DE2720837A1

DE2720837A1 - Vorrichtung zur abtastung der auspuffgastemperatur

Info

Publication number: DE2720837A1
Application number: DE19772720837
Authority: DE
Inventors: Masaharu Asano; Tadashi Nagai; Sadao Takase
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-05-09
Publication date: 1977-11-24
Also published as: US4132193A; CA1105115A; JPS52135925A

Description

PATo r JTAN WALTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER D-8000 München 22 D-4C00 Bielefeld Triftstraße 4 Q» Slekerwall 7

PG 23-77024

^St/^Hb S. Ma/

Nissan Motor Company, Limited 2, Takara-machi, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Vorrichtung zur Abtastung der Auspuffgastemperatur

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TEH MEER-MÜLLER-STEINMEISTER Nissan

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit der Reduzierung von unerwünschten Bestandteilen in Auspuffgasen einer Brennkraftmaschine, und insbesondere mit einem Abtastsystem zur Abtastung des Punktes, an dem ein Auspuffgas- oder Sauerstoff-Sensor seine Betriebstemperatur erreicht und an dem eine geschlossene Regelung anläuft.

Es ist bekannt, daß die Art und Menge der Substanzen in Auspuffgasen von Brennkraftmaschinen in erheblichem Maße durch das Verhältnis von Luft zu Brennstoff in dem der Maschine zugeführten Gemisch abhängt. Fette Gemische mit überschüssigem Brennstoff führen zur Erzeugung größerer Mengen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid, während magere Gemische mit Luftüberschuß die Erzeugung von größeren Mengen von Stickoxiden bewirken. Es ist weiterhin bekannt, daß Auspuffgase katalytisch zur Reduzierung der Mengen dieser unerwünschten Bestandteile behandelt werden können, wenn die Anteile von Luft und Brennstoff in den Auspuffgasen innerhalb eines engen Bereiches ihres Verhältnisses festgehalten werden. Die katalytische Behandlung von Gasen erfolgt mit Hilfe eines katalytischen Dreifach- oder Dreiwege-Konverters, sofern das dem katalytischen Konverter zugeführte Luft-Brennstoff-Gemisch innerhalb eines engen Bereiches gehalten wird. Dieser betriebsfähige Bereich des Konverters ist jedoch zu schmal, als daß er bei einem herkömmlichen Brennstoffregelsystem mit offener Regelung eingehalten werden könnte, und die Umwandlungs-Wirksamkeit läßt stark bei unerwünschten Auspuffgaszusammensetzungen an beiden Seiten des Arbeitsbereiches des Konverters nach.

Es ist bereits ein Regelsystem mit geschlossener Regelschleife vorgeschlagen worden, durch das die Gase, die dem katalytischen Konverter zugeführt werden, innerhalb eines engen Bereiches durch ein Rückkopplungssignal eines Zirkondioxid-Sensors in den Auspuffgasen gehalten werden. Die Konstruktion

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eines derartigen Steuersystems muß jedoch eine Reihe von Anforderungen erfüllen. Das System muß stabil sein und eine kontinuierliche Kontrolle ermöglichen und darf nicht schwingen. Andererseits muß das System schnell ansprechen und darf nur geringfügig überschießen, so daß das System nur während kurzer Zeiträume außerhalb des eigentlichen Arbeitsbereiches des Konverters läuft.

Der Zirkondioxid-Sensor liefert ein elektrisches Signal, das für die Konzentration von Sauerstoff in den Auspuffgasen repräsentativ ist. Dieser Sensor ist jedoch temperaturabhängig, da seine innere Impedanz außerordentlich hoch ist, wenn die Auspuffgastemperatur niedrig ist, so daß das von dem Sensor gelieferte Ausgangssignal bei Kaltstartbedingungen der Maschine auf einem niedrigen Spannungsniveau bleibt. Unter diesen Umständen ist es wünschenswert, die geschlossene Regelung aufzuheben. Es ist weiterhin wünschenswert, die geschlossene Regelung wieder aufzunehmen, sot aid die Temperatur der Auspuffgase eine Rückkopplungskontrolle ermöglicht.

In der parallelen US-Patentanmeldung 767.133 wird ein Brennstoffregelsystem mit geschlossener Regelschleife vorgeschlagen, bei dem das Ausgangssignal des Auspuffgas-Sensors mit einem Signal verglichen wird, das repräsentativ für das Zeitintegral des Ausgangssignals des Sensors ist und ein Signal erzeugt, das repräsentativ für die Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses im Auspuffsystem von dem Zeitintegral oder dem Mittelwert seines Verhältnisses ist. Eine derartige Zeitintegrierung des Sensorausgangs dient zur Kompensierung der Änderungscharakteristika des Sensors mit der Temperatur und dem Alter. Jedoch sollte dieses Zeitintegralsignal derart festgelegt werden, daß eine Minimum-Spannung einem Wert entspricht, der die Betriebstemperatur des Sensors repräsentiert, so daß unter Kaltstartbedingungen das Zeitintegralsignal nicht zu niedrig wird. Da unter diesen Umständen das Ausgangssignal des Auspuffgas-Sensors etwa mit derselben Geschwindigkeit ansteigt wie das Zeitintegralsignal, bis die geschlossene Brennstoffregelung wirksam wird,

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ist das Ergebnis des Vergleiches zwischen den beiden Eingangs-Veränderlichen unbestimmt, solange sie gleiche Werte einnehmen, obgleich die Betriebstemperatur des Sensors erreicht ist. Daher ist die Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses von seinem Zeitintegral über einen bestimmten Zeitraum unbestimmt, so daß die geschlossene Regelung nicht schnell eingesetzt werden kann.

Bei dem erfindungsgemäßen Brennstoffregelsystem ist ein Αμβ-puffgas-Sensor vorgesehen, der ein Ausgangssignal liefert, das repräsentativ für das Luft-Brennstoff-Verhältnis in dem Auspuffsystem ist. Dieses Signal wird mit seinem Zeitintegralwert verglichen. Wenn der Sensor seinen Betriebstemperaturbereich erreicht, wird das für das Zeitintegral repräsentative Signal vorübergehend verschoben, so daß die Differenz zwischen den Eingangs-Veränderlichen des !Comparators steigt . und ein bestimmtes Ausgangssignal zum Anlassen des Betriebs der geschlossenen Regelung geliefert wird.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht ein schnelles Anlassen des geschlossenen Regelbetriebs, sobald die Sensortemperatür ihren Betriebsbereich erreicht hat. Unerwünschte Auspuffgase werden daher bei Kaltstartbedingungen vermieden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schaltdiagramm einer Ausführungsform der

Erfindung;
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Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ist eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig.1; 35

Fig. 4 ist ein Wellendiagramm zur Erläuterung des Betriebs der Ausführungsform gemäß Fig.1;

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Nissan

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Fig. 5 ist ein Wellendiagranun zur Erläuterung des Betriebs der Ausführungsform der Fig.3.

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Gemäß Fig.1 wird eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Geraisch aus Luft und Brennstoff durch eine geeignete herkömmliche Einrichtung 2 zum Mischen und Dosieren von Luft und Brennstoff (Vergaser oder Brennstoffeinspritzung) versorgt. Die Brennkraftmaschine 1 stößt die verbrauchten Gase durch eine Auspuffleitung 3 aus, die einen katalytischen Konverter 4 einschließt. In dem katalytischen Konverter 4 werden Auspuffgase, die den Konverter durchströmen, einer katalytischen Substanz ausgesetzt, die bei einem geeigneten Luft-Brennstoff-Verhältnis in den Auspuffgasen zugleich die Oxidation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoff und die Reduktion von Stickoxiden fördert. Die Auspuffleitung 3 ist mit einem Sauerstoff-Sensor 5 stromaufwärts des katalytischen Konverters 4 versehen. Der Sauerstoff-Sensor 5 ist vorzugsweise ein Zirkondioxid-Elektrolyt-Sensor, der, wenn er mit den Auspuffgasen der Maschine bei hohen Temperaturen in Berührung kommt, eine Ausgangsspannung erzeugt, die sich merklich ändert, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Auspuffgase über den stöchiometrischen Wert hinweg geändert wird, während sich die minimalen und maximalen Werte des Sensors erheblich mit seiner Temperatur ändern können.

Das Signal des Auspuffgas- oder Sauerstoff-Sensors 5 gelängt an einen Gleichstromverstärker 6, der ein verstärktes Signal des Sauerstoff-Sensors an einen nicht-invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 7 liefert, der einen Vergleich mit einer an den invertierenden Eingang angelegten Vergleichsspannung durchführt. Die Vergleichsspannung wird von einer Mittelwertschaltung zugeführt, die die Xnderungen der Eingangsspannung ausgleicht und ein Zeitintegral der Ausgangsspannung des Sauerstoff-Sensors bildet. Die Mittelwertschaltung besteht aus einem Widerstand R1, der mit einem Gleichstromverstärker 6 verbunden ist, und einem Kondensator C1, der zwischen der Widerstand R1 und Masse liegt und eine integrierte Kondensatorspannung bildet, die dem Zeitintegral des Ausgangssignals des Sauerstoff-Sensors entspricht.

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Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7 ist mit einem Verbindungspunkt 8 über einen Widerstand R2 und im übrigen mit dem Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand Rf verbunden, der einen geeigneten Widerstandswert aufweist, so daß der Operationsverstärker 7 als Komparator arbeitet und ein Ausgangssignal auf einem von zwei bestimmten Werten in Abhängigkeit davon liefert, ob das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 6 über oder unter der Vergleichsspannung liegt, die an seinen invertierenden Eingang gelangt. Der Widerstandswert des Rückkopplungswiderstandes Rf wird ausgewählt unter Berücksichtigung der Betriebscharakteristika der anschließenden Stufe, die Proportional- und Integral-Steuerschaltungen einschließt.

Der Ausgang des Komparators oder Operationsverstärkers 7 ist mit einer Proportional-Steuerschaltung verbunden, die eine Schaltung mit einem normalerweise geschlossenen Ruhe-Relaisschalter S1 und einem Widerstand R3 einschließt. Eine weitere Verbindung besteht mit einer Integral-Steuerschaltung, die Operationsverstärker 10 und 11 umfaßt. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 10 ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 7 über einen Widerstand R4 und mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 10 über einen integrierenden Kondensator C2 verbunden, zu dem ein normalerweise offener Arbeits-Relaisschalter S2 parallel geschaltet ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 10 steht wiederum über einen Widerstand R5 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 11 in Verbindung. Der Operationsverstärker 11 dient zum Umkehren der Polaritat der Eingangsspannung, so daß sein Ausgang in Phase mit dem Ausgang der Proportional-Steuerschaltung liegt. Der Ausgang des Operationsverstärkers 11 ist über einen Widerstand R6 mit einem addierenden Verbindungspunkt 12 eines Summierverstärkers 13 verbunden. Der Verbindungspunkt 12 steht weiterhin mit dem Widerstand R3 der Proportional-Steuerschaltung in Verbindung, so daß das Ausgangssignal des Summierverstärkers 13 eine Summierung der Integrierung und Proportionierung des abgetasteten Sauerstoffgehaltes

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der Auspuffgase darstellt und zur Steuerung der Einrichtung 2 zur Gemischzubereitung und -dosierung verwendet werden kann.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 7 ist weiterhin mit der Basis eines Transistors T1 über eine Schaltung verbunden, die eine Diode D1 und Widerstände R7 und R8 einschließt, die in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungspunkt der Widerstände R7 und R8 ist über einen Kondensator C3 mit Masse verbunden, und die Basis des Transistors T1 steht über einen Kondensator C4 mit Masse in Verbindung, der zu einem Widerstand R9 parallel geschaltet ist. Der Emitter des Transistors T1 ist über einen Widerstand R10 mit Masse verbunden, und der Kollektor des Transistors nimmt eine Spannung Vcc auf. Die Kondensatoren C3 und C4 werden geladen, wenn das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 7 ansteigt und eine Vorspannung für den Transistor T1 liefert. Wenn der Transistor T1 leitend ist, bildet sich eine Spannung VL¹ über den Widerstand R10, der über eine Diode D3 mit dem Verbindungspunkt 8 verbunden ist.

Der tiefere Wert der Spannung an dem Verbindungspunkt 8 wird an eine Spannung VL angeklemmt, die durch die Verbindung zwischen Widerständen R11 und R12 bestimmt wird. Die Spannung VL ist so gewählt, daß sie der Temperatur in der Auspuffleitung entspricht, bei der das Anlaufen eines geschlossenen Regelvorganges gewährleistet ist* Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R11 und R12 ist über eine Diode D4 mit dem Verbindungspunkt 8 verbunden, so daß die Spannung an dem Verbindungspunkt 8 auf der Spannung VL gehalten wird, wenn das Zeitintegral des Ausgangssignals des Sauerstoff-Sensors unter VL liegt.

Die Spannung VL¹ wird auf einen Wert festgelegt, der über der Spannung VL liegt, und sie entspricht der Temperatur in der Auspuffleitung, die eine Aufhebung der geschlossenen Regelung gewährleistet. Wenn sich der Sauerstoff-Sensor in dem betriebsbereiten Temperaturbereich befindet, wird die

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Vergleichsspannung an dem Verbindungspunkt 8 auf den Spannungswert VL¹ von der Spannung VL angehoben, so daß VL¹ einen Schwellenwert zur Abtastung der Aussetzung der geschlossenen Regelung darstellt. Die Aussetzung der geschlossenen Regelung ist angebracht, wenn die Maschine über einen längeren Zeitraum im Leerlauf läuft und bevor die Auspuffgastemperatur unter die Betriebstemperatur des Sensors bzw. den Wert VL¹ abfällt.

Die Spannung am Verbindungspunkt 8 wird ebenfalls an einen oberen Spannungswert angeklemmt, der durch eine Schaltung vorgegeben wird, die in Reihe liegende Widerstände R13 und R14 sowie eine Diode D5, deren Kathode mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R13 und R14 und deren Anode mit dem Verbindungspunkt 8 verbunden ist, einschließt. Die Widerstände R13 und R14 liegen parallel zu einem Kondensator C5, der durch eine Spannung geladen wird, die von dem Ausgang des Gleichstromverstärkers 6 über eine Diode D6 zugeführt wird. Die Spannung an dem Kondensator C5 wird daher gesenkt, und zwar proportional zu dem Verhältnis der Widerstandswerte R13 und R14, so daß die obere Grenzspannung VU an dem Verbindungspunkt der Widerstände R13,R14 festgelegt wird. Wenn die Vergleichsspannung am Verbindungspunkt 8 die Spannung VU überschreitet, leitet die Diode D5 die Vergleichsspannung ab und verhindert, daß sie den oberen Grenzwert VU überschreitet. Daher ändert sich unter normalen Betriebsbedingungen der Spannungswert am Verbindungspunkt 8 zwischen den unteren und oberen Grenzwerten VL¹ und VU.

Der Ausgang des Komparators oder Operationsverstärkers 7 ist weiterhin mit der Basis eines Transistors T2 über eine Schaltung verbunden, die eine Diode D2 und einen Widerstand R15 einschließt. Die Basis des Transistors T2 ist mit Masse über einen Kondensator C6 verbunden, der parallel zu einem Widerstand R16 geschaltet ist. Die durch den Widerstand R15 und den Kondensator C6 gebildete Schaltung ist eine Ladeschaltung mit geringerer Zeitkonstante als die Entladeschaltung, die durch den Widerstand R16 und den Kondensator C6

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gebildet wird. Die Vorspannung des Transistors T2 steigt schlagartig an, wenn die Spannung an dem Kondensator C6 durch den Ladestrom aufgebaut wird, der von dem Operationsverstärker 7 zugeführt wird, und nimmt nach und nach ab, wenn der Ladestrom ausfällt. Der Emitter des Transistors T2 ist mit Masse über in Reihe geschaltete Widerstände R17 und R18 verbunden,und sein Kollektor steht mit der Spannungsquelle in Verbindung. Die Basis eines Transistors T3 steht mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R17, R18 über einen Widerstand R19 in Verbindung. Der Transistor T3 ist mit seinem Kollektor mit der Spannungsquelle über einen Lastwiderstand R20 und mit dem Emitter mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors T3 ist ebenfalls mit Masse über die Wicklung eines Relais S und mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 über eine Differenzierschaltung verbunden, die einen Widerstand R21 und einen Kondensator C7 umfaßt.

Die Transistoren T2 und T3 werden gleichzeitig leitend, wenn der Komparator oder Operationsverstärker 7 seine Ausgangsspannung anhebt.

Wenn der Transistor T3 eingeschaltet wird, geht das Potential an seinem Kollektor auf niedrige Spannung über, so daß das Relais S ausgeschaltet wird. Die Differenzierschaltung R21,C7 differenziert die Spannungsänderung am Kollektor des Transistors T3, wenn er eingeschaltet wird, und liefert eine negative Vorspannung an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7.

Es soll nun zunächst angenommen werden, daß sich die Brennkraftmaschine 1 im Kaltstartbetrieb befindet. Die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Sensors bei Kaltstartbedingungen bleibt niedrig. Die Transistoren T2 und T3 sind ausgeschaltet, so daß die Spannung an dem Kollektor des Transistors T3 hoch ist und das Relais S erregt wird und den Schalter S1 öffnet und den Schalter S2 schließt. Daher werden sowohl das Proportional- als auch das Integral-Signal abgeschaltet

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und die Rückkopplungssteuerung wird unterbrochen. Wenn sich die Maschine erwärmt hat und die Sensorspannung den unteren Grenzwert VL zum Zeitpunkt ti erreicht (durchgezogene Kurve 14 in Fig.4), geht die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 7 schlagartig auf einen Wert über, der zwischen dem hohen und dem niedrigen Wert liegt (Fig.4b). Dieses Ausgangssignal wird durch die Diode D2 hindurchgeführt und lädt den Kondensator C6 auf, so daß die Transistoren T2 und T3 gleichzeitig eingeschaltet werden. Das Relais S wird entregt, so daß die Aufhebung der Rückkopplungskontrolle beendet wird. Zur gleichen Zeit ist der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7 durch die differenzierten Impulse (Fig.4c) negativ vorgespannt, so daß die Spannung an dem invertierenden Eingang sinkt, wie die gestrichelte Kurve 15 zeigt. Als Konsequenz geht der Ausgang des Operationsverstärkers 7 auf hohe Spannung über. Diese hohe Spannung gelangt an die Proportional- und Integral-Steuerschaltungen, so daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend dem hohen Ausgangswert des Operationsverstärkers 7 geändert wird. Dadurch wird wiederum die Sensorspannung gesenkt, wie Fig.4a zeigt. Jedoch ist das Vergleichspotential niedriger als die Sauerstoff-Sensor-Spannung während des Zeitraumes ti bis t2, und der Operationsverstärker 7 bleibt bei hoher Spannung, bis er zum Zeitpunkt t2 von dieser abfällt. Wenn daher die Sensorspannung den unteren Schwellenwert VL erreicht, beginnt augenblicklich die Rückkopplungskontrolle, und zwar auch dann, wenn die Sensorspannung die Tendenz hat, bei derselben Spannung ihres Zeitintegralwertes zu bleiben, nachdem der Schwellenwert erreicht worden ist.

Wenn der Auspuffgas- oder Sauerstoff-Sensor seinen Betriebstemperaturbereich erreicht, bildet das Signal des Operationsverstärkers 7 eine Spannung an dem Widerstand R10, die an den Verbindungspunkt 8 über die Diode D3 gelangt, so daß das Potential am Verbindungspunkt 8 auf die Spannung VL¹ angehoben wird, die dem Zustand entspricht, der die Aufhebung der geschlossenen Regelung gewährleistet und über dem Betriebstemperaturwert VL liegt. Wenn das Ausgangssi-

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gnal des Sensors unter den Wert VL* abfällt und dort beispielsweise während eines längeren Leerlaufbetriebes verbleibt, wird der Transistor TJ auf den hohen Ausgangswert umgeschaltet, bei dem das Relais S erregt wird, so daß der geschlossene Regelbetrieb unterbrochen wird.

Fig.2 veranschaulicht eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern wie in Pig.1 versehen sind. In Fig.2 ist ein Operationsverstärker 20 gezeigt, der einen höheren Verstärkungsgrad aufweist als der Operationsverstärker 7. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 20 ist mit dem Summier-Verbindungspunkt 8 über einen Widerstand R30 verbunden, und der nicht-invertierende Eingang steht mit dem Ausgang des Gleichstromverstärkers 6 über einen Widerstand R31 in Verbindung. Der Ausgang des Operationsverstärkers oder !Comparators 20 ist mit der Anodenklemme der Diode D2 verbunden, die in dieser Ausführungsform von der Anode der Diode D1 getrennt ist. Wegen des höheren Verstärkungsgrades liefert der Operationsverstärker 20 ein Ausgangssignal, das einen von zwei bestimmten Werten höherer Amplitude in Abhängigkeit von der relativen Höhe des Eingangssignals im Vergleich zu dem Operationsverstärker 7 einnimmt.

Wenn das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 6 über die Spannung VL ansteigt, wird der Operationsverstärker 20 auf einen höheren Ausgangswert umgeschaltet, durch den augenblicklich der Kondensator C6 geladen wird und die Transistoren T1 und T2 einschaltet. In gleicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform fällt die Kollektorspannung des Transistors T2 auf einen niedrigen Spannungswert ab, der durch den Widerstand R21 und den Kondensator C7 differenziert wird, so daß ein Ausgangssignal mit negativer Polarität entsteht, das an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 gelangt.

Fig.3 zeigt eine weitere abgewandelte Ausführungsform in bezug auf Fig.1. Diese Ausführungsform unterscheidet sich

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von derjenigen der Fig.1 dadurch, daß ein Operationsverstärker oder Komparator 30 vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers oder Komparators 7 und dessen nicht-invertierender Eingang mit einer Spannungsquelle Vl verbunden ist, die durch eine Reihenschaltung aus Widerständen R4O und R41 gebildet wird. Die Spannung Vl wird auf einen Wert festgelegt, der niedriger als die von dem Operationsverstärker 7 abgegebene Spannung ist, wenn seine beiden Eingangssignale auf demselben Spannungswert liegen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 30 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 über einen Widerstand R4 2 verbunden.

Wenn die Temperatur innerhalb der Auspuffleitung 3 unter dem Betriebsbereich des Sauerstoff-Sensors 5 liegt, gibt der Operationsverstärker 7 eine niedrige Ausgangsspannung an den Operationsverstärker 30 ab, so daß das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 30 auf einem hohen Spannungswert liegt und durch den Widerstand R42 abgeschwächt und an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 abgegeben wird. Als Ergebnis wird die kombinierte Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 leicht über die Spannung am Verbindungspunkt 8 angehoben. Die kombinierte Spannung wird so gewählt, daß sie dem unteren Spannungswert Vl entspricht, auf die oben Bezug genommen wurde und die als Abtastschwellenwert für die Einschaltung der geschlossenen Regelung dient. Wenn die Auspuffgastemperatur ansteigt und das Ausgangssignal des Gleichstromverstärkers 6 folglich den Wert der kombinierten Spannung am invertierenden Eingang erreicht, gibt der Operationsverstärker 7 ein Ausgangssignal hoher Spannung ab, das bewirkt, daß der Operationsverstärker 30 seinen Ausgangszustand ändert, so daß der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 7 geringfügig unter die Vergleichsspannung VL abfällt, wie in Fig.5a gezeigt ist. Da das Ausgangssignal des Sensors das Bestreben hat anzusteigen, ermöglicht es die Reduzierung des Vergleichswertes zum Zeitpunkt des Zusammentreffens der beiden Eingangsspannungen, daß der Operations-

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verstärker 7 ein bestimmtes Spannungssignal abgibt (Fig.5b), und nicht ein unbestimmtes Signal liefert, das in der Mitte zwischen der hohen und der niedrigen Spannung liegt. Das Potential am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 7 fluktuiert anschließend entsprechend den Änderungen der Ausgangsspannung. Die Amplitude dieser Fluktuation liegt jedoch in einer Größenordnung, die das Vergleichssignal der Rückkopplungssteuerung nicht beeinflußt (Fig.5c).

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Leerseite

Claims

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Patentansprüche

Vorrichtung zur Abtastung der Auspuffgastemperatur bei Brennkraftmaschinen mit einer Einrichtung zur Zufuhr von Luft und Brennstoff in veränderlichem Verhältnis und einem Auspuffsystem mit einem katalytischen Konverter zur gleichzeitigen Oxidierung von unverbranntem Brennstoff und Reduzierung von Stickoxiden der Auspuffgase sowie einer Einrichtung zur Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses in den Auspuffgasen auf ein bestimmtes Verhältnis, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (5) zur Erzeugung eines ersten Signals, das dem Luft-Brennstoff-Verhältnis der Auspuffgase stromaufwärts des katalytischen Konverters (4) entspricht, welches erste Signal einen temperaturabhängig veränderlichen Wert aufweist, eine Einrichtung (8...) zur Einstellung einer ersten festen Vergleichsspannung, die für die Betriebstemperatur der ersten Einrichtung (5) repräsentativ ist, eine Einrichtung zur Einstellung eines zweiten veränderlichen Vergleichssignals, das für das Zeitintegral der Einrichtung (5) zur Erzeugung des ersten Signals repräsentativ ist, eine Einrichtung (7) zum Vergleichen des ersten Signals mit dem ersten und zweiten Vergleichssignal und zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals, wenn die erste Vergleichsspannung erreicht ist, und eines zweiten Ausgangssignals, wenn die zweite Vergleichsspannung erreicht ist, eine Einrichtung zur Erzeugung einer zeitweiligen Verschiebespannung entsprechend dem ersten Ausgangssignal der Vergleichs-Einrichtung zur Verschiebung der zweiten Vergleichsspannung in Richtung entgegengesetzt zu einer Xnderung der Größe des ersten Signals, eine Einrichtung (10,11, 13) zur Einstellung der Einrichtung (2) zur Zufuhr von Luft und Brennstoff und zur Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses entsprechend der Richtung der Abweichung des ersten Signals von dem zweiten Vergleichssignal zur Reduzierung der Abweichung des Verhältnisses von Luft und Brennstoff in den Auspuffgasen von dem bestimmten Verhältnis und eine Einrichtung zur Einschaltung der Einstelleinrichtung entsprechend dem ersten Ausgangssignal der Vergleichs-Einrich-

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ORIGINAL INSPECTED

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tung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Erzeugung der Ver- Schiebespannung eine Lade- und Entladeschaltung (C6,R15,R16) zur Speicherung des Ausgangssignals der Vergleichs-Einrichtung mit einer vorbestimmten Ladegeschwindigkeit und zur Entladung des gespeicherten Ausgangssignals mit vorbestimmter Entladegeschwindigkeit umfaßt, wobei die Entladegeschwindigkeit geringer als die Ladegeschwindigkeit ist, und daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Impulses entsprechend dem Ausgangssignal der Lade- und Entladeschaltung vorgesehen ist, welcher Impuls eine entgegengesetzte Polarität zu der Polarität der zweiten Vergleichsspannung aufweist und mit der zweiten Vergleichsspannung kombiniert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Erzeugung eines Impulses eine Differenzierschaltung (R21,C7) umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs-Einrichtung einen ersten Operationsverstärker (20) mit einem ersten Eingang für das erste Signal und einem zweiten Eingang für das erste Vergleichssignal umfaßt und daß die Einrichtung zur Erzeugung der Verschiebespannung einen zweiten Operationsverstärker (7) mit geringer Verstärkung aufweist, dessen erster Eingang mit dem ersten Signal und dessen zweiter Eingang mit dem zweiten, veränderlichen Vergleichssignal verbunden ist, daß eine Lade- und Entladeschaltung (C6) zur Speicherung des Ausgangssignals des ersten Operationsverstärkers mit vorbestimmter Ladegeschwindigkeit und vorbestimmter, niedrigerer Entladegeschwindigkeit vorgesehen ist und daß eine Einrichtung zur Erzeugung eines Impulses entsprechend dem Ausgangssignal der Lade- und Entladeschaltung einen Impuls mit entgegengesetzter Polarität zu der Polarität des zweiten Vergleichssignals liefert, der mit der zweiten Vergleichsspannung kombiniert wird.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vergleichs-Einrichtung einen ersten Operationsverstärker umfaßt, dessen erster Eingang mit der ersten Spannung und dessen zweiter Eingang mit der Vergleichsspannung verbunden ist, und daß die Einrichtung zur Erzeugung der Verschiebespannung einen zweiten Operationsverstärker aufweist, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers und dessen zweiter Eingang mit einem vorbestimmten Potential verbunden ist, und daß der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers mit dem zweiten Eingang des ersten Operationsverstärkers in Verbindung steht, wobei der zweite Operationsverstärker ein Ausgangssignal liefert, das sich entgegengesetzt zu dem ersten Signal ändert (Fig.3).
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Einstellung einer dritten festen Vergleichsspannung, die höher ist als die erste Vergleichsspannung, eine Einrichtung zum Vergleichen des ersten Signals mit der dritten Vergleichsspannung zur Lieferung eines dritten Ausgangssignals, wenn das erste Signal unter dem dritten Vergleichssignal liegt, und eine Einrichtung zur Abschaltung der Einstelleinrichtung entsprechend dem dritten Ausgangssignal.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung zur Einstellung des dritten Vergleichssignals eine Lade- und Entladeeinrichtung umfaßt, die auf das zweite Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung anspricht, und daß ein Transistor vorgesehen ist, der durch ein Ausgangssignal von der Lade- und Entladeeinrichtung vorgespannt ist und einen Widerstand in seiner Leiterbahn zur Bildung der dritten Vergleichsspannung an dem Widerstand einschließt.

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