DE2720827A1

DE2720827A1 - Elektronisches regelsystem fuer das luft-kraftstoff-gemisch

Info

Publication number: DE2720827A1
Application number: DE19772720827
Authority: DE
Inventors: Masaharu Asano
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1977-12-08
Also published as: JPS52135924A; JPS577296B2; CA1109546A; US4208990A

Description

PAT EtJVANWÄLTE

A. GRUNECKER

OWU-INO

H. KINKELDEY

□R-Να

W. STOCKMAIR OR-MO. - *·* W-Ai-TECH

K. SCHUMANN

oh rei wir. · 0*1. rwv* P. H. JAKOB

G. BEZOLD

DR f«NAT-OWL-OO*

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANS TRASS«

P 11628

9. Mai 1977

Nissan Motor Company, Limited

No. 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Gemisch

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Gemisch mit geschlossenem Regelkreis zur Verwendung im Zusammenhang mit einer Verbrennungskraftmaschine bzw. einem Verbrennungsmotor und insbesondere ein System, um die Arbeitsweise des System unter Beachtung der Auspuffgastemperatur richtig und zuverlässig auszulösen bzw. einzuregeln.

Es wurden bereits verschiedene Systeme vorgeschlagen, um einem Verbrennungsmotor eine optimale Luft-Kraftstoff-Hi-

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TELEFON (ΟβΟ) Telex oe-aeseo TELEQRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

schung entsprechend der Motorbetriebsweise zuzuführen. Eines dieser Systeme verwendet ein elektronisches Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis, welches im Zusammenhang mit einer abgefühlten Konzentration einer Gaskomponente in den Auspuffgasen des Motors arbeitet.

Bei dem bereits vorgeschlagenen System wird ein Auspuffgasfühler oder -sensor, beispielsweise ein Sauerstoff-Analysator, in einem Auspuffrohr angeordnet, um eine Gaskomponente der von dein Verbrennungsmotor abgegebenen Auspuffgase abzufühlen und ein der abgefühlten Gaskomponente entsprechendes elektrisches Signal zu erzeugen. Mit dem Sensor ist ein Differenzsignalgenerator verbunden, der ein elektrisches Signal erzeugt, welches die Differenz zwischen dem vom Sensor kommenden Signal und einem Bezugssignal wiedergibt. Das Bezugssig— nal wird vorher unter Beachtung beispielsweise eines optimalen Verhältnisses des dem Motor zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches festgelegt, um den Wirkungsgrad sowohl des Motors als auch der die Auspuffgase von Schadstoffen befreienden Einrichtungen möglichst groß zu machen. Ein sogenannter Proportional-Integral-Regler (PI-Regler) ist mit dem Differenzsignalgenerator verbunden, empfängt dessen Ausgangssignal und erzeugt ein Signal. Ein Impulsgenerator steht mit dem PI-Regler in Verbindung, erhält das Signal des PI-Reglers zugeführt und erzeugt eine auf dem zugeführten Signal beruhende Impulsfolge, wobei die Impulse dann einer Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Einstelleinrichtung, beispielsweise elektromagnetischen Ventilen oder Absperrorganen, zugeleitet werden, um dem Motor ein Luft-Kraftstoff-Gemisch mit einem optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis bereitzustellen.

Bei dem zuvor beschriebenen, bereits vorgeschlagenen Regelsystem tritt jedoch folgende Schwierigkeit auf. Die Ausgangsspannung des Auspuffgas-Sensors ist recht klein, wenn die Auspuffgastemperatur b^ffJjffirXfniii 9^tf wäh^ren<l eines stand!-

ORIGINAL INSPECTED

gen Motorbetriebs mit geringer Drehzahl gering ist. Daher wird bei dem bereits vorgeschlagenen System das Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis außer Punktion gesetzt, bis die Ausgangsspannung des Auspuffgassensors auf einen vorgegebenen Pegel angestiegen ist. Wenn beispielsweise jedoch ein Sauerstoff-Analysator als Auspuffgas-Sensor verwendet wird und das dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch mager ist, dann ist die Ausgangsspannung des Auspuffgas-Sensors trotz der Tatsache, daß die Auspuffgasteicperatur ausreichend hoch ist, klein. Daher kann bei dem bereits vorgeschlagenen Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis keine gute, zuverlässige Einregelung bzw. keine sichere Auslösung erfolgen, weil nicht genau bestimmt werden kann, ob die tatsächlich vorliegende, kleine Ausgangsspannung des Auspuffgas-Sensors auch tatsächlich von der geringen Temperatur des Auspuffgases herrührt oder nicht. Daher wurden bereits einige Vorschläge unterbreitet, um den zuvor beschriebenen Nachteil des bereits vorgeschlagenen Systens zu vermeiden, jedoch keiner dieser Vorschläge hat sich als in der Praxis zufriedenstellend herausgestellt, wie im weiteren noch erläutert werden wird.

Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit geschlossenem Regelkreis zu schaffen, um die zuvor beschriebenen, dem bereits vorgeschlagenen System anhaftenden Nachteile zu vermeiden.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftctoff-Verhältnis mit geschlossenem Regelkreis zu schaffen, welches ein Impulssignal erzeugt, um das einem Verbrennungsmotor zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch fett zu machen, wenn das System aufgrund der kleinen Ausgangsspannung eines Auspuffgas-Sensors au

Wenn ein elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Genisch mit geschlossenem Regelkreis bei kleiner Auspuffgasteiaperatur abgeschaltet ist, wird dem Verbrennungsmotor ein
fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch zv/ischenzeitlich zugeführt,
um das System in der richtigen Weise einzuschalten bzw. einzuregeln.

Die Erfindung, sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile
der Erfindung x^erden nachstehend anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Gleiche Teile sind in den einzelnen Figuren jeweils mit denselben Bezugsseichen versahen. Es zeigen:

Figur 1 schernatisch ein herkömmliches, elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, um das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis des einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft-Kraftstof f-Geinisches einzustellen,

Figur 2 ein Blockschaltbild eines bei dem in Figur Λ dargestellten System verwendeten Schaltungsteils,

Figur 3 ein Diagramm mit der Ausgangs spannung eines Auspuffgassensors in Abhängigkeit eines Luft-Kraftstoff-Gemisches,

Figur 4- eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

Figuren ^a bis 5f jeweils eine Schwingungsform von Signalen, die an Schaltungcpunkton der in Figur 4- dargestellten Schaltung auftreten und

Figur 6 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

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Figur 1 zeigt zunächst schematisch ein Blockschaltbild eines herkömmlichen elektronischen Regelsystems mit geschlossenem Regelkreis, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht. Der Zweck dieses in Figur 1 dargestellten Systems besteht darin, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-Kraftstoff-Gemisches elektrisch zu regeln, welches einem Verbrennungsmotor 6 über einen (nicht mit einen Bezugszeichen versehenen) Vergaser zugeführt wird. Ein Auspuffgas-Sensor 2, beispielsweise ein Sauerstoff-, CO-, HG-, IiO - oder CO~-Analysator ist in einem Auspuffrohr 4 angeordnet und führt die Konzentration einer Gaskomponente in den Auspuffgasen ab. Vom Auspuffgas-Sensor 2 gelangt ein elektrisches Signal zu einer Regeleinheit 4, in der das Signal mit einem Bezugssignal verglichen wire!, um ein die Differenz zwischen diesen Signalen wiedergebendes Signal zu erzoiigcTi. Die Grölio dos Bezugscißnals wird vorher im Hinblick auf ein optimales Luft-Kraftstoff-Verhältnis dox· den Motor 6 zugeführten Luft-Kraftstoffriischung festgelegt, um den Wirkungsgrad eines katalytinchen Umsetzers 8 möglichst groß zu machen. Die Regel einheit 10 orzougt dann ein Befehlssignal oder, mit anderen Worten ausgedrückt, eine Folge von Befehlsimpulsen auf der Grundlage des das optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis Wiedergeben des Signals. Das Befehlssignal wird dann dazu verwendet, zwei elektromagnetische Ventile 14 und 16 zu steuern. Die Regeleinheit 10 wird anhand von Figur 2 im weiteren noch ausführlicher beschrieben.

Das elektromagnetische Ventil 14 befindet sich in einer Luftleitung 18, die mit ihren einen Ende in einer Lufteinlaßkar:- mer bzw. einer Nebenluftkammer 22 endet, um die in die llenenluftkanmer 22 einströmende Luftmenge in Abhängig^^eik 3-^{er V0T1} der Regfileirihcit 10 bereitgestellten Befehlsimpulse zu steuern. Die Nebenluftkammer ist mit einer KraftsfcofflsLtung 2S verbunden, um Luft mit dem von einem Schwimmergehäuse 30 bereitgestellten Kraftstoff zu vermischen, so daß das Luft-Kraftstoff-Gemisch über eine Ausström- (oder Haupt-) düse $2 in ein Hinch-

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rohr 34 gelangt. Das andere elektromagnetische Ventil 16 befindet sich in einer weiteren Luftleitung 20, die in einer weiteren Lufteinlaßkanmer bzw. Kebenluftkammer 24 endet, um die in die Nebenluftkamiaer 24 einströmende Luftmenge in Abhängigkeit der von der Regeleinheit 10 bereitgestellten Befehlsimpulse zu steuern. Die ITebenluftkaaaer 24 steht mit der Kraftstoffleitung 26 über eine Kraftstoffabzweigleitung 27 in Verbindung, um die Luft mit dem vom Schwimaergehäuse 30 kommenden Kraftstoff zu vermischen, wobei dann das Luft-Kraftstoff-Genisch über eine in der Nähe einer Drosselklappe 40 liegende Leerlauf- oder Langsamlauf-Düse 36 in die Ansaugleitung 33 gelangt. Wie in Eigur 1 dargestellt ist, befindet sich der katalytisch^ Umsetzer 8 im Auspuffrohr 4 in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Auspuffgas-Sensor 2. V/enn beispielsweise ein katalytischer Dreiwege-Konverter verwendet wird, ist das elektronische Regelsystem so ausgebildet, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches etwa auf das stöchiometrische Verhältnis eingestellt wird. Und zwar deshalb, v/eil der katalytische Dreiwege-Umsetzer gleichzeitig und mit hohem Wirkungsgrad Stickstoffoxide (NO ), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (KC) nur dann reduzieren kann, wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf etwa das stöchiometrische Verhältnis eingestellt ist. Andererseits ist auch klar, daß dann, wenn ein anderer katalytischer Umsetzer, beispielsvreise ein oxidierender oder deoxidierender Umsetzer verwendet wird, das Einstellen eines Luft-Kraftstoff-Gemisch-Verhältnisses von Fall zu Fall, welches sich von dem zuvor beschriebenen Einstellen unterscheidet, erforderlich wird, um die giftige Komponente oder die giftigen Komponenten wirksam zu verringern.

In Figur 2 vrerden Einzelheiten der Regeleinheit 10 schematisch wiedergegeben. Das vom Auspuffgas-Sensor 2 kommende Signal gelangt zu einer Differenzfeststellstufe 42 der Re-

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geleinheit ΊΟ. Diese Stufe vergleicht das angelegte Signal mit einem Bezugssignal und stellt ein die Differenz zwischen diesen Signal wiedergebendes Signal bereit. Das Ausgangssignal der Differenzfeststellstufe 4-2 gelangt dann zu zv/ei Schaltungsstufen, nämlich zu einer Proportional stuf e 4-4- und einer Integrationsstufe 4-6. Die Proportionalstufo 4-4-dient bekanntermaßen dazu, die Sinregel- bzw. Einschwingeigenschaften des Systems zu verbessern und die Integrationsstufe 4-6 dient dazu, die Arbeitsweise des Systems zu stabilisieren und ein integriertes Signal zu erzeugen, welches bei der Erzeugung der Befehlsimpulse in einem Impulsgenerator 50 verwendet wird. Die von der Stufe 4-4- und von der Stufe 4-6 bereitgestellten Signale gelangen dann zu einer Addierstufe 4-8, in der die beiden Signale addiert werden. Das von der Addierstufe 48 erzeugte Signal wird dann dem Impulsgenerator 50 zugeleitet, dem weiterhin ein von einem Zittersignalgenerator 5'° ein Zittersignal angelegt wird. Das in Form von Impulsen, vorliegende Steuersignal wird den Ventilen 14 und 16 zugeleitet, die dadurch "ein^M- und "aus"-gesteuert werden.

In den Figuren 1 und 2 ist das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem im Zusammenhang mit einem Vergaser dargestellt. Dieses System kann jedoch auch im Zusammenhang mit einem Kraftstoffeinspritzgerät verwendet werden.

Wenn bei dem zuvor beschriebenen, herkömmlichen Luft-Kraftntoff-Verhältnis-Regelsystem die Temperatur der Auspuffgase gering ist, ist die Ausgangsspannung des Auspuffgas-Sensors recht klein, wodurch die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelung nicht zufriedenstellend vorgenommen werden kann. Daher wird der Betrieb des Systems unterbunden, bis das Maximum oder der Mittelwert der Ausgangsspannung des Auspuffgas-Sensors auf einen vorgegebenen Wert angestiegen ist.

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Venn bei dem zuvor beschriebenen, herkömmlichen Regelsystem ein (^-Sensor als Auspuffgas-Sensor verwendet wird und die Temperatur des Auspuffgases unterhalb etwa A-OO⁰C liegt, ist die Ausgangsspannung des Sensors so gering, daß diese Spannung aufgrund des kleinen Spannungswertes nicht als Eingangsspannung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Hegelsystem verwendet werden kann.

Wie Figur 3 zeigt, ändert sich die Ausgangsspannung des Op-Sensors plötzlich sehr stark in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses (λ= 1). Wenn das dem Motor zugeführte Luft-Kraftstoff-Gemisch daher geringer ist als das stöchiometrische Verhältnis, ist .die Ausgangsspannung des Sensors auch dann recht gering, wenn die Temperatur der Auspuffgase groß ist. Das bedeutet, daß das System nicht richtig und zuverlässig zu arbeiten beginnt, weil es ihm unmöglich ist, festzustellen, ob die niedere Ausgangsspannung des Auspuffgas-Sensors von der geringen Temperatur der Auspuffgase herrührt oder nicht. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, wird herköiriialicherweise ein fettes Luft-Kraft stoff-Gemisch bewußt und ständig zugeleitet, während das Regelsystem nicht arbeitet. Jedoch war es recht schwierig, den Motor sicher und zuverlässig während des nicht wirkenden Regelsystems mit einem vorgegebenen, fetten Luft-Kraftstoff-Gemisch aufgrund der streuenden Eigenschaften, Kennlinien und Kennwerte der im Zusaminenhari.-ς mit dem Regelsystem verwendeten Elemente zu versorgen. Beispielsweise v/eisen die Auspuffgas-Sensoren bei elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen jeweils eine Streuung von etwa + 5 % bezüglich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf und die Regeleinheiten und die Einspritzventile weisen jeweilo Streuungen von + 2 % bzw. + 3 % auf. Daher beträgt die Ge samt streuung oder Gesamtabvreichung jedes der Kraftstoffeinspritzsy.'-.iteins bis zu etwa + 10 ^c/> hinsicntlich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis daher

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während des nicht arbeitenden Hegelsystems auf einem vorgegebenen Pegel festgehalten wird, im Falle daß das Luft-Kraftstoif-Gemisch, dessen Luft-Kraftstoff-Verhältnis um 10 % fetter als der festgehaltene V/ert ist, dein Motor bereitgestellt werden sollte, um das Regelsystem auszulösen, dann besteht im Hinblick auf die gesamte Streuung die nicht gewollte Möglichkeit, daß der Motor praktisch ein Luft-Kraftstoff -Gemisch zugeführt erhält, welches um 20 % fetter ist als es durch den festgehaltenen V/ert vorgegeben war..

Die vorliegende Erfindung dient daher dem Zweck, diesen den herkömmlichen Systemen anhaftenden Nachteil zu vermeiden.

Nachfolgend werden die Figuren 4 bis 5-f beschrieben. Figur zeigt ein erstes bevorzugtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel und die Figuren 5a bis 5f zeigen Schwingungsfornan der Signale, die an verschiedenen Schaltungspunkten der in Figur 4 dargestellten Schaltung auftreten. Diese verschiedenen Schaltungspunkte sind mit den Bezugszeichen "a'^!-"f" versehen.

Der /Vaspuffgas-Sensor 2 (vgl. die Figuren Λ und 2) ist mit einem Operationsverstärker 72 einer Differenzfeststeilstufe 42', die der Stufe 42 in Figur 2 entspricht, über einen Eingang 70 verbunden. Das am Eingang 70 anliegende Signal wird im Verstärker 72 verstärkt und dann einer Kittelungsschaltung zugeführt, die aus einem Widerstand 7^ und einem Kondensator 76 besteht. Dabei wird die Größe das Signals genittelt und das Signal mit dem gemittelten V/ert gelangt dann als Bezugssignal über einen Widerstand 86 an den invertierenden Eingang 84a eines Operationsverstärkers 3-"-. Der Verbinciunr-jspunkt 75 zwischen dem Widerstand 74 und dem Kondensator 76 ist mit der Kathode einer Diode 78 verbunden und die Anode der Diode 73 steht mit einen Verbindungspunkt 81 eines aus den Widerständen 80 und 82 bestehenden Spannungsteilers in Verbindung, an de:n eine vorgegebene Spannung V anliegt, um am

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Verbindungspunkt 81 eine Spannung V,. bereitzustellen. Die am invertierenden Eingang 84a anliegende Spannung fällt also nicht unter die Spannung Y^ ab. Die am Schaltungspunkt 75 anliegende Spannung wird wie gesagt als Bezugswert für einen Differenzverstärker 84 verwendet, der aus dem Operationsverstärker 84 und den Widerständen 86 und 88 besteht. Der nicht invertierende Eingang 84b des Verstärkers 84 ist, wie dargestellt, direkt mit dem (kein Bezugszeichen aufweisenden) Ausgang des Verstärkers 72 verbunden. An den Eingängen 84a und 84b des Verstärkers 84 liegen also zwei Signale an und der Verstärker 84 erzeugt ein Signal, das der Differenz zwischen den Werten der ihm anliegenden Signale entspricht. Die Mittelungsschaltung, die aus dem Widerstand 7^ und dem Kondensator 75 besteht, kompensiert Änderungen oder Schwankungen der Ausgangskennlinie oder der Ausgangskennwerte des Auspuff— gassensors 2, die aufgrund von Temperaturänderungen des Auspuffgases und/oder aufgrund von sich während der Zeit ergebenden Änderungen auftreten.

Das vom Verstärker 84 bereitgestellte, die Differenz wiedergebende Signal, gelangt an die Anode einer Diode 92 eines Diskriminators 90 und wird dann mit den Widerständen 9^ und 93 und einem Kondensator 96 geglättet. Das geglättete Signal gelangt dann an den nicht invertierenden Eingang 100a eines Operationsverstärkers 100, der als Vergleicher dient. Hier wird das geglättete Signal mit einer am invertierenden Eingang 100b anliegenden Spannung V verglichen. Der Vergleicher 100 erzeugt am Schaltungspunkt "a" ein Signal, das einen hohen Signalpegel aufweist,, wenn der am Eingang 100a des Vergleichers 100 anliegende Signalwert größer als die Spannung V ist. Dapjegen weist das Signal am Schaltungspunkt ''a'' einen niederen Signalwert auf, wenn das am Eingang 100a anliegande Signal kleiner als die Spannung V ist. Figur 5a zeigt die Schv/ingungsforiE des am Schaltungspunkt "a" auftretenden Signal:;. Der (nicht mit einem Bezugszeichen versehene) Ausgang de: Veiv'.'leichers 1OvO is»4 vm-t eini»n jeeijneten Schalter 102

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einer Integrierst! e 110 verbunden. Der Schalter 102 wird in Abhängigkeit von den hohen und niederen Signalwerten des von Vergleicher 100 bereitgestellten Signals in den nicht leitenden und den leitenden Zustand versetzt. Oder ausführlicher ausgedrückt: wenn das vom Auspuffgas-Sensor 2 abgegebene Signal einen so geringen Wert aufweist, daß die am nicht invertierenden Eingang 100a anliegende Signalgröße kleiner als dio Spannung V ist, dann wird der Schalter 102 in den leitenden Zustand versetzt, so daß die Integrierstufe unwirksam wird. Wenn das vom Auspuffgas-Sensor 2 kommende Signal dagegen einen so hohen Signalxvert aufweist, daß die am nicht invertiex>enden Einp₃-ang 100a anliegende Signalgröße größer als die Spannung V ist, wird der Schalter 102 in den nicht leitenden Zustand versetzt, so daß die Integriers+ufe 110 das vom Operationsverstärker 84- kommende Signal integriert. Die Arbeitsweise der Integrierstufe110 wird nach der Beschreibung des Impulsgenerators 120 noch genauer erläutert.

Das vom Vergleicher 100 bereitgestellte Signal gelangt an die Steuerelektrode eines Transistors 122 des Impulsgenerators 120. Der Transistor 122 wird je nachdem, ob das Signal einen hohen oder einen niederen Signal\^ert aufweist, in den leitenden bzw. in den nicht leitenden Zustand versetzt. Venn der Transistor 122 leitend ist, erzeugt der Signalgenerator 120 keine Impulsfolge. Das heißt, daß dann, wenn die Auspuffgastemperatur sov;eit ansteigt, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regelsystem richtig arbeitet, es nicht länger erforderlich ist, daß der Impulsgenerator 120 Impulse bereitstellt. V/'mn der Transistor 122 dagegen nicht leitet, wird ein Kondensator 124- aufgeladen und mittels eines Operationsverstärkers 130 und ei on zugehörigen Schaltungselementen entladen, so daß eine Signalschwingungsform entsteht, wie sie in Figur 5° dargestellt ist. Die Auf ladezeitkonstante ist durch den Widerstandsnest eines Widerstands 126 und die Kapazität des Konden-

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sators 124 und die Entlade-Zeitkonstante ist durch die Widerstandsv/erte der Widerstände 128 und 126 und die Kapazität des Kondensators 124 vorgegeben. Der Zeitraum T1 in Figur 5t> wird durch die Widerstandswerte der Widerstände 132 und 134, eine am Anschluß 135 anliegende Gleichspannung VV und die zuvor genannte Entlade-Zeitkonstante festgelegt. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 130 weist, wie Figur 5c zeigt, einen höheren und einen niederen Signalwert auf. Daher besitzt das am Schaltungspunkt 137 auftretende Signal eine in Figur 5d dargestellte Schwingungsfonn. Die Widerstände und 138 dienen dazu, den zuvor genannten Festhaltepegel einzustellen, der dazu herangezogen wird, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis bei nicht arbeitendem Regelsystem festzulegen.

Nachfolgend soll die Integrierstufe 110 beschrieben werden. Wenn der Schalter 102 in Abhängigkeit des kleineren Signalwertes des von Diskriminator 90 bereitgestellten Signals in den leitenden Zustand gebracht wird, so weist ein vom Operationsverstärker 108 bereitgestelltes Signal eine konstante Spannung V auf, die dem Verstärker 108 über den nicht invertierenden Eingang 10Sb bereitgestellt wird. Diese konstante Spannung V ist in Figur 5e dargestellt. Wie zuvor beschrieben, erzeugt der Impulsgenerator 120 die in Figur 5d dargestellten Impulse, wenn der Diskriminator 90 ein Signal mit nioderrm Sigr.alv;ert bereitstellt. Der höhere am Schaltungspuukt "d" anliegende Signalwert wird zuvor gleich einer Spannung V„ gemacht, die dem nicht invertierenden Eingang 142b eines Operationsverstärkers 142 einer Addierstufe 140 angelegt wird. Daher weist das vom Verstärker 142 bereitgestellte oder am Schal bur.gspurV.t "f anliegende Signal einer: nieleren Spannungswert V_c (den Festhaltewert, = ^R

^R146 au.C, wenn der Signal wert am Schal tang ε pur? kt "d" ein höherer Wert V^ ist. Dagegen nira.it dieses Signal einen höheren Wert

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Ai

λ lip,
V₀ (= V + Tj—^:— V.) an, wenn das Signal am Schaltungspunkt

'- ^c ^Ά*ι·.ΐ\. '
"d" einen ni ekleren Signal wert besitzt. R^ ^, ^45 ^un<3- ^R148

bezeichnen die Widerstandswerte der Widerstände 144, 146 bzw. 148. Offensichtlich ist V₂ um ^148y größer als V ,

so daß der Kegelvorgang bzw. der Regelbetrieb des Systems sicher und zuverlässig ausgelöst wird, wenn diese Spannungsdifferenz das Luft-Kraftstoff-Verhältnis um etwa 10 % fetter als die Spannung V macht. Die aa Schaltungspunkt "f" auftretende Schwingungsforia ist in Figur ^f dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sollten die Zeiträume T1 und ?2 in den Figuren 5b bis 5f so festgelegt sein, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht zu fett wird, uia die Funktions- und Arbeitsweise des katalytischen Umsetzers nicht zu stören. Wenn das Verhältnis von TI zu T2 etwa 1/6 beträgt, ist die Abweichung dos Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von den durch die Spannung V festgelegter. Verhältnis geringer als etv/a 2 %. Diese Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beeinflußt die Arbeitsweise und die Eigenschaft des katalytischem Umsetzers nicht nachteilig und es treten keine Ausfälle und kein Fehlverhalten bei nicht arbeitender Segelung auf.

Figur 6 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsforra der Erfindung. Kurz gesagt, besteht der Unterschied dieser zweiten bevorzugten Ausführungsfο im gegenüber der ersben Ausführungsform darin, daß der Impulsgenerator 120 immer Impulsfolgen erzeugt und der Diskriminator 90 das Anlegen der vom Impulsgenerator 120 bereitgestellten Impulse an die Addierstufe 120 steuert. Daher ist, wie Figur 6 zeigt, der in Figur 4 verwendete Transistor 122 weggelassen und der Schalter 102 von Figur 4 ist derart abgeändert, daß Impulse vom Impulsgenerator 120 dann zur Addierstufe 140 gelangen, wenn die Impulse des am nicht invertierenden Eingang 100a anliegenden Signals kleiner als die Spannung V ist. Der übrige Schaltungsaufbau von Figur 6 unterscheidet sich nicht von der in Figur 4 dar-

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gestellten Schaltung, so daß die Schaltung gemäß Figur 6 hier nicht noch weiter erläutert werden muß.

Bei der ersten und zweiten Ausführungsforin wird das vom Auspuffgas-Sensor ? kommende Signal signalgrößenmäßig in der Differenzfeststellstufe 42' gemittelt. Die Differenzfeststellstufe 42' kann aber auch so abgewandelt werden, daß der Operationsverstärker 84 den größten Wert in einem Signalzyklus des vom Sensor 2 kommenden Signals, oder einen konstanten Wert zugeführt erhält.

Wenn also bei kleinen Auspuffgas-Temperaturen das Regelsystem unwirkcam gemacht wird, wird fettes Luft-Kraft stoff-Gemisch erfin-i.v.ngsj;emäß diskontinuierlich dem Motor bereitgestellt, um die Betriebsweise des Regelsystems richtig und in geeigneter '..'eise auszulösen.

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Patentansprüche

1,) Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit geschlossenem Regelkreis, um einem Verbrennungsmotor ein optimales Luft-Kraftstoffgemisch bereitzustellen, gekennzeichnet durch eine mit dem Motor (6) in Verbindung stehende Luft-Kraftstoffgemisch-Zufuhreinrichtung, einen Auspuffgas-Sensor (2), der in einem vom Motor (6) ausgehenden Auspuffrohr (4) angeordnet ist, die Konzentration einer Gaskomponente in den Auspuffgasen abführt und ein dementsprechendes Signal erzeugt, einen mit dem Auspuffgas-Sensor (2) verbundenen Differenzsignalgenerator (42, 4-2'), der das Ausgangssignal des Auspuffgas-Sensors (2) zugeführt erhält und ein Signal erzeugt, welches die Differenz zwischen der Signalgröße des vom Auspuffgas-Sensor (2) bereitgestellten Signals und eines Bezugswertes darstellt, eine mit dem Differenzsignalgenerator (42, 42') verbundene Integrierstufe (46), die das vom Differenzsignalgenerator (42, 42') kommende Signal zugeführt erhält und dieses integriert, einen Regelsignalgenerator (50), der mit der Integrier-

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stufe (46) verbunden ist, ihr Ausgangssignal zugeführt erhält und ein in Abhängigkeit vom anliegenden Ausgangssignal der Integrierstufe (46) ein Regelsignal erzeugt, eine in der Luft-Kraftstöffgemisch-Zufuhreinrichtung vorgesehene Steuervorrichtung (14, 16), die mit dem Regelsignalgenerator (50) verbunden ist, das Regelsignal zugeführt erhält und in Abhängigkeit davon das Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines dein Motor (6) zugeführten Luft-Kraftstoff geraisches regelt, eine zwischen der Integrierstufe (46) und dem Regelsignalgenerator (50) angeordnete Addierstufe (4S) und eine Schaltungsstufe (44), die den Einregel-Vorgang des System steuert, nit dem Differenzsignalgenerator (42), der Integrierstufe (46) und der Addierstufe (48) verbunden ist und nur dann, wenn das System im Einregel-Zustand arbeitet, der Addierstufe (43) zeitweilig ein Impulssignal bereitstellt, um die Steuervorrichtung (14, 16) derart zu betätigen, daß dein Motor (6) nur ein fettes Luft-Kraftstoffgemisch zugeführt wird.

2. Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert ein gemittelter Wert des vom Auspuffgas-Sensors (2) kommenden Signals ist.

3. Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugswert der größte Wert in einem Zyklus des vom Auspuffgas-Sensors (2) bereitgestellten Signales ist.

4. Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Schal tungs stuf e (44) folgende Schaltrungsteile aufweist: einen mit dem Differenzsignalgenerator (42, 42') in Verbindung stehenden Diskriminator (90), der das

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Ausgangssignal des Differenzsignalgenerators (42, 42') zugeführt erhält und zwischen einem höheren und einem niederen Wert des empfangenen Signals bezüglich eines vorgegebenen Wertes unterscheidet, ein erstes Signal, welches wiedergibt, daß das empfangene Signal einen höheren Wert aufweist, und ein zweites Signal erzeugt, wenn das empfangene Signal während eines vorgegebenen Zeitraumes den kleineren Wert beibehält, wobei das zweite Signal den Signalwert des empfangenen Signals wiedergibt, wenn es den kleineren Wert aufweist, und ein mit der Integrierstufe (110) verbundenes Schaltungsteil (102) aufweist, um den Integrationsvorgang der Integrierstufe (110) in Abhängigkeit des zweiten Signales abzuschalten, sowie einen mit dem Diskriminator (90) und der Addierstufe (140) verbundenen Impulsgenerator (120), dem das erste und zweite Signal des Diskriminators (90) zugeleitet wird und der das Impulssignal nur bei Empfang des zweiten Signals erzeugt und dieses Impulssignal der Addierstufe (140) bereitstellt (Figur 4 und 6).

5· Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (90) eine Glättungsschaltung (94, 96, 98), die mit dem Differenzsignalgenerator (42, 42') verbunden ist, das Ausgangssignal desselben zugeführt erhält und dieses glättet, sowie eine Vergleicherstufe (100) aufweist, die zwischen der Glättungsschaltung (94, 96, 98) und dem Impulsgenerator (120) liegt, das geglättete Signal empfängt, es mit dem vorgegebenen Wert

(V ) vergleicht und daraus das erste und zweite Signal ers

zeugt.

6. Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (120) folgende Schal-

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tungsteile aufweist: einen Transistor (122), dessen Steuerelektrode mit dem Diskriminator (90) und eine der gesteuerten Elektroden mit Masse verbunden ist, und der in Abhängigkeit des ersten bzw. zweiten Signals in den leitenden bzw. nicht leitenden Zustand versetzt wird, eine Integrierschaltung mit einem Kondensator (124) und einem Widerstand (126), sowie einer aus einer Diode und einem Widerstand (128) bestehenden Reihenschaltung, wobei die Kathode der Diode mit dem letztgenannten Widerstand (128) und die Anode der Diode mit einem Schaltungspunkt (b) zwischen dem Kondensator (124) und dem erstgenannten Widerstand (126) und die andere gesteuerte Elektrode des Transistors (122) ebenfalls mit dem Schaltungspunkt (b) verbunden ist, einen Operationsverstärker (130), dessen invertierender Eingang mit dem Schaltungspunkt (b) und dessen nicht invertierender Eingang über einen V/iderstand (132) mit einer eine vorgegebene Gleichspannung bereitstellenden Versorgungsquelle, und dessen Ausgang mit dem nicht invertierenden Eingang über einen Widerstand (134) und weiterhin mit Masse über zv/ei Widerstände (136, 137) verbunden ist, die zwischen sich einen Verbindungspunkt (d) bilden, der mit der Addierstufe (140) in Verbindung steht (Figur 4 und 6).

Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsstufe (44) folgende Schaltungsteile aufweist: einen mit dem Differenzsignalgenerator (42¹) verbundenen Diskriminator (90), der ein Signal vom Differenz,-signalgenerator (42¹) zugeführt erhält und zwischen einem höheren und einem niederen Wert des empfangenen Signals bezüglich eines vorgegebenen Werts (V ) unterscheidet, ein erstes Signal, welches wiedergibt, daß der Wert des empfangenen Signals der höhere Wert ist, und ein zweites Sifcnal erzeugt, wenn das empfangene Signal während eines vorgegebenen Zeitraumes den niederen Signalwert beibehält, wo-

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bei das zv/eite Signal den Signalwert des empfangenen Signals, wenn es den kleineren Signalwert aufweist, wiedergibt, und ein Schaltungsteil (102) aufweist, welches mit der Integrierstufe (110) verbunden ist und den Integrationsvorgang der Integrierstufe (110) in Abhängigkeit des zweiten Signals unterbricht, sowie einen Impulsgenerator (120), der über einen Schalter (102*) mit der Addierstufe (140) in Verbindung steht und immer das Impulssignal erzeugt (Figur 6).

8. Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (120) eine Integrierschaltung mit einem Kondensator (124), zwei Widerständen (126, 128) und einer Diode, wobei der Kondensator (124) und einer (126) der beiden Widerstände (126, 128) in Reihe liegen und der andere Widerstand (128) sowie die Diode in Reihe und parallel zu dem einen (126) der beiden Widerstände (126, 128) liegen, sowie einen Operationsverstärker (130) aufweist, dessen invertierender Eingang mit dem Kondensator (124) und dessen nicht invertierender Eingang über einen Widerstand (133) mit einer eine vorgegebene Gleichspannung bereitstellenden Versorgungsquelle verbunden ist, dessen Ausgang (127) mit dem nicht invertierenden Eingang über einen Widerstand (13²O und weiterhin mit Masse über zwei Widerstände (13&» 137) in Verbindung stehen, die zwischen sich einen Verbindungspunkt (d) bilden, der mit der Addierstufe (140) über den Schalter (102¹) verbunden ist, welcher in Abhängigkeit des zweiten Signals in den leitenden Zustand versetzt wird (Figur 6).

9- Elektronisches Regelsystem für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Impulsabstand und Impulsbreite im Impulssignal etwa 7:1 ist.

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