendes allmählich ansteigendes Ausgangssignal erzeugen, d. h. er kann beispielsweise in Form eines bekannten sogenannten Millerintegrators aufgebaut sein. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden bevorzugt digitale Lösungen verwendet, und daher ist der Integratorbaustein I 1 als voreinstellbarer Vorwärts-Rückwärtsbinärzähler ausgebildet, wobei der Eingang E 1, dem das Komparatorausgangssignal A 1 zugeführt wird, der Richtungszähleingang des Zählers C 1 ist, d. h. das an diesem Eingang zugeführte Signal bestimmt die Zählrichtung des Zählers beispielsweise in der Weise, daß bei Vorliegen eines Komparatorausgangssignals von log 1 der Zähler C 1 aufwärts und bei A 1=log 0 abwärts zählt. Der Zähleingang des Zählers C 1 ist mit E 2 bezeichnet.

Die Ausgangssignale A 1 und A 2 der Komparatoren sind außerdem den jeweiligen Eingängen eines exklusiven ODER-Gatters G 1 zugeführt, dem ein einfaches negierendes Glied, nämlich ein Inverter In nachgeschaltet ist. Über eine Leitung L 2 gelangt das Ausgangssignal des Inverters zu einem weiteren Eingang E 3 des Zählers C 1, wodurch der Zählvorgang unterbrochen werden kann. Das Ausgangssignal des exklusiven ODER-Gatters G 1 gelangt über die Leitung L 3 zum Richtungseingang E 1′ eines zweiten Integrators I 2, der ebenfalls als Zähler C 2 ausgebildet sein kann. Der Zähleingang des Zählers C 2 ist mit E 2′, sein den Zählvorgang unterbrechender Eingang mit E 3′ bezeichnet.

Die Ausgangsgrößen oder Signale X 1 und X 2 der Integratoren I 1 und I 2 werden mittels einer Addierstufe 10 zusammengefaßt bzw. überlagern sich, wobei noch ein Wechselschalter oder Umschalter W vorgesehen ist, der das Ausgangssignal X 2 des Integrators I 2 zwischen dem jeweiligen, vom Integrator erreichten Wert und einem Nullwert oder Nullsignal umschaltet oder die Polarität von X 2 umschaltet (plus/minus), wie in der ergänzenden Detailzeichnung des Umschalters angegeben, wo X 2 einmal über einen Inverter In 1 geführt ist. Es ergibt sich dann auf der Leitung L 4 ein mit dem Integratorausgangssignal X 1 zu addierender Schwingungssignalwert X 3 vorgegebener Amplitude und Frequenz.

Auf die weiterhin noch vorhandenen Schaltungskomponenten wird im folgenden anhand einer Erläuterung der Wirkungsweise der Abgasregelschaltung unter Verwendung von zwei λ-Sonden und nur einem Steuergerät eingegangen.

Zunächst sei auf eine bestimmte Eigenheit von Abgaskatalysatoren hingewiesen, die bei Brennkraftmaschinen mit strenger werdenden Abgasbestimmungen mit zunehmender Häufigkeit zur Reinigung des Abgases von unerwünschten Bestandteilen verwendet werden. Solche Abgaskatalysatoren verfügen in einer bestimmten Weise über eine Gasspeicherkapazität, die regelungstechnisch in erster Näherung durch eine Verzögerung 1. Ordnung beschrieben werden kann. Ändert man daher die Zusammensetzung des zu verbrennenden Gemisches im Verhältnis häufiger, also beispielsweise mit einer Frequenz von f _min <2 Hz um einen vorgegebenen λ-Wert, etwa λ=1, so kann man erwarten, daß der Katalysator mittelwertbildend auf die Abgaszusammensetzung einwirkt. Dieser Effekt wird bei vorliegender Erfindung ausgenutzt.

Die beiden λ-Sonden S 1 und S 2 liefern die Information über die Abgaszusammensetzung in der rechten und linken Motorhälfte 4 a und 4 b. Die Steuerung der beiden Integratoren I 1 und I 2 erfolgt über die Logikschaltung aus dem Gatter G 1, der Inverterstufe In und einem weiteren ODER-Gatter G 2, dessen Ausgang mit dem Eingang E 3′ des Zählers C 2 verbunden ist; über den Eingang E 1′ läßt sich die Zählrichtung bestimmen.

Der Integrator I 1 ist so ausgebildet, daß er das Gesamtgemisch aufgrund seines Ausgangssignals X 1 in Richtung mager regelt, wenn beide Sonden S 1 und S 2 fettes Gemisch anzeigen, andererseits erfolgt eine Regelung des Gesamtgemisches in Richtung fettes Gemisch, wenn die beiden λ-Sonden selbst mageres Gemisch anzeigen. Zeigt hingegen die eine λ-Sonde fettes und die andere mageres Gemisch an oder umgekehrt, dann bleibt der Integrator I 1 auf seinem jeweils erreichten Wert stehen. Es ergibt sich dann folgende Tabelle für das Ausgangssignal X 1 des Integrators I 1:

Im Gegensatz hierzu ist der Integrator I 2 so ausgebildet, daß er mit seinem Ausgangssignal X 2 die Amplitude der Schwingung auf einen Wert einregelt, der der λ-Differenz zwischen den beiden Zylinderreihen entspricht. Es ergibt sich dann die folgende Tabelle:

Bei der Ausbildung der Integratoren als Zähler wird eine Zählfrequenz benötigt, die entsprechend einer weiteren vorteilhaften Maßnahme vorliegender Erfindung zur Drehzahl der Brennkraftmaschine proportional ist, so daß auch das gesamte dynamische Regelverhalten über den Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine optimal ausgebildet werden kann, mit anderen Worten, bei vorliegender Erfindung ändern sich die Zeitkonstanten des Systems in adaptiver, drehzahlproportionaler Weise. Zur Erzeugung der Zählfrequenzen für die Zähler C 1 und C 2 wird ein geeignetes drehzahlproportionales Signal verwendet, welches beispielsweise dann, wenn es sich bei der Gemischaufbereitungsanlage um eine Kraftstoffeinspritzanlage handelt, schon systemintern vorhanden sein kann. Ein solches Signal läßt sich auch erzeugen durch Abtasten einer bestimmten Markierung an der Kurbelwelle mittels eines geeigneten Gebersystems; bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Frequenz f _z vom Verteiler 11 der Brennkraftmaschine abgeleitet und einer Impulsformerstufe 12 zugeführt, die eine geeignete Rechteckwellenform der Schwingung erzeugt. Über die Leitung L 5 gelangt diese Zündfrequenz zu zwischengeschalteten Bausteinen 13 a und 13 b, die aus der Zündfrequenz f _z durch Multiplikation mit einem geeigneten Faktor k 1 oder k 2 den Zähleingängen der Zähler C 1 und C 2 zuzuleitende Zählimpulsfolgen a 1 und a 2 erzeugen. Daduch ergibt sich folgende Wirkungsweise dieser Zähler. Weist beispielsweise das Ausgangssignal A 1 des Komparators K 1 den Wert log 1 auf, dann wird der Aufwärtszählvorgang für den Zähler C 1 freigegeben, und der Zähler zählt die Zählimpulsfolge a 1, wobei die Zählgeschwindigkeit wegen der sich ändernden Frequenz der Zählimpulsfolge (Drehzahlabhängigkeit) und damit die Steigung der hierdurch bewirkten Integration veränderlich ist. Der Zähler C 1 kann aber nur so lange in der durch das Eingangssignal an seinem Eingang E 1 vorgegebenen Richtung zählen, wie beide Sondenausgangssignale A 1 und A 2 identisch sind, d. h. die nachgeschaltete exklusive ODER-Gatterschaltung G 1 stoppt über den Inverter In den Zählvorgang dann ab, wenn die ihr zugeführten Eingangssignale unterschiedlich sind, denn in diesem Fall ergibt sich das Ausgangssignal des exklusiven ODER-Gatters G 1 zu log 1 und am Eingang E 3 des Zählers C 1 liegt nach Invertierung log 0 und unterbricht den Zählvorgang. Die weiter vorn tabellarisch angegebene Wirkungsweise des Integrators I 1 ist damit sichergestellt, und das Ausgangssignal X 1 kann zur Regelung des Gesamtgemisches in der jeweils zutreffenden Richtung herangezogen werden.

Im Gegensatz hierzu wird dem Zähler C 2 ein Aufwärtszählbefehl von log 1 immer nur dann und nur so lange zugeführt, wie die g-Sondenausgangssignale bzw. genauer gesagt die Ausgangssignale der nachgeschalteten Komparatoren unterschiedlich sind, denn nur dann ergibt sich am Ausgang des Ex-OR-Gatters G 1 der Wert log 1. Zeigen beide λ-Sonden gleiche Ausgangssignale an, zählt C 2 abwärts, vorausgesetzt, X 2<X 2 _min . Wenn jedoch X 2 X 2 _min , dann gelangt über das ODER-Gatter G 2 ein Zählstopbefehl zum Zähler C 2, so daß dieser stehen bleibt.

Der Zähler C 2 bleibt dann stehen, wenn das Ausgangssignal X 2 des so gebildeten Integrators I 2 einen definierten Grenzwert erreicht, der beispielsweise bei 0,01 liegen kann, das bedeutet, daß die minimale Amplitude der λ-Schwingung gleich diesem Wert von 0,01 ist. Diese Funktion wird erzielt durch den Komparator K 3, dem das X 2- Ausgangssignal des Integrators I 2 zugeführt ist und der ausgangsseitig ein geeignetes Stopsignal dann erzeugt, wenn die Grenzwertamplitude unterschritten ist, und dieses Signal dem Zähler C 2 zur Unterbrechung seines Zählvorgangs zuführt.

Die Frequenz der λ-Schwingung bestimmt sich durch die Frequenz, mit welcher der Wechselschalter W eingangsseitig zwischen X 2- und 0-Potential oder plus X 2- und minus X 2-Potential hin- und herschaltet. Da diese Schwingungsfrequenz oder Wobbelfrequenz bevorzugt ebenfalls drehzahlproportional sein soll, ist eine Frequenzteilerschaltung 15 vorgesehen, die ausgangsseitig eine Wechselschalterfrequenz f _w erzeugt, die einem Bruchteil der Ausgangsfrequenz der Impulsformerstufe 12 entspricht. Der Untersetzungsfaktor b kann dabei die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine sein. Gewünscht ist, daß die Frequenz dieser λ-Schwingung in der Größenordnung der Kurbelwellenumdrehung liegt, beispielsweise eine Periode pro zwei Kurbelwellenumdrehungen (entsprechend einer Periode pro zwei Einspritzvorgängen). Produzieren also beide Zylinderreihen ein gleiches λ-Signal, dann laufen auch die beiden Sonden synchron, und der Integrator I 2 integriert in Richtung minus, also in Richtung auf abnehmende Amplitude der λ-Schwingung. Dies wird erreicht durch Zuleitung des in diesem Fall den Wert log 0 aufweisenden Ausgangssignals des exklusiven ODER-Gatters G 1 zum Zählrichtungseignang E 1′ des Zählers C 2. Als regelungstechnisch optimal hat sich ein Wert von X 2 _min ≈Δ X 1/TT herausgestellt. Es ergibt sich somit:

Die Addierstufe 10 kann als binärer Volladdierer ausgebildet sein, wobei bei der bevorzugten Realisierung mittels digitaler Bausteine auch hohen Ansprüchen an die Störsicherheit genügt wird.

Durch die definierte Veränderung der Gemischzusammensetzung um einen gewünschten λ-Wert, beispielsweise g=1, also durch die Überlagerung des Ausgangssignals X 1 des ersten Integrators I 1 mit einer Schwingung, deren Amplitude der λ-Differenz zwischen den beiden Zylinderreihen entspricht und dessen Frequenz drehzahlproportional ist, erzielt man ein Einregeln des Gesamtabgasmittelwerts auf den gewünschten λ-Wert, d. h. auf λ = 1. Hierbei wird der Gasspeichereffekt des Katalysators zur Mittelung ausgenutzt.

Claims (15)

1. Verfahren zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei im Abgaskanalsystem angeordneten Abgassonden (λ-Sonden) von einer Gemischaufbereitungsanlage zugeführten Betriebsgemischs, bei dem
ein von dem Ausgangssignal der ersten Abgassonde abgeleitetes erstes Signal integriert wird,
ein von dem Ausgangssignal der zweiten Abgassonde abgeleitetes zweites Signal integriert wird,
das integrierte erste Signal und das integrierte zweite Signal zusammengefaßt
und vom Steuergerät der Gemischaufbereitungsanlage als ein Regelsignal zur Korrektur des Ist-Werts des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses ausgewertet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zusammenfassung der Signale dem ersten integrierten Signal (X 1) das zweite integrierte Signal (X 2) mit einer vorgegebenen Frequenz (f _w ) überlagert wird, wobei die Amplitude des zweiten integrierten Signals (X 2) eine Funktion der Differenz der von den beiden Abgassonden (S 1, S 2) gemessenen λ-Werte ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des zweiten integrierten Signals (X 2) der Differenz der gemessenen λ-Werte proportional ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz (f _w ), mit welcher das zweite integrierte Signal (X 2) dem ersten integrierten Signal (X 1) überlagert wird, zur jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine proportional ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Ausgangssignalen der beiden Abgassonden (S 1, S 2) abgeleiteten Signale dadurch integriert werden, daß drehzahlproportionale Impulse je nach dem Vorzeichen des jeweiligen Sondensignals aufwärts- oder abwärtsgezählt werden, wobei der erreichte Zählerstand jeweils ein Maß für das integrierte Signal (X 1, X 2) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorgänge so bestimmt sind, daß ein einen ersten Integrator (I 1) bildender erster Zähler (C 1) sein Ausgangssignal dann in eine vorgegebene Richtung steuert, wenn beide Abgassonden qualitativ gleiche Abgaszusammensetzung (Sauerstoffmangel/Sauerstoffüberschuß) anzeigen, und dann konstant bleibt, wenn eine qualitativ ungleiche Abgaszusammensetzung angezeigt wird, und daß ein einen zweiten Integrator (I 2) bildender zweiter Zähler (C 2) dann aufwärts integriert, wenn von beiden Abgassonden eine qualitativ ungleiche Abgaszusammensetzung angezeigt wird, und bei qualitativ gleicher Abgaszusammensetzung abwärts integriert, wobei das Ausgangssignal des zweiten Integrators (I 2) durch drehzahlsynchron (f _w ) gesteuerte Schaltvorgänge einer Addierstufe (10) zugeführt wird, der auch das Ausgangssignal (X 1) des ersten Integrators (I 1) zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Frequenz (f _w ) zur Überlagerung auf die einen vorgegebenen Verzögerungswert bildende Gasspeicherkapazität eines im Abgaskanalsystem der Brennkraftmaschine angeordneten Katalysators so abgestimmt ist, daß dieser mittelwertbildend auf die Abgaszusammensetzung einwirkt.

7. Einrichtung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine mit mindestens zwei im Abgaskanalsystem angeordneten Abgassonden (g-Sonden) von einer Gemischaufbereitungsanlage zugeführten Betriebsgemischs, wobei von den Ausgangssignalen der Abgassonden abgeleitete Signale zur Bildung eines Regelsignals zur Korrektur des Ist-Werts des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses vom Steuergerät der Gemischaufbereitungsanlage gemeinsam ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abgassonde (S 1, S 2) ein Integrator (I 1, I 2) nachgeschaltet ist, wobei der der einer Abgassonde (S 2) nachgeschaltete erste Integrator (I 1) so ausgebildet und angesteuert ist, daß sein Ausgangssignal dann in eine vorgegebene Richtung regelt, wenn beide Abgassonden qualitativ gleiche Abgaszusammensetzung (Sauerstoffmangel/ Sauerstoffüberschuß) anzeigen, und dann konstant bleibt, wenn qualitativ ungleiche Abgaszusammensetzung angezeigt wird, daß der der anderen Abgassonde (S 1) nachgeschaltete zweite Integrator (I 2) dann aufwärts integriert, wenn die beiden Sauerstoffsonden qualitativ ungleiche Abgaszusammensetzung anzeigen, und dann abwärts integriert, wenn qualitativ gleiche Abgaszusammensetzung angezeigt wird, und daß dem zweiten Integrator (I 2) ein Schalter (W) nachgeschaltet ist, der das Ausgangssignal (X 2) dieses Integrators mit vorgegebener Frequenz (f _w ) dem Ausgangssignal (X 1) des ersten Integrators (I 1) überlagert, wobei das aus dieser Überlagerung entstandene Signal (X 4) als Regelsignal dem im Steuergerät (1) der Gemischaufbereitungsanlage vorberechneten Signal für die Bemessung der Kraftstoffmenge überlagert wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrationsgeschwindigkeit der Integratoren (I 1, I 2) drehzahlproportional ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Integratoren als Zähler (C 1, C 2) ausgebildet sind, deren Zähleingängen (E 2, E 2′) drehzahlproportionale Zählfrequenzen (a 1, a 2) zugeführt sind, wobei die Zählrichtung des einen, ersten Integrators (I 1) bestimmt ist durch das Ausgangssignal einer λ-Sonde (S 2) und die Zählrichtung des zweiten Integrators (I 2) sich bestimmt aus dem Ausgangssignal einer Gatterschaltung (G 1), der eingangsseitig beide Sondensignale zugeführt sind.

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale von den λ-Sonden (S 1, S 2) nachgeschalteten Komparatoren (K 2, K 1) einem exklusiven ODER-Gatter (G 1) zugeführt sind, dessen Ausgang mit dem Zählrichtungseingang (E 1′) des den zweiten Integrator (I 2) bildenden Zählers (C 2) verbunden ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zähler (C 1, C 2) über Stoppeingänge (E 3, E 3′) verfügen, denen die Zählvorgänge unterbrechende Signale dann zugeführt sind, wenn beim ersten Zähler (C 1) die Ausgangssignale der λ-Sonden unterschiedlich und wenn beim zweiten Zähler (C 2) ein vorgegebener Grenzwert erreicht ist.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbrechung des Zählvorgangs des zweiten Zählers (C 2) ein Komparator (K 3) vorgesehen ist, der bei Erreichen des vorgegebenen Grenzwerts den Zählvorgang unterbricht.

13. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer drehzahlproportionalen Zählfrequenz eine dem Verteiler (11) der Brennkraftmaschine nachgeschaltete Impulsformerstufe (12) vorgesehen ist, deren Ausgangsfrequenz (f _z ) über gegebenenfalls unterschiedliche Frequenzbildungsstufen (13 a, 13 b) zur Erzeugung der Zählfrequenz (a 1, a 2) den Zählern (C 1, C 2) zugeführt ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsformerstufe (12) eine Frequenzteilerstufe (15) zur Erzeugung einer Schaltfrequenz (f _w ) nachgeschaltet ist, die dem dem zweiten Integrator (I 2) nachgeschalteten Wechselschalter (W) zu dessen Umschaltung zugeführt ist.

15. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das sich zwischen einem Nullwert und dem veränderbaren Ausgangssignal (X 2) des zweiten Integrators (I 2) mit drehzahlproportionaler Frequenz ändernde Ausgangssignal (X 3) des Umschalters (W) einer Addierstufe (10) zugeführt ist, deren anderem Eingang das Ausgangssignal des ersten Integrators (I 1) zugeführt ist.