DE2724088C2

DE2724088C2 - Zusatzluft-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2724088C2
Application number: DE2724088A
Authority: DE
Inventors: Tamotsu Toyota Fukuda; Tadashi Okazaki Hattori; Takamichi Gamagori Nakase; Akira Takata
Original assignee: Nippon Soken Inc; Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Soken Inc
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1982-07-22
Also published as: GB1571255A; DE2724088A1; US4285319A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Zusatzluft-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades bei abgasemissionsgeregelten Brennkraftmaschinen bzw. zur Gewährleistung einer optimalen Reinigungswirkung der hierbei meist verwendeten Abgasreinigungs katalysatoren muß entweder das Luft/Brennstoff-Verhältnis des einer Brennkraftmaschine zugeführten Ansauggemisches durch Zusatzluftzufuhr ständig genau geregelt oder alternativ dem Abgasreinigungskatalysator eine in geeigneter Weise geregelte Zusatzluftmenge zugeführt werden.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE-OS 23 60 621 ein Ansauggemisch-Regelsystem für eine Vergaser-Brennkraftmaschine bekannt, bei dem einem üblichen Vergaser ein Bypaßkanal zur Zuführung von Zusatzluft angeordnet ist, in dem sich ein Luftregelventil und ein Magnetventil befinden. Das Luftregelventil wird über einen Membranfühler in Abhängigkeit vom Ansaugunterdruck verstellt, während das stromauf des Luftregelventils angeordnete Magnetventil ein reines Schaltventil ist, dessen Schaltstellung über eine Regelschaltung von Impulsen gesteuert wird, deren Dauer von dem Ausgangssignal eines dem Abgasstro.n der Brennkraftmaschine ausgesetzten OrMeßfühlers und deren Periode von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängen, d.h, wenn das über den O₂-MeBfShICr ermittelte Luft/Brennstoff-Ansauggemischverhältnis unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, findet eine große Impulsdauer Verwendung, während bei Oberschreiten des vorgegebenen — meist stöchiometrischen — Wertes eine kleine Impulsdauer verwendet wird. Hierdurch soll eine von Umgebungsbedingungen, Brennstoffzusammensetzung u.dgl. weitgehend unabhängige Ansauggemischregelung bei Vergaser-Brennkraftmaschinen erreicht werden.

Obwohl die Zusatzluftzufuhr auch in synchroner Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl gesteuert wird, erfolgt ihre Einspeisung in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine aufgrund der Verwendung eines derartigen Schaltventils jedoch mit Unterbrechungen, was insbesondere bei niedrigen Drehzahlen Nacheilerscheinungen im Regelkreis und damit einen unruhigen, in der Praxis unzufriedenstellenden Lauf der Brennkraftmaschine zur Folge hat

Aus der DE-OS 25 40 560 ist eine weitere Ansauggemischregelung dieser Art für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der Zusatzluft über ein Membranventil in das Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine einspeisbar ist. Die öffnung des Membranventils wird vom Unterdruck in einem Pufferbehälter bestimmt, der einerseits mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine in Verbindung steht und somit vom Ansaugunterdruck beaufschlagt wird, sowie andererseits über ein als Schaltventil ausgebildetes Magnetventil mit der Atmosphäre verbindbar ist. Die Schaltstellung des Magnetventils wird wiederum von einem den Abgasen der Brennkraftmaschine ausgesetzten O₂-Meßfühler über eine Regelschaltung gesteuert, d. h, der Unterdruck im Pufferbehälter wird durch Änderung des Tastverhältnisses des dem Magnetventil zugeführten Steuersignals in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des O2-Meßfühlers gesteuert. Das Membranventil wird somit in Schließrichtung verstellt, wenn das Magnetventil geöffnet ist und der Pufferbehälter mit Atmosphärendruck beaufschlagt wird, während eine Verstellung in Öffnungsrichtung erfolgt, wenn der Pufferbehälter bei geschlossenem Magnetventil mit dem Ansaugunterdruck beaufschlagt wird.

Regelsysteme dieser Art weisen im wesentlichen die gleichen Nachteile auf, die insbesondere darin bestehen, daß im Bereich des meist einzuregelnden stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses, bei dem das Ausgangssignal, des O₂-Meßfühiers sehr häufig seinen

Wert ändert, erhebliche Regelschwankungen auftreten, die durch die diskontinuierliche Schaltsteuerung des jeweils verwendeten Magnetventils weiter verstärkt werden. Darüber hinaus kann eine ungenaue Ermittlung der allgemeinen Abgaszusammensetzung durch momentane Änderung des Abgasstromes im Bereich des OrMeßfühlers zu Störsignalen z. B. in Form von Nadelimpulsen führen, die die Regelgenauigkeit aufgrund der in direkter Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Abgas-Meßfühlers erfolgenden Steuerung des Magnetventils weiter herabsetzen. Im übrigen ist eine aus einer Kombination eines Magnetventils mit einem Membranventil bestehende Bypaßanordnung dieser bekannten Art bereits an sich aufwendig und arbeitet aufgrund der indirekten bzw. doppelstufigen Steuerung zwangsläufig relativ ungenau.

Darüber hinaus ist bei einem Regelsystem der eingangs genannten Art auch bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 26 46 695), das Bypaßventil in einer vom Ausgangssignal eines Abgas-Meßfühlers abhängigen Verstcürichtung in Zeitintervallen mit jeweils einer Ventil-Antriebszeit und einer Ventil-Stillstz^sdszeit kontinuierlich zu betätigen, wobei die Ventil-Antriebszeit betriebsparameterabhängig veränderbar ist Hierdurch läßt sich das allgemeine Ansprechverhalten des Regelkreises zwar erheblich verbessern, jedoch besteht weiterhin die Gefahr, daß lediglich momentan auftretende Änderungen der Abgaszusammensetzung im Bereich des Abgas-Meßfühlers zu nadelimpulsartigen Störsignalen führen, die aufgrund der in direkter Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Abgas-Meßfühlers erfolgenden Steuerung des Bypaßventils dann die Regelgenauigkeit wesentlich beeinträchtigen können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zusatzluft-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs I genannten Art derart auszugestalten, daß eine von momentanen impulsartigen Störungen sowie hohen Signaländerungsfrequenzen dei Abgas-Meßfühlersignals unbeeinträch- tigte Steuerung des Bypaßventils zur Erzielung einer genauen und dauerhaft zuverlässigen Zusatz!uftregelung gewährleistet ist

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst.

Erfindungsgemäß findet somit ein z. B. von einem Schrittmotor kontinuierlich verstellbares Bypaßventil zur Regelung der Zusatzluftzufuhr Verwendung, descen Verstellung bei jedem Signalwechsel des Abgas-Meßfühlersignals für eine vorgegebene Zeitdauer unterbro- chen wird. Hierdurch läßt sich im Vergleich zum vorstehend genannten Stand der Technik einerseits eine wesentlich stetigere, störungsfreiere und damit zuverlässigere, genauere Regelung der Zusatzluftzufuhr erreichen, während gleichzeitig eine übermäßige Beanspruchung des Bypaßventils durch hochfrequente Änderungen der Verstellrichtung vermieden wird, die andernfalls die Halterung bzw. Lagerung eines solchen Ventils, dessen Verstellrichtung in kurzen Zeitabständen ständig hin- und hergesteuert wird, einem schnellen §q Verschleiß mit der Folge einer geringen Zuverlässigkeit und Lebensdauer aussetzen würden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann diese vorgegebene Stillstandsdauer des Bypaßventils bei jedem Signalübergftng des Abgas-Meßfühlersignals auch z. B. in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftmaschine gesteuert werden.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Hierbei zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus eines Ausführungsbeispiels des Zusatzluft-Regelsystems für eine Brennkraftmaschine,

F i g. 2 die Ausgangskennlinie des Abgas-Meßfühlers gemäß Fig. 1, die die Änderung der abgegebenen EMK in Abhängigkeit von dem Luft/Brennstoff-Verhältnis veranschaulicht,

F i g. 3 ein Schaltbild der bei dem Zusatzluft-Rcgelsystem gemäß F i g. 1 verwendeten Steuerschaltung,

F i g. 4 einen Impuls- bzw. Signalplan zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Steuerschaltung gemäß F ig. 3,

F i g. 5 ein Schaltbild, das die Hauptbauelemente eines weiteren Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung gemäß F i g. 3 veranschaulicht,

Fig.6 eine Schnittansicht eines P- -urhleunigungs-/ Verzögerungsschalter^,

Fig.7 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung,

F i g. 8 ein detailliertes Schaltbild der Steuerschaltung gemäß F i 3. 7,

F i g. 9 einen Impuls- bzw. Signalplan zur Erläuterung der Wirkungsweise der Steuerschaltung gemäß F i g. 8,

Fig. 10 ein Schaltbild, das die Hauptbauelemente eines weiteren Ausführungsbeispiels det Steuerschaltung gemäß F i g. 8 veranschaulicht, und

F i g. 11 ein Schaltbild, das die Hauptbauelemente eines weiteren modifizierten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung gemäß F i g. 8 veranschaulicht

Gemäß Fig. 1, in der der Gesamtaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des Zusatzluft-Regelsystems veranschaulicht ist, ist eine Brennkraftmaschine 1 derart aufgebaut, daß ihr von einem Vergaser 2 über eine Ansaugleitung 3 ein aus Luft und Brennstoff bestehendes Ansauggemisch zugeführt wird. Die Brennkraftmaschine 1 besteht z. B. aus einem üblichen Viertakt-Ottomoto;.

im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 1 ist eine Drosselklappe 4 in dem stromab gelegenen Teil des Vergasers 2 angebracht während ein Luftfilter 5 stromauf des Vergasers 2 vorgesehen ist Ein Bypabliiftkanal 6 ist derart angeordnet daß er den Luftfilter S mit der stromab gelegenen Seite der Drosselklappe 4 verbindet.

Im Abgassystem der Brennkraftmaschine 1 sind eine Abgasleitung 7 und ein z. B. einen Dreifach-Katalysator enthaltender katalytischer Konverter 8 angeordnet Ferner befindet sich in der Abgasleitung 7 ein Abgasmißfühler 9, der durch Verwendung eines Metailoxids wie Zirkondioxid oder Titandioxid die Konzentration von Sauerstoff in den Abgase.) feststellt und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches ermittelt, das mit dem Sauerstoffgehalt in Wechselbeziehung steht.

Im Falle der Verwendung von Zirkondioxid für den Abgas-Meßfüliler 9 wird eine EMK von ungefähr 1 Volt erzeugt, wenn das der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch unter stöchiometrisch ist. während eine EMK von ungefähr 100 mV erzeugt wird, wenn das Ansauggemisch überstöchiometrisch ist, so daß sich die Ausgangs-EMK des Abgas-Meßfühlers 9 im Bereich des stöchiometrischen Verhältnisses praktisch sprungartig ändert, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist.

Eine verschiedene, nachstehend noch näher beschrie-

bene elektronische Schaltkreise umfassende Steuerschaltung 10 dient zur Betätigung einer als Schrittmotor ausgebildeten Antriebseinrichtung entsprechend den von verschiedenen Meßfühlern einschließlich des Abgas-Meßfühlers 9 abgegebenen Signalen. Der Schrittmotor 11 dient zum Offnen und Schließen eines in dem Bypaßluftkanal 6 angebrachten Bypaßventils 12, zu welchem Zweck seine Antriebswelle mit der Welle bzw. dem Schaft des Bypaßventils 12 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel des Regelsystems ist der Schrittmotor 11 ein vierphasig bzw. zweiphasig erregbarer Motortyp.

Das Bypaßventil 12 ist eine übliche quadratische oder rechteckige Drosselklappe, die in dem Bypaßluftkanal 6 angebracht und mit einem die vollständig geschlossene Vcntilstcllung erfassenden Detektorschalter 13 versehen ist, der geschlossen ist, wenn das Bypaßventil 12 vollständig geschlossen ist. und der in ieder anderen Stellung des Bypaßvuntils 12 geöffnet ist, wobei sein Ausgangssignal jeweils der Steuerschaltung 10 zügeführt wird.

Die Bc/ugszahl 14 bezeichnet einen Maschinendreh-/ahlgeber und die Bezugszahl 15 einen ßeschleunigiings/Verzögerungsschalter, die einem nachstehend noch näher beschriebenen weiteren Ausführungsbeispiel des Regelsystems zugeordnet sind und daher in Verbindung mit diesem weiteren Ausführungsbeispiel beschrieben werden.

Nachstehend wird zunächst der Aufbau der Steuerschaltung 10 unter Bezugnahme auf F i g. J im einzelnen beschrieben.

In F i g. 3 bezeichnet die Bezugszahl 10a eine Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung /ur Feststellung des Relativbetrages des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 9, die aus einer Spannungs- \ crgleicherschaltung besteht und einen Eingangswiderstand 101. einen Operationsdifferenzverstärker 104 sowie Spannungsteilerwiderstände 102 und 103 zur Zuführung einer vorgegebenen Spannung zum invertierenden Eingang des Operationsdifferenzverstärkers 104 aufweist, wobei der nichtinvertierende Eingang des Operationsdifferenzverstärkers 104 über den Eingangswiderstand 101 mit dem Abgas-Meßfühler 9 verbunden ist. Die von den Teilerwiderständen 102 und 103 bestimmte vorgegebene Spannung ist auf einen Wert eingestellt, der gleich der von dem Abgas-Meßfühler 9 im Bereich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses abgegebenen EMK (V₁ in Fig. 2) ist. Wenn das von dem Abgas-Meßfühler 9 festgestellte Luft/ Brennstoff-Verhältnis unterstöchiometrisch ist. wird daher an einem Ausgang A der Luft/Brennstoffverhältnis- Unterscheidungsschaltung 10a ein Signal des Wertes »1« abgegeben, während ein Signal des Wertes »0« an dem Ausgang A abgegeben wird, wenn das festgestellte Luft/Brennstoff-Verhältnis überstöchiometrisch ist.

Eine monostabile Schaltung 106 dient zur Erzeugung eines Zeitsteuerimpulses für eine vorgegebene Zeitdauer als Antwort auf eine Änderung des Zustandes des Ausgangssignals der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a und besteht aus einem Inverter 105, einer einen Inverter 116, einen Widerstand 117, einen Kondensator 118 und ein UN D-Verknüpfungsglied 119 aufweisenden ersten monostabilen Kippstufe, einer einen Inverter 120, einen Widerstand 121, einen Kondensator 122 und ein UN D-Verknüpfungsglied 123 aufweisenden zweiten monostabilen Kippstufe sowie einem NOR-Verknüpfungsglied 114. Wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterschei-

dungsschaltung 10a von dem Wert »1« auf den Wert »0« übergeht, wird somit die erste monostabile Kippstufe getriggeri, so daß das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsgliedes 119 während einer von dem Widerstand 117 und dem Kondensator 118 bestimmten Zeitdauer von dem Wert »0« auf den Wert »I« übergeht. Wenn dagegen das Ausgangssignal der

Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht, wird die zweite monostabile Kippstufe getriggert, so daß das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsgliedes 123 während einer von dem Widerstand 121 und dem Kondensator 122 bestimmten Zeitdauer von dem Wert »0« auf den Wert »I« übergeht. Die Ausgangssignale der ersten und zweiten monostabilen Kippstufe werden durch das NOR-Verknüpfungsglied 114 addiert, so daß das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 106 gemäß der Darstellung (B) in F i e· 4 während einer vorgegebenen Zeitdauer t den Wert »0« annimmt, nachdem das unter (A) in F i g. 4 dargestellte Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a seinen Zustand geändert hat. Wenn dagegen das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a seinen Zustand in einem Zeitintervall ändert, das kürzer als die Zeitdauer / ist. "erbleibt das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 106 während dieses Zeitintervalls weiterhin auf dem Wert »0«.

Die Bezugszahl 10c bezeichnet eine Taktimpuls-Generatorschaltung, die Taktimpulse zur Betätigung des Schrittmotors 11 erzeugt und aus R'ner Inverter 132 und 134. einen Widerstand 133 und einen Kondensator 135 aufweisenden astabilen Kippstufe besteht, dessen Ausgangsimpulsfolgefrequenz in geeigneter Weise zur Gewährleistung einer optimalen Regelung gewählt ist. Der die vollständig geschlossene Stellung des Bypaßventils 12 erfassende Detektorschalter 13 besteht aus einem Widerstand 13a und Kontakten 136, die nur bei vollständig geschlossenem Bypaßventil 12 geschlossen sind, so daß dann ein Signal des Wertes »0« Ausgangsanschluß D des Detektorschalters 13 abgegeben wird. Die Bezugszahl 1Oe bezeichnet eine aus NAND-Verknüpfungsgliedern 140 und 141 bestehende Verknüpfungsschaltung, die die Ausgangssignale der

Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a, der monostabilen Schaltung 106 und des Detektorschalters 13 erhält. Hierzu sind die jeweiligen Eingänge des NAND-Verknüpfungsgliedes 140 mit dem Ausgang der Taktimpuls-Generatorschaltung 10c, dem Ausgang B der monostabilen Schaltung 106 und dem Ausg?"~g A der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a verbunden, während der Ausgang des NAND-Verknüpfungsgliedes 140 mit einem Eingang P eines Zweirichtungsschieberegisters 10/" verbunden ist. Die jeweiligen Eingänge des NAND-Verknüpfungsgliedes 141 sind mit dem Ausgang der Taktimpuls-Generatorschaltung 10c, dem Ausgang B der monostabilen Schaltung 106, dem Ausgangsanschluß D des Detektorschalters 13 und dem Ausgang A der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a verbunden, während der Ausgang des NAND-Verknüpfungsgliedes 141 mit einem Eingang Cdes Zweirichtungsschieberegisters 10/verbunden ist

Wenn dem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters le/lmpulssignale zugeführt werden, -»-erden seine Ausgänge Qi, Qi, Q₃ und Q₄ aufeinanderfolgend in dieser Reihenfolge weitergeschaltet, während, wenn die Impulssignale dem Eingang C zugeführt werden, die

Ausgänge Qt, Qi, Qi und Q\ in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgend weitergeschaltet werden. Die Ausgänge Q\, Οι. Qi und Qi sind mit einer Schaltanordnung iOg verbunden, die aus Widerständen 142, 143, 144 und 145. Transistoren 146, 147, 148 und 149 sowie Gegenspannungssperrdioden 150, 151, 152 und 153 besteh· und wiederum mit Feldspulen Ci, Cj, Ci und G des Vierphasen-Schrittmotors 11 verbunden ist. Wenn die Impulssignale dem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters 1OA zugeführt werden, werden daher die Transistoren 146, 147, 148 und 149 aufeinanderfolgend durchgeschaltct und die Feldspulen G. Ci, G, und C\ des Schrittmotors Il aufeinanderfolgend erregt, so daß sich der Schrittmotor 11 in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 3 dreht. Entsprechend der Drehbewegung des Schrittmotors Il in Pfeilrichtung wird das Bypaßveniil 12 in Öffnungsrichtung betätigt. Wenn dagegen die Impulssignale dem Eingang C zugeführt werden, wird der Schrittmotor Il in der entgegengesetzten Richtung gedreht, so daß das Bypaßventil 12 in Schließrichtung betätigt wird.

Die Steuerschaltung 10 und der Schrittmotor 11 werden von einer Batterie 201 mit Strom versorgt, und zwar über einen Schalter 200, der in Wirkverbindung mit dem Zündschalter der Brennkraftmaschine 1 steht.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel dient der Vergaser 2 in der üblichen Weise zur Brennstoffdosierung und unterscheide! sich lediglich dadurch von bekannten Vergasern, daß er zur Bildung eines / nsauggemisches mit einem Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestellt ist, das hinsichtlich seines Brennstoffanteiles im Vergleich zu dem einzuregelnden Verhältnis von Luft zu Brennstoff ein wenig fett ist. Die reguläre Hauptluft wird mit der entsprechenden Brennstoffmenge vermischt und der Brennkraftmaschine I über den Hauptdurchlaß des Vergasers 2 und die Ansaugleitung 3 zugeführt. Nach Beendigung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 werden die Abgase über die Abgasleitung 7. den katalytischen Konverter 8 und den nicht gezeigten Auspuff in die Atmosphäre abgeleitet, wobei das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches der Brennkraftmaschine 1 von dem in der Abgasleitung 7 angebrachten Abgas-Meßfühler 9 festgestellt wird. Wenn die von dem Abgas-Meßfühler 9 abgegebene EMK größer als der vorgegebene Wert V₁ ist, stellt die Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a fest, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches der Brennkraftmaschine 1 fett ist und gibt ein Signal des Wertes »1« an ihrem Ausgangsanschluß A ab. Dementsprechend nimmt das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 10b für die Dauer der vorgegebenen Zeitdauer t den Wert »0« an. und dieses Signal des Wertes »0« wird dem NAND-Verknüpfungsglied 140 der Verknüpfungsschaltung 1Oe zugeführt Außerdem wird das von der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a abgegebene Signal des Wertes »I« von dem Inverter 105 zu einem Signal des Wertes »0« invertiert, das dem NAND-Verknüpfungsglied 141 der Verknüpfungsschaltung 1Oe zugeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die beiden NAND-Verknüpfungsglieder 140 und 141 sperren und die von der Taktimpuls-Generatorschaltung 10c abgegebenen Impulssignale nicht langer dem Zweirichtungsschieberegister 10/ zugeführt werden, so daß der Schrittmotor 11 das BypsSveRti! 12 zum Stillstand bringt Nach Ablauf der Zeitdauer t nimmt das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 10b den Wert»1« an, und dieses Signal des Wertes »1« wird dem

NAN D-Verknüpfungsglied 140 zugeführt. Dementsprechend werden die von der Taktimpuls-Generatorschaltung ΙΟύ abgegebenen Impulssignale als Ausgangssignale der Verknüpfungsschaltung 1Oe dem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters 10/über das NAND-Verknilpfungsglied 140 zugeführt. Dies hat zur Folge, daß der Schrittmotor 11 in Pfeilrichtung gedreht wird, so daß die öffnung des Bypaßventils 12 vergrößert und damit die dem Vergaser stromab des Drosselventils 14 zugeführte Zusatzluftmenge erhöht wird, wodurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches der Brennkraftmaschine 1 abgemagert wird.

Wenn dagegen das Luft/Brennstoff-Verhältnis aufgrund der erhöhten Zusatzluftmenge derart abgemagert wird, daß die von dem Abgas-Meßfühler 9 abgegebene EMK kleiner als die vorgegebene Spannung V₃ wird, ändert das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a seinen Zustand, so daß ein Signal des Wertes »0« erzeugt wird. Das Bypaßventil 12 wird somit durch die monostabile Schaltung 10b für die vorgegebene Zeitdauer t in der gleichen Weise, wie vorstehend in Verbindung mit dem Offnen des Bypaßventils 12 beschrieben, zum Stillstand gebracht, woraufhin ein Signal des Wertes »I« dem NAND-Verknüpfungsglied 141 zugeführt wird, so daß die von der Taktimpuls-Generatorschaltung 10c abgegebenen Impulssignale dem Eingang C des Zweirichtungsschieberegisters 10/zugeführt werden. Hierdurch wird der Schrittmotor 11 in der zur Pfeilrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht, was dazu führt, daß das Bypaßventil 12 in Schließrichtung gedreht wird. Dies hat zur Folge, daß die dem Vergaser stromab der Drosselklappe 4 zugeführte Zusatzluftmenge verringert wird, so daß auch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches der Brennkraftmaschine 1 abnimmt.

Um zu verhindern, daß die Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a das Bypaßventil 12 weiterdreht und es in eine Übersteuerungsposition bringt, wenn das Ansauggemisch das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis auch dann nicht erreicht, wenn das Bypaßventil 12 bereits vollständig geschlossen ist, werden bei diesem Vorgang in der vollständig geschlossenen Ventilstellung die Kontakte 13b des Detektorschalters 13 geschlossen, so daß ein Signal des Wertes »0« abgegeben und das NAND-Verknüpfungsglied 141 gesperrt werden, wodurch die Zuführung der Impulssignale zu dem Zweirichtungsschieberegister 10/ unterbrochen und dadurch verhindert wird, daß der Schrittmotor 11 das Bypaßventil 12 weiter in Schließrichtung dreht Auf diese Weise wird ein genauer, stG-ungsfreier Betrieb des Bypaßventils 12 ermöglicht.

Nachstehend wird nun der Steuervorgang des Bypaßventils 12 unter Bezugnahme auf F i g. 4 erläutert. Wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a seinen Zustand zur Zeit U ändert, wie dies unter (A) in F i g. 4 dargestellt ist, nimmt das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung iOb während der vorgegebenen Zeitdauer t den Wert »0« an, was unter (B) in Fig.4 veranschaulicht ist. Gemäß der Darstellung unter (C) in F i g. 4 wird daher das Bypaßventil 12 während der Dauer des Zeitabschnitts f zum Stillstand gebracht und die Öffnung des Ventils während dieser Zeitdauer konstant gehalten, woraufhin das BypaBventil 12 zur Ausführung einer Bewegung in Schussrichtung betätigt wird.

Für den Fall, daß über den Abgas-Meßfühler 9 eine fehlerhafte Erfassung der Sauerstoffkonzentration erfolgt, so daß die Luft/Brennstoffverhältnis-Unterschei-

dungsschaltung 10a zur Zeit tj einen kurzzeitigen Momentanimpuls erzeugt, wie dies unter (A) in Fig. 4 dargestellt ist, wird das Bypaßventil 12 von der monostabilen Schaltung 1Oi für die Dauer des Zeitabschnitts t zum Stillstand gebracht, so daß eine fehlerhafte Betätigung, bei der die Bewegungsrichtung des Bypaßventils 12 geändert und das Bypaßventil in Öffnungsrichtunfe betätigt wird, verhindert wird.

Wenn dagegen das jeweilige Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches während z. B. einer Zeitdauer 7Ί in der Nähe des vorgegebenen Verhältnisses (des stöchiometrischen Verhältnisses) liegt und das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a seinen Zustand in kurzen Zeitintervallen ändert, wie dies unter (A) in Fig.4 dargestellt ist, behält das Ausgangssignal der monostabilen Schaltung 106 während dieser Zeitdauer den Wert »0« bei, wie dies unter (B) in F i g. 4 dargestellt ist, so daß ijas RynaRvpntil \7 im urpcpntlirhpn im Stillttanrl gehalten und weder geöffnet noch geschlossen wird. Bei niedriger Drehzahl und geringer Belastung der Brennkraftmaschine 1 wird daher das Auftreten von Rüttelerscheinungen aufgrund einer übermäßigen Zusatzluftzufuhr verhindert und der Verschleiß bzw. die Abnutzung des Bypaßventils 12 und seiner Halterungsteile einschließlich der Lager usw. mit der Folge einer Erhöhung ihrer Haltbarkeit und Lebensdauer verringert.

Wenn anstelle des Merkmals des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels, daß die erste und zweite monostabile Kippstufe der monostabilen Schaltung 106 die gleiche Zeitkonstante und damit die gleiche monostabile Zeitdauer / aufweisen, die monostabile Zeitdauer der ersten monostabilen Kippstufe gegenüber derjenigen der zweiten monostabilen Kippstufe verlängert wird, wird die öffnung des Bypaßventils 12 im ganzen vergrößert und das Luft/Brennstoffverhältnis des Ansauggemisches auf einen überstöchiometrischen Verhältnisweri eingeregelt, während, wenn die monostabile Zeitdauer der ersten monostabilen Kippstufe im Vergleich zu derjenigen der zweiten monostabilen Kippstufe verkürzt wird, t'^s öffnung des Bypaßventils 12 im ganzen verkleinert und das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf einen unterstöchiometrischen Verhältniswert eingeregelt wird.

In F i g. 5 ist ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der monostabilen Schaltung 106 veranschaulicht Die in F i g. 5 dargestellte monostabile Schaltung 106 weist zusätzlich einen Widerstand 200 auf, dessen Widerstandswert geringer als derjenige des Widerstands 117 (des Widerstandes 121) ist wobei sich die Zeitkonstante der monostabilen Schaltung 106 durch wahlweise erfolgendes Einfügen der Widerstände 117 und 200 in den Stromkreis ändern läßt, was mittels eines Erwärmungsmeßfühlers 214 erfolgt dessen Kontakte 214a und 2146 geschlossen sind, wenn die Brennkraftmaschine 1 kalt ist während die Kontakte 214a und 214c geschlossen sind, wenn sich die Brennkraftmaschine 1 erwärmt hat Auf diese Weise haben die erste und zweite monostabile Kippstufe vor und während des Erwärmungsvorgangs der Brennkraftmaschine I unterschiedliche Zeitkonstanten, wodurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf einen unterstöchiometrischen Verhältniswert eingeregelt wird, so daß ein ruhiger, gleichmäßiger und zufriedenstellender Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet ist während nach der Erwärmung der Brennkraftmaschine 1 die erste und zweite monostabile Kippstufe die gleiche Zeitkonstante aufweisen und die Brennkraftmaschine auf den Normalbüirieb zurückgeführt wird, bei dem sie mit einem das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis aufweisenden Ansauggemisch versorgt wird.
Der Erwärmungsmeßfühler 214 kann aus einem Thermo- oder Temperaturschalter bestehen, der z. B. die Temperatur des Kühlwassers oder des Zylinderblocks der Brennkraftmaschine 1 erfaßt.

Nachstehend wird ein zweites Ausführungsbeispiel

in des Regelsystems beschrieben. Während bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Schrittmotor kontinuierlich von Impulsen mit einer festen Impulsfolgefrequen/ betätigt wird, wird bei dem nachstehend beschriebenen zweiten Ausfuhrungsbeispiel der Schrittmotor intermit-

Ii tierend betätigt und die Zusatzluftmenge gesteuert, indem der Verzugszeitfaktor der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird. Zu diesem Zweck stellt die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Steuerschaltung Hie Drehzahl sowie eine Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine fest.

Gemäß Fig. 1, in der der allgemeine Aufbau des Regelsystems veranschaulicht ist, erzeugt ein Maschinendrehzahlgeber 14 Signale synchron mit der Drehbewegung der Kurbelwelle bzw. Drehzahl der Brennkraft-

2$ maschine I, d. h., bei diesem Ausführungsbeispiel wird das von der Primärwicklung der üblicherweise im Zündsystem der Brennkraftmaschine 1 Verwendung findenden Zündspule abgegebene intermittierende Signal ausgenutzt und als Ausgangssignal des Maschi-

jo nendrehzahlgebers 14 der Steuerschaltung 10 zugeführt.

Ein Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalter 15 ist in

der Ansaugleitung 3 angebracht und wird entsprechend

den Änderungen des Ansaugunterdrucks elektrisch ein- und abgeschaltet, d. h„ der Schalter 15 wird bei einer plötzlichen Änderung des Ansaugunterdrucks wie im Falle einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 geschlossen und sein Ausgangssignal der Steuerschaltung 10 zugeführt.

Der Aufbau des Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalters 15 ist in F i g. 6 dargestellt und veranschaulicht, daß der Schalter 15 ein sogenannter Membranschalter ist. Wie Fig. 6 zu entnehmen ist, weist der Schalter 15 zwei von einem Gehäuse 15a gebildete Kammern 15c und 15c/sowie eine Membran 15c/sowie eine Membran 156 auf, wobei die Kammern über eine öffnung 15e in der Membran 156 miteinander in Verbindung stehen. In den Kammern 15c und 15c/ sind jeweils Gegenfedern 15/Ί und 156 angebracht, die einen Druck auf die Membran 156 ausüben, wobei die Kammer 15c außerdem mit der Ansaugleitung 3 in Verbindung steht. An der Membran 156 ist ein elektrisch leitendes Achselement \5g fest angebracht das an seinem vorderen Ende einen Kontakt 15Λ aufweist Ein Gleitkontakt 15/steht ständig mit dem Achselement \5g in Berührung, wobei außerdem Anschlüsse 15/ und 15A: derart angeordnet sind, daß sie jeweils nur dann mit dem Achselement \5g in Kontakt stehen, wenn dieses bestimmte, vorgegebene Stellungen einnimmt Ein Relais 15m wird in Abhängigkeit davon, ob das Achselement \5g mit den Anschlüssen 15/ und 15Jt in Kontakt steht derart betätigt daß Kontakte 15/ni und 15/14 geschlossen werden, wenn die Anschlüsse Kontakt haben, während die Kontakte 15n7i und 15nj3 geschlossen werden, wenn die Anschlüsse keinen Kontakt haben.

' uf diese Weise wird das Relais \5m entsprechend einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 von einer Schaltstellung in die andere gebracht Der Maschinendrehzahlgeber 14 und der Bebchleuni-

gungs-/ Verzögerungsschalter IS hilden zusammen eine Verzugszeit-Ermittlungseinrichtung zur Feststellung des Verzugsr.eitfaktors der Brennkraftmaschine 1. Die -estlichen Bauteile des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 entsprechen den bereits in Verbindung -. mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschriebenen Bauteilen.

Nachstehend wird zunächst die Steuerschaltung 10 unter Bezugnahme auf ihr Blockschaltbild gemäß F i g. 7 beschrieben. Die Steuerschaltung 10 erhält als Eingangssignale das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers

9 bzw. ein Luft/Brennstoff-Signal, das dem mit dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches in einger Beziehung stehenden Sauerstoffgehalt der Abgase entspricht, die Ausgangssignale des Maschi- ι -■, nendrehzahlgebers 14 und des Beschleunigungs/Verzögerungsschalters 15, die die Verzugszeit-Ermittlungseinrichtung bilden, und das Ausgangssignal des die vollständig geschlossene Stellung des Bypaßventils 12 erfassenden Detektorschalters 13. Die Steuerschaltung in

10 umfaßt ei? Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a zur Unterscheidung des von dem Abgas-Meßfühler 9 abgegebenen Luft/Brennstoffvrrhältnis-Signals, eine Steuerimpulsgeneratorschaltung XQb zur Erzeugung von Zeitsteuerimpulsen mit einer dem Verzugszeitfaktor der Brennkraftmaschine 1 entsprechenden Dauer bzw. Periode, eine Oszillatorschaltung 10c zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz, eine auf die Zeitsteuerimpulse und die Taktimpulse ansprechende jo Impulsgeneratorschaltung 10c/ zur Erzeugung von Antriebsimpulsen zum Antrieb des Schrittmotors 11, eine Verknüpfungsschaltung 1Oe zur logischen Steuerung der Ausgangssignale der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a und der Antriebsimpulsgeneratorschaltung lOrf, ein Zweirichtungsschieberegister XQf, dessen Ausgänge entsprechend den von der Verknüpfungsschaltung 1Oe abgegebenen Signalen aufeinanderfolgend weitergeschaltet werden, und eine Stromversorgungsschaltung 10g· zur Steuerung der Erregung des Schrittmotors 11 entsprechend den von dem Zweirichtungsschieberegister 10/" abgegebenen Ausgangssignalen.

Nachstehend wird die Steuerschaltung 10 nun unter Bezugnahme auf F i g. 8 im einzelnen beschrieben. Die

Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a besteht aus einem Eingangswiderstand 101, Spannungsteilerwiderständen 102 und 103 sowie einem Operationsdifferenzverstärker 104, dessen nichtinvertierender Eingang über den Eingangswiderstand 101 mit dem Abgas-Meßfühler 9 verbunden ist, während sein invertierender Eingang am Spannungsteilerpunkt der Spannungsteilerwiderstände 102 und 103 liegt Das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 9 wird mit der von den Teilerwiderständen 102 und 103 bestimmten, vorgegebenen Spannung V, (der Spannung, die gleich der von dem Abgas-Meßfühler 9 im Bereich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses erzeugten EMK entspricht) derart verglichen, daß ein Ausgangssignal des Wertes »1« an einem Ausgang B\ der Luft/Brennstorrverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a abgegeben wird, wenn das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 9 über der vorgegebenen Spannung liegt bzw. das Ansaug-Gemisch unterstöchiometrisch ist, während ein Ausgangssignal des Wertes »0« am Ausgang B\ erzeugt wird, wenn das Ausgangssignai des Abgas-Meßfühlers 9 unter der vorgegebenen Spannung liegt bzw. das Amisch überstöchiometrisch ist, und daß ein zu dem am Ausgang B\ anliegenden Ausgangssignal entgegengesetzt gerichtetes Signa! an einem Ausgang Bi erzeugt wird Die die Zeitsteuerimpulse erzeugende Steuerimpulsgeneratorschaltung 106 besteht aus einer Impulsformerschaltung, die Widerstände 106, 108 und 109, einen Kondensator 107 und einen Transistor 110 aufweist, einem Binärzähler 111, einer ersten Impuls-Differenzierschaltung, die einen Inverter 112, einen Widerstand 113, einen Kondensator 114 und ein UN D-Verknüpfungsglied 115 aufweist, einer zweiten Impuls-Differenzierschaltung, die einen Inverter 116, einen Widerstand 117, einen Kondensator 118 und ein UND-Verknüpfungsglied 119 aufweist, einer dritten Impuls-Differenzierschaltung, die einen Inverter 120, einen Widerstand 121. einen Kondensator 122 und ein UND-Verknüpfungsglied 123 aufweist. UND-Verknüpfungsgliedern 125 und 126. D-Flip-F!ops 128 und 127, UND-Verknüpfungsgliedern 129 und 130. einem ODER-Verknüpfungsglied 131 sowie Invertern 127a und 128a.

Die von der Primärwicklung der den Maschinendrehzahlgeber 14 bildenden Zündspule erzeugten Impulssignale werden von der Impii¹·' >rmerschaltung regeneriert und sodann in dem Binärzähler 111 einer Frequenzteilung unterworfen. Das FrequenzteilverhäU-nis wird von dem BeschleunigungS'/Verzogerungsschalter 15 bestimmt und ist bei diesem Ausführungsbeispiel derart vorgegeben, daß ein Ausgangssignal Q\ (Ausgangssignai geteilt durch den Faktor 2) bei einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 erzeugt wird, während ein Ausgangssignal Qi (Ausgangssignal geteilt durch den Faktor 8) bei jedem anderen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 erzeugt wird. Die erste Impuls-Differenzierschaltung bildet aus den frequenzgeteilten Ausgangssignalen des Binärzählers 111 positiv differenzierte Impulse, wie dies unter (A) in F i g. 9 dargestellt ist.

Diese differenzierten Zeitsteuerimpulse werden somit drehzahlsynchron erzeugt und weisen eine der Drehzahl der Brennkraftmaschine umgekehrt proportionale Dauer bzw. Periode auf, die während der Dauer von Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden ein Viertel derjenigen Dauer bzw. Periode beträgt, die im normalen Betriebszustand erhalten wird. Die zwe,:e und dritte Impuls-Differenzierschaltung erhalten ?.h Eingangssignale die Ausgangssignale der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a, so daß die zweite Impuls-Differenzierschaltung die unter (C) in Fig.9 dargestellten positiv differenzierten Impulse erzeugt, wenn das Ausgangssignal am \usgang B\ der

Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a von dem Wert »0« auf den Wen »1« übergeht (wenn das Ansauggemisch fetter ist), während die dritte Impuls-Differenzierschaltung die unter (D) in F i g. 9 dargestellten positiv differenzierten Impulse erzeugt, wenn das Ausgangssignal am Ausgang lh der Luft/ Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a von dem Wert »0« auf den Wert»!« übergeht (wenn das Ansauggemisch magerer ist).

Die UN D-Verknüpfungsglieder 125 und 126 erhalten die Ausgangssignale der ersten Impuls-Differenzierschaltung und der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a als Verknüpfungseingangssignale, so daß, wenn das Ausgangssignal am Ausgang B_x der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung iöa den Wert »I« annimmt, das ÜN'D-Verknüpfungsglied 125 geöffnet wird und die von der ersten impuls-DifferenzierschaJtung abgegebenen differen-

zierten Impulse weitergeleitet werden, wie dies unter (E) in Fig.9 veranschaulicht ist, während, wenn das Ausgangssignal am Ausgang Bt der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a den Wert »1« annimmt, das UND-VerknOpfungsgiied 126 geöffnet wird und die von der ersten Impuls-Differenzierschaltung abgegebenen differenzierten Impulse weitergeleitet werden, wie dies unter (F) in F i g. 9 dargestellt ist

Die D-Flip-Flops 127 und 128 liegen mit ihren Setzeingängen 5 an Masse, während ihre Verzögerungseingänge D mit der Stromquelle verbunden sind. Das D-Flip-Flop 127 erhält als Eingangssignale an seinem Rückstelleingang R die Ausgangssignale der zweiten Impuls-Differenzierschaltung und an seinem Takteingang CL über den Inverter 127a die Ausgangssignale des UND-Verknüpfungsgliedes 125. Das D-FHp-Flop 12& erhäit als Eingangssignale an seinem Rückstelleingang R die Ausgangssignale der dritten Impuls-Differenzierschaltung und an seinem Takteingang CL über den Inverter 128a die Ausgangssignale des UND-Verknüpfungsgüedes 126.

Beide D-FIip-FIops 127 und 128 sind derart aufgebaut, daß das Ausgangssignal Q auf den Wen. »0« zurückgestellt wird, wenn ein Rückstellsignal des Wertes »1« dem Rückstelleingang R zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal <?von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht, wenn das an dem Takteingang CL anliegende Eingangssignal von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht Danach verbleibt das Ausgangssignal Q auch dann, wenn das an dem Takteingang anliegende Eingangssignal seinen Zustand ändert, auf dem Wert »1«, bis ein Rückstellsignal des Wertes »1« dem Rückstelleingang R zugeführt wird.

Das Ausgangssignal Q (an einem Ausgang G) des D-Flip-Flops 127 erhält daher den unter (G) in Fig.9 dargestellten Verlauf entsprechend den Ausgangssignalen der zweiten Impuls-Differenzierschaltung und des UN D-Verknüpfungsgliedes 125, die jeweils unter (C) bzw. (E) in Fig.9 dargestellt sind, während das Ausgangssignal Q (an einem Ausgang I) des D-Flip-Flops 128 den unter (I) in Fig.9 dargestellten Verlauf entsprechend den Ausgangssignalen der dritten Impuls-Differenzierschaltung und des UN D-Verknüpfungsgliedes 126 erhält.

Die Ausgangssignale der D-Flip-Flops 127 und 128 werden jeweils zusammen mit den Ausgangssignalen E und F der UND-Verknüpfungsglieder 125 und 126 von den UND-Verknüpfungsgliedern 130 und 129 logisch verknüpft, so daß das sich ergebende Ausgangssignal H des UND-Verknüpfungsgüedes 130 den unter (H) in Fig.9 dargestellten Verlauf aufweist und das sich ergebende Ausgangssignal / des UN D-Verknüpfungsgliedes 129 den unter (]) in Fig.9 veranschaulichten Verlauf erhält.

Wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a von einem Wert auf den anderen Wert übergeht, wird somit das D-Flip-Flop 127 oder das D-Flip-Flop 128 auf den Wert »0« zurückgestellt. Danach geht bei einer Änderung des von der ersten Impuls-Differenzierschaltung drehzahl· synchron erzeugten ersten differenzierten Impulses von dem Wert »1« auf den Wert »0« das Ausgangssignal des D-Flip-Flops 127 oder des D-Flip-Flops 128 auf den Wert »1« über, so daß das UND-Verknüpfungsglied 130 oder das UND-Verknüpfungsglied 129 den nach der Änderung des Ausgangssignals der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung lOfl von einem Wert auf den anderen Wert erzeugten ersten differenzierten Impuls sperrt Wenn das Ausgangssignal der Luft/ Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a da nach unverändert bleibt, wird der zweite differenzierte Impuls sowie die folgenden Impulse invertiert und übe das UND-Verknüpfungsglied 130 oder das UND-Ver knüpfungsglied 129 weitergeleitet

Das ODER-Verknüpfungsglied 131 führt die logische Verknüpfung der Ausgangssignale der UND-Verknüpfungsglieder 130 und 129 durch, so daß die unter (H) und (J) in F i g. 9 dargestellten Ausgangssignale der UND Verknüpfungsglieder einander überlagert sind und daher das Ausgangssignal des ODER-Verknüpfungs gliedes 131 den unter (K) in F i g. 9 dargestellten Verlau annimmt

Wenn jedoch das Ausgangssignal der Luft/Brenn stoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a während der in Fig.9 dargestellten einen Periodendauer de Zeitsteuerimpulse von dem Wert »0« auf den Wert »1« oder von dem Wert »1« auf den Wert »0« übergeht, wird der erste Zeitsteuerimpuls nach dem Auftreten de Änderung unterdrückt, während, wenn die Änderung* dauer des Ausgangssignals der Luft/Brennstoffverhält nis-Unterscheidungsschaltung 10a länger als die Dauei bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse wird, die Zeitsteuer impulse über das ODER-Verknüpfungsglied 131 weiter geleitet werden.

Die Oszillatorschaltung 10c besteht aus Invertern 132 und 134, einem Widerstand 133 und einem Kondensate) 135 und erzeugt Grundtaktimpulse zum Antrieb des Schrittmotors 11.

Die Antriebsimpulsgeneratorschaltung 1Od besteh aus einem NOR-Verknüpfungsglieder 136 und 137 aufweisenden RS-FIip-Flop, einem NOR-Verknüp fungsglied 138 und einem Dekadenzähler 139. Wenn ein differenzierter Impuls des Wertes »1« einem Rückstell eingang R des Dekadenzählers 139 zugeführt wird, werden seine Ausgänge Qo bis Q3 sämtlich auf den Signalwert »0« zurückgestellt Die Zählung erfolg jeweils dann, wenn der dem Eingang CI zugeführte Taktimpuls von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht und es wird ein Ausgangssignal jeweil nacheinander an den Ausgängen Qo, Qi, ... und Q abgegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist de Dekadenzähler 139 ein Bautyp, bei dem die Zählung mi Erreichen der Grundzahl zehn beendet und an einem Übertrag-Ausgang CU bei Abschluß der Zählung ein Signal des Wertes »1« abgegeben wird. Das RS-Flip Flop ist derart aufgebaut daß das NOR-Verknüpfungs glied 136 von dem von der Steuerimpulsgeneratorschal tung !Ob abgegebenen Zeitsteuerimpuls getriggert wird so daß das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 136 den Wert »0« annimmt und das NOR-Verknüp fungsglied 138 geöffnet wird, wodurch die von de Oszillatorschaltung 10c abgegebenen Taktimpulse den Eingang Cl des Dekadenzahlers 139 zugeführt werden Gleichzeitig wird der Dekadenzahler 139 von den Zeitsteuerimpuls zurückgestellt, so daß der Deknden zähler 139 seinen Zählbeirieb entsprechend de Zuführung des Zeitsteuerimpulses aufnimmt Wenn de Dekadenzähler 139 ATaktimpulse zählt nimmt da Signal an seinem Ausgang Qi den Wert »1« an, und da NOR-Verknüpfungsglied 137 des RS-Flip-Flops win getriggert Dementsprechend geht das Ausgangssigna des NOR-Verknüpfungsgliedes 136 auf den Wert »1 über, und das NOR-Verknüpfungsglied 138 wir« geschlossen, wodurch der Zahlvorgang des Dekaden Zählers 139 beendet wird.

Bei jedem Zeitsteuerimpuls werden somit /-Taktim

pulse als Ausgangssignale des NOR-Verknüpfungsgliedes 138 erzeugt, wie dies unter (L) in F i g. 9 dargestellt ist, d. ti, während eines jeden vorbestimmten Zeitintervalls wird eine bestimmte Anzahl von Antriebsimpulsen erzeugt Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die erzeugte Anzahl von Antriebsimpulsen auf einen Optimalwert voreingestellt, so daß der Regelbereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses während der Dauer sowohl von stationären Dauerbetriebszuständen als auch Übergangsbetriebszuständen verkleinert wird. Die unter (L) in Fig.9 gezeigten Antriebsimpulse werden der Verknüpfungsschaltung 1Oe zugeführt, so daß der Schrittmotor 11 entsprechend den von der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a abgegebenen Signalen in ähnlicher Weise wie im Falle des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels betätigt wird.

Nachstehend wird näher auf die Wirkungsweise des bisher unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 6 bis 8 beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels des Regelsystems, insbesondere die Steuerung des Bypaßventils 12, unter Bezugnahme auf F i g. 9 eingegangen.

Die Steuerimpulsgeneratorschaltung iOb erzeugt die unter (A) in Fig.9 dargestellten Zeitsteuerimpulse entsprechend den von dem Maschinendrehzahlgeber 14 und dem Beschleunigungs-A^erzögerungsschalter 15 abgegebenen Signalen. Obwohl nicht dargestellt, erfolgt dies derart, daß während der Dauer eines Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgangs die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse auf ungefähr ein Viertel m des während der Normalbetriebsperioden erhaltenen Wertes verringert wird, wobei die Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 jedoch weiter besteht.

Außerdem ist unter (Bi) in F i g. 9 das Ausgangssignal s:- Bt der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a dargestellt, die zur Unterscheidung des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 9 dient, das sich wiederum mit Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des jeweils im Vergaser 2 gebildeten Ansauggemisches entsprechend ändert

Die Drehrichtung des Schrittmotors 11 wird somit von dem unter (Bi) in Fig.9 dargestellten Luft/Brennstoffverhältnis-Signal bestimmt, während die zeitliche Steuerung des Antriebs und die Antriebsdauer (der Antriebswinkel) von den unter (L) in F i g. 9 gzeigten Antriebsimpulsen bestimmt werden, was zu einem intermittierenden Antrieb des Schrittmotors 11 führt. Dieser Vorgang ist unter (M) in F i g. 9 durch die Linie / in Form einer Offnungsbewegung des Bypaßventils 12 veranschaulicht, so daß aus der Darstellung (M) gemäß F i g. 9 ersichtlich ist, daß der Schrittmotor 11 während vorbestimmter Zeitabschnitte synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine betätigt wird, während das Bypaßventil 12 während anderer Zeitabschnitte vorübergehend angehalten wird.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Schrittmotor 11 somit bei jedem Zeitsteuerimpuls derart betätigt, daß er während einer vorgegebenen Zeitdauer eine Drehbewegung über einen vorgegebe- &o nen Drehwinkel durchführt, wobei er während anderer Zeitabschnitte vorübergehend angehalten wird und dieser Vorgang wiederholt erfolgt. Dies führt dazu, daß die der Ansaugleitung 3 über den Bypaßluftkanal 6 zugeführte Zusatzluftmenge intermittierend vergrößert f>'> und verkleinert wird.

Dies erlaubt eine Steigerung der Antriebsgeschwindigkeit (Steigung der Linie /unter (M) gemäß Fig.9) des Bypaßventils 12 durch den Schrittmotor 11, wodurch das Ansprechverhalten des BypaOventils 12 verbessert und dadurch Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggernisches klein gehalten werden.

Ferner wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel bei Obergangsbetriebszuständen, wie etwa während der Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden, bei denen eine plötzliche Änderung der Ansaugluftmenge auftritt, die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse auf ungefähr ein Vierte! des während der Normalbetriebsperioden erhaltenen Wertes verringert, was dazu führt, daß der Betriebszyklus des Schrittmotors 11 stark verkleinert wird, so daß die öffnung des Bypaßventils 12 schnell verändert und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches schnell auf den gewünschten Verhältniswert zurückgeführt wird.

Ferner wird bei dem zweiten Ausführungsüeispiel dann, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine hoch und die Ansaugluftmenge groß sind, die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine verringert, so daß der Betriebszyklus des Schrittmotors 11 verkleinert und die öffnung des Bypaßventils 12 schneller verändert wird, wodurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches schnell auf den gewünschten Verhältniswert zurückgeführt wird, ohne eine große Änderung aufgrund des Verzugszeitfaktors der Brennkraftmaschine 1 zu erfahren. Wenn dagegen die Drehzahl der Brennkraftmaschine niedrig und die Ansaugluftmenge gering sind, wird der Betriebszyklus des Schrittmotors 11 vergrößert und das öffnen des Bypaßventils 12 im ganzen langsam verändert, was mit der Erhöhung der Verzugszeit der Brennkraftmaschine 1 in Übereinstimmung steht Auf diese Weise wird eine übermäßige Zusatzluftzufuhr im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine verhindert und die jeweilige Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches klein gehalten, wodurch das Auftreten von Drehzahl-Schwankungen und Rüttelerscheinungen im Betrieb der Brennkraftmaschine vermieden wird.

Indem somit der Schrittmotor 11 durch Zeitsteuerimpulse mit einer der Verzugszeit der Brennkraftmaschine 1 entsprechenden Dauer bzw. Periode intermittierend angetrieben und angehalten und dieser Vorgang wiederholt durchgeführt wird, läßt sich die Zusatzluftmenge ständig über einen weiten Bereich von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine genau regeln.

Außerdem wird bei dem zweiten Ausführungsbeispiel auch dann, wenn die Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a einen kurzzeitigen Momentanimpuls erzeugt oder wenn die Luft/Brennstoff-Verhältniswerte des Ansauggemisches im Bereich des vorgegebenen Luft/Brennstoff-Verhältnisses (des stöchiometrischen Verhältnisses) liegen und dadurch das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a in kurzen Zeitintervallen von einem Wert auf den anderen Wert und wieder zurück wechselt, wie dies im Bereich T gemäß F i g. 9 dargestellt ist, der Schrittmotor Il nicht betätigt, bevor nicht das Ausgangssignal der Unterscheidungsschaltung 10a den gleichen Wert während der Dauer eines Zeitabschnittes aufweist, in welchem zumindest zwei der unter (A) in Fig.9 gezeigten Zeitsteuerimpulse erzeugt werden, wodurch das Bypaßventil 12 im Stillstand gehalten wird. Hierdurch wird eine Fehlsteuerung des Bypaßventils 12 verhindert bzw. es wird vermieden, daß sich die

Verstellrichtung des Bypaßventils 12 in kurzen Zeitintervallen ändert, wodurch eine stabile, gleichmäßige Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches gewährleistet wird.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches von dem vorgegebenen Verhältniswert abweicht, wie vorstehend bereits beschrieben, wird das Bypaßventil 12 natürlich entsprechend einem jeden Zeitsteuerimpuls betätigt, so daß die Öffnung des Bypaßventils 12 verändert und eine zufriedenstellende Einregelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf den vorgegebenen Verhältniswert erzielt wird.

Die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgende Änderung der Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse bei Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden rs durch den einen Frequenzteiler darstellenden Binärzähler 111 läßt sich auch durch Verwendung einer Antriebsimpuisgeneratorschaltung 10t/' erzielen, deren wesentliche Bauelemente in Fig. 10 veranschaulicht sind. Diese Schaltung unterscheidet sich dahingehend von der Antni&bsimpulsgeneratorschaltung \0d gemäß F i g. 8, daß zusätzlich ein Dekadenzähler 154 vorgesehen ist, dessen Eingang CI mit dem Übertrag-Ausgang CO des Dekadenzählers 139 und dessen Rückstelleingang R mit dem Rückstelleingang R des Dekadenzäh- lers 139 verbunden sind, während die Ausgangssignale der Dekadenzähler 139 und 154 wahlweise über den Beschleunigungs-A'erzögerungsschalter 15 abgegeben werden.

Während bei Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse nicht verändert wird, wird bei dieser Ausführung die Anzahl der entsprechend einem jeden Zeitsteuerimpuls erzeugten Takvimpulse derart gewählt, daß sie entweder zwischen 0 bis 9 oder IU bis 99 liegt, so daß das Tastverhältnis der Antriebsimpu.se und damit die Antriebszeitdauer des Schrittmotors U geändert werden, wodurch wiederum die öffnung des Bypaßventils 12 während der Dauer von Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden rasch verändert wird. -to

Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die von der Antriebsimpulsgeneratorschaltung 10c/ bei jedem Zeitsteuerimpuls erzeugte Anzahl von Taktimpulsen gleich ist und somit die Antriebszeitdauer sowohl für das öffnen als auch das Schließen des Bypaßventils gleich ist, ist außerdem die Verwendung einer Antriebsimpulsgeneratorschaltung 1Od" möglich, deren wesentliche Bauelemente in F i g. 11 dargestellt sind. Diese Schaltung unterscheidet sich von der Antriebsimpulsgeneratorschaltung 1Od gemäß Fig.8 dahingehend, daß zusätzlich NOR-Verknüpfungsglieder 155,156 und 159, ein aus NOR-Verknüpfungsgliedern 157 und 158 bestehendes RS-Flip-Flop sowie ein Dekadenzähler 160 vorgesehen sind, wobei das NOR-Verknüpfungsglied 155 mit dem Ausgang K der Steuerimpulsgeneratorschaltung 106 und dem Ausgang Bi der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung 10a und das NOR-Verknüpfungsglied 156 mit dem Ausgang K der Steuerimpulsgeneratorschaltung 106 und dem Ausgang By der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschal- ^M tung 10a verbunden sind, so daß der Dekadenzähler 139 die Anzahl der Antriebsimpulse zum Schließen des Bypaßventils festlegt, während der Dekadenzähler 160 die Anzahl der Antriebsimpulse zum öffnen des

Bypaßventils bestimmt

Bei diesem Aufbau unterscheidet sich die Anzahl der bei jedem Zeitsteuerimpuls zum öffnen des Bypaßventils erzeugten Taktimpulse von derjenigen zum Schließen des Bypaßventils, so daß die Verstellgeschwindigkeit bzw. der Verstellungsbetrag zum öffnen des Bypaßventils sich von derjenigen zum Schließen des Bypaßventils unterscheidet, wodurch das Luft/Brennstoff- Verhältnis des Ansauggemisches auf einen anderen Wert als den stöchiometrischen Verhältniswert einregelbar ist

Wenn daher, wie in F i g. 11 dargestellt, ein Erwärmungsmeßfühler 17 (z. B. ein Meßfühler zur Erfassung der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine), der sich zur Durchfährung von Schaltfunktionen entsprechend dem Erwärmungszustand der Brennkraftmaschine 1 eignet, zur Änderung des Ausgangssignals des Dekadenzählers 160 vorgesehen ist, kann das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisrhes während der Erwärmungsperiode auf einen unterstöchiometrischen Verhältniswert eingeregelt und dadurch ein gleichmäßiger stetiger Betrieb der Brennkraftmaschine im Erwärmungszustand gewährleistet werden. In diesem Falle ist der Dekadenzähler derart eingestellt daß Qi\ = Qh>Qh ist Natürlich kann das vorgegebene Luft/Brennstoff-Verhältnis in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Einstellung des Dekadenzählers geändert werden.

Obwohl das Zusatzluft-Regelsystem vorstehend in Verbindung mit der Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des in einem Vergaser gebildeten Ansauggemisches beschrieben worden ist kann es gleichermaßen auch zur Kompensation der Luftdurchflußmenge in mechanisch oder elektronisch gesteuerten Brennstoff-Einspritzsystemen Verwendung finden.

Außerdem kann das Zusatzluft-Regelsystem außer zur Regelung der Luftdurchflußrate im Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine auch zur Regelung einer Luftdurchflußrate im Abgassystem, wie etwa zur Regelung eines Zusatzluftdurchfluf-^cs für den Katalysator, verwendet werden.

Auch können anstelle des als Antriebseinrichtung verwendeten Schrittmotors beliebige Gleichstrommotoren oder Wechselstrommotoren Verwendung finden oder alternativ können beliebige mechanische Betätigungseinrichtungen zusätzlich zu elektrischen Betätigungseinrichtungen verwendet werden.

Ferner können anstelle der aus dem Maschinendrehzahlgeber 14 und dem BeschleunigungsWerzögerungsschalter 15 bestehenden Verzugszeit-Ermittlungseinrichtung beliebige andere Meßfühler oder Meßwertgeber zur Erfassung anderer Verzugszeitfaktoren wie etwa des Ansaugunterdrucks, der Ansaugluftmenge, des Unterdrucks im Venturiabschnitt, des Drosselklappenwinkels, der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Maschinendrehzahl, usw. sowohl einzeln als auch in Verbindung miteinander verwendet werden.

Auch kann, wenn der verwendete Meßfühler oder Meßwertgeber eine Bauart aufweist, bei der sich das Ausgangssignal analog ändert, die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse z. B. von einem Spannungs-Frequenz-Umsetzer anstelle des Frequenzteilers analog {geändert werden.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

l.ZusaGluft-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Bypaßluftkanal und einem darin s befindlichen BypaOventil zur Einspeisung von Zusatzluft in die Brennkraftmaschine, dessen Stellung in Abhängigkeit von mittels mehrerer Meßfühler ermittelten Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, die das das Luft/Brennstoff- Verhältnis des ι ο Ansauggemisches bezeichnende Ausgangssignal eines Abgas-Meßfühlers einschließen, zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Luft/Brennstoff-Verhältniswertes des Ansauggemisches durch kompensierende Änderung der durch den BypaBluftkanal is strömenden Zusatzluftmenge über eine mit den Meßfühlern verbundene Steuerschaltung und eine Antriebseinrichtung derart steuerbar ist, daß das Bypaßventil in einer vom Ausgangssignal des Abgas-Meßfüutirs abhängigen Verstellrichtung in Zeitintervallen mit jeweils einer Ventil-Antriebszeit und einer Ventil-Stillstandszeit kontinuierlich betätigt wird, wobei die Ventil-Antriebszeit betriebsparameterabhängig veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) Einrichtungen (iOb, 10c/, 1Oe, 10/7 aufweist, die die Betätigung der Antriebseinrichtung (11) des Bypaßfilters (12) für eine vorgebene Zeitdauer (t) unterbrechen nach einem Übergang des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers (9) von einem auf einen anderen Wert.
2. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (106, 200, 214) zur Änderung der Zeitdauer (t) in Abhängigkeit von der Betriebs.emperatur der Brennkraftmaschine (1) vorgesehen ist
3. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerimpulsgeneratorschaltung (lOiijzur Erzeugung von Zeitsteuerimpulsen, die in zeitlicher Beziehung zur Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) stehen, und durch eine Betätigungsschaltung (10c 10c/, 1Oe, 101 Wg) zur intermittierenden Betätigung der Antriebseinrichtung (11) bei Erhalt der Zeitsteuerimpulse, wobei die Betätigung der Antriebseinrichtung unterbrochen wird, wenn ein Zeitsteuerimpuls während der Zeitdauer ft} erzeugt wird.
4. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15,111) zur Änderung der Impulsfolgefrequenz der Zeitsteuer- so impulse bei einer schnellen Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (1) und durch eine Einrichtung (10c/'bzw. iOd") die die Durchfluß-Steigerungsrate der je Zeitsteuerimpuls zugeführten Zusatzluftmenge bei einer schnellen Änderung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine ändert.