DE2724209C2

DE2724209C2 - Regelsystem zur Einstellung eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Brennstoff-Gemisches

Info

Publication number: DE2724209C2
Application number: DE2724209A
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: 1982-07-08
Also published as: US4140093A; DE2724209A1; GB1571254A

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem zur Einstellung eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Brennstoff-Gemisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zu;· Erzielung einer optimalen Abgasreinigung bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist zur Gewährleistung eines maximalen Wirkungsgrades des hierzu meist verwendeten Abgasreinigungskatalysators entweder eine ständige genaue Regelung des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches einer Brennkraftmaschine zum Beispiel durch entsprechende Zusatzluftzufuhr erforderlich oder alternativ muß eine dem Abgasreinigungskatalysator zugeführte Zusatzluftmenge entsprechend geregelt werden.

Bei einem aus der DE-OS 23 60 621 bekannten Regelsystem dieser Art zur Einregelung des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses des einer Vergaser-Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Brennstoff-Ansauggemisches in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen eines dem Abgasstrom der Brennkraftmaschine ausgesetzten Gasmeßfühlers ist ein den Vergaser umgehender Bypassluftkanal zur Zuführung von dosierbarer Zusatzluft mit einem elektrisch steuerbaren Magnetventil und einem als mechanisches Membranventil ausgestalteten Regelventil versehen. Ober das Membranventil wird der Durchlaßbereich des Bypassluftkanals in

ίο Abhängigkeit vom Ansaugleitungsunterdruck verändert, wobei der Durchlaßquerschnitt bei hohem Ansaugleitungsunterdruck vergrößert und bei niedrigem Ansaugleitungsunterdruck verkleinert wird, während mittels des Magnetventils die Zusatzluftzufuhr zum Membranventil in Form einer EIN/AUS-Steuerung festgelegt wird. Hierbei wird das Magnetventil drehzahlsynchron geöffnet und geschlossen, wobei zwei Tastverhältnisse Verwendung finden, davon abhängig, ob das über den Gasmeßfühler ermittelte Luft/Brennstoff-Verhältnis fett oder mager, d. h. unterstöchiometrisch oder überstöchiometrisch ist Während der Zeitdauer, bei der das ermittelte Luft/Brennstoff-Verhältnis unterstöchiometrisch ist, wird ein Tastverhältnis mit einer langen Ventilöffnungsperiode verwendet, während bei Ermittlung eines überstöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses auf ein Tastverhältnis mit einer kurzen Ventilö'fnungsperiode übergegangen wird, das für die Dauer dieses Zustandes des Luft/Brennstoff-Verhältnisses beibehalten wird.

Obwohl die Zusatzluftzufuhr auch in synchroner Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl gesteuert wird, erfolgt die Einspeisung der Zusatzluft in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine auf Grund der Verwendung eines derartigen Schaltventils jedoch intermittierend bzw. mit Unterbrechungen, was in Verbindung mit der in proportionaler Abhängigkeit vom Ansaugleitungsunterdruck erfolgenden allmählichen Verstellung des Membranventils den Nachteil aufweist, daß auf Grund der durch die Brennkraftmaschine zwangsläufig bedingten Verzögerungszeit der Regelstrecke leicht Nachlaufersdieinungen bei der Zusatzluftdosierung auftreten, die erhebliche Regelschwankungen des Luft/Brennstoff-Ansauggemischverhältnisses hervorrufen können und damit durch unangenehme Rüttelerscheinungen das Fahrverhalten eines mit einer derart geregelten Brennkraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs sowie auch den Wirkungsgrad eines meist nur in einem engen Bereich effektiv arbeitenden Abgasreinigungskatalysators beeinträchtigen.

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 einspeis-

bar 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 Ansaugleitungsunterdruck beaufschlagt wird, sowie andererseits über ein als Schaltventil ausgebildetes Magnetventil mit der Atmosphäre verbindbar ist. Die EIN/ÄUS-Zustände des Magnetventils werden wiederum von einem den Abgasen der Brennkraftmaschine ausgesetzten Gasmeßfühler (O₂-Meßfühler) über eine Regelschaltung gesteuert. Das heißt, der Unterdruck im Pufferbehälter wird durch Änderung des Tastverhältnisses des dem Magnetventil zugeführten Steuersignals in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Gasmeßfühlers

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 Ansaugleitungsunterdruck beaufschlagt wird.

Dieses bekannte Regelsystem entspricht mit Ausnahme der hier nicht gegebenen Drehzahlabhängigkeit somit weitgehend dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik und weist dementsprechend im wesentlichen buch die gleichen Nachteile auf, die insbesondere darin bestehen, daß im Bereich des meist einzuregelnden stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses, in dem das Ausgangssignal des Gasmeßfühlers sehr häufig seinen Wert ändert, erhebliche Regelschwingungen auftreten, die durch die diskontinuierliche EIN/AUS-Steuerung des jeweils verwendeten Magnetventils weiter verstärkt werden und die Einregelung eines bestimmten konstanten Luft/Brennstoff-Verhältnisses erschweren. Im übrigen ist eine aus einer Kombination eines Magnetventils mit einem Membranventil bestehende Bypassanordnung dieser bekannten Art bereits an sich aufwendig und arbeitet auf Grund der doppelstufigen Steuerung und der nur allmählich erfolgenden Verstellung des Membranventils zwangsläufig relativ ungenau.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art derart auszugestalten, daß durch Anpassung der Charakteristik bzw. Ansprechverhaltens des Regelkreises an die bei den verschiedenartigen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine auftretenden unterschiedlichen Verzögerungszeiten Schwankungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses um den einzuregelnden Wert minimal gehalten werden können.

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

Erfindungsgemäß findet somit an Stelle einer Ventilkombi.;ation nur ein einziges, z. B. von einer als Schrittmotor ausgebildeten Antriebseinrichtung kontinuierlich verstellbares Regelventil zur Regelung der Zusatzluftzufuhr Verwendung. Die Steuerschaltung erhält eingangsseitig die Ausgangssignale des z. B. aus einem C^-Meßfühler bestehenden Gasmeßfühlers sowie eines Maschinendrehzahlgebers und umfaßt einen Steuermpulsgenerator, der in bestimmter Weise mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisierte bzw. auf diese zeitlich abgestimmte Steuerimpulse erzeugt, wobei bei jedem dieser Zeitsteuerimpulse eine bestimmte Anzahl von Betätigungsimpulsen für den Schrittmotor erzeugt und er dadurch für eine vorgegebene Zeitdauer angetrieben wird.

Der Antrieb des Schrittmotors erfolgt somit richtungsmäßig in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des die Abgaszusammensetzung und damit das eingeregelte Luft/Brennstoff-Verhältnis erfassenden Gasmeßfühlers jeweils über eine vorgegebene Zeitdauer, die von der vorgegebenen Anzahl von Betätigungsimpulsen bestimmt ist, woraufhin der Schrittmotor und damit das _ω Regelventil in der erreichten Stellung festgehalten werden, bis der nächste Zeitsteuerimpuls ansteht. Solange keine Signalumkehr des Gasmeßfühlersignals erfolgt, wird das Regelventil in einer Richtung abwechselnd angetrieben und wieder festgehalten. Bei einer Signalumkehr des Gasmeßfühlersignals, d. h„ bei einer Änderung des Li/Ii/Brennstoff-Gemischverhältnisses von einem mageren auf einen fetten Wert oder umgekehrt, ändert sich gleichzeitig auch die Antriebsrichtung des Schrittmotors.

Bei hoher Drehzahl und großer Ansaugluftmenge, d. h, bei kurzen Verzögerungszeiten in der Regelstrekke, verringert sich die Periode der Zeitsteuerimpulse proportional zur Drehzahl, was zu kürzeren Betriebszyklen des Schrittmotors und damit zu einer durchschnittlich schnelleren Verstellung des Regeiventils entsprechend den kurzen Verzögerungszeiten führt Bei niedriger Drehzahl und geringer Ansaugluftmenge, d. h, bei großen Verzögerungszeiten in der Regelstrecke, ergeben sich dementsprechend auch größere Perioden der Zeitsteuerimpulse, was zu einer im ganzen langsameren Verstellung des Regelventils führt die mit den größeren Verzögerungszeiten in Einklang steht und eine übermäßige Zusatzluftzufuhr insbesondere im unteren Teillastbereich mit den bekannten nachteiligen Folgen einer übermäßigen Gemischabmag<;rung verhindert

Durch die Bildung von Zeitstf; !jrimpulsen, deren Periode sich in Abhängigkeit von dei V'-rzögeruiigszeit der Regelstrecke ändert läßt sich somit eine optimale Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen und damit eine praxisgerechte Regelung des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses erzielen, da sich hierdurch die Verstellgeschwindigkeit des Regelventils dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und damit der jeweiligen Verzögerungszeit in der Regelstrecke anpassen läßt, was den Regelbereich innerhalb dessen das Luft/Brennstoff-Verhältnis Schwankungen unterworfen sein kann, erheblich einengt.

Im übrigen läßt sich bei Übergangsbetriebszuständen, wie Beschleunigung und Verzögerung, bei denen eine plötzliche Änderung der Ansaugluftmenge auftritt, die Periode der Zeitsteuerimpulse sofort auf einen Teilbetrag des üblichen Wertes verringern, was zu einer noch schnelleren Verstellung des Regelventils führt, die eine rasche Wiedereinregelung des gewünschter! Luft/ Brennstoff-Verhältnisses ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in de;. Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines ersten Ausführungsbeispiels des Regelsystems,

Fig. 2 teilweise im Schnitt eine schematische Darstellung des Aufbaus des bei dem Regelsystem gemäß Fig. 1 verwendeten Beschleunigungs/Verzögerungsschalters,

F i g. 3 ein Blockschaltbild der bei dem Regelsystem gemäß F ί g. 1 verwendeten Steuerschaltung,

F i 'Λ 4 ein Schaltbild der Steuerschaltung gemäß F ig. 3,

F i g. 5 einen Impuls- bzw. Signalplan zur v\:ranschaulichung der Wirkungsweise des Regelsystems gemäß Fig. 1,

Fig.6 die Steuerschaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kegelsystems,

F i g, 7 einen Impuls- bzw, Signalplan zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des Regelsystem gemäß Fig. 6,

Fig.8 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines dritten Ausführungsbeispiels des Regelsystems und

F i g. 9 und 10 Schaltbilder, die die Hauptbauelemente von Weiterbildungen der Steuerschaltung gemäß den F i g. 4 und 6 veranschaulichen.

Gemäß Fig. 1, in der der Gesamtaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels des Regelsystems veranschaulicht ist, wird einer Brennkraftmaschine 1 von einem Vergaser 2 über eine Ansaugleitung 3 ein Luft/Brennstoff-Gemisch zugeführt. Die Brennkraftmaschine 1 ist ein üblicher Viertakt-Otto-Motor.

Im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine 1 ist ein Drosselventil 4 in dem stromab gelegenen Teil des Vergasers 2 angebracht, während ein Luftfilter 5 stromauf des Vergasers 2 vorgesehen ist. Eine Zusatzluft-Zuleitung 6 verbindet den Luftfilter 5 mit dem Vergaser 2 stromab des Drosselventils 4.

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

Im Falle der Verwendung von Zirkondioxid für den Gasmeßfiihler 9 wird eine EMK von ungefähr 1 V erzeugt, wenn das der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch unterstöchiometrisch ist, während eine EMK von ungefähr 100 mV erzeugt wird, wenn das der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Luft/Brennstoff-Gemisch überstöchiometrisch ist, wobei sich die EMK im Bereich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses stufenweise bzw. sprungartig ändert.

Eme verschiedene elektronische Schaltkreise umfassende Steuerschaltung 10 dient dazu, eine als Schrittmotor ausgebildete Antriebseinrichtung 11 intermittierend derart anzusteuern, daß der Schrittmotor 11 eine sprungartige Drehbewegung in einer gewählten Antriebsrichtung entsprechend den von verschiedenen Meßfühlern einschließlich des Gasmeßfühlers 9 abgegebenen Signalen ausführt. Die Aufgabe des Schrittmotors 11 besteht darin, ein in der Zusatzluft-Zuleitung 6 angebrachtes Regelventil 12 zu öffnen und zu schließen. /u welchem Zweck die Antriebswelle des Schrittmotors 11 mit der Welle bzw. dem Schaft des Regelventils 12 verbunden ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Schrittmotor 11 ein vierphasig bzw. zweiphasig erregbarer Motortyp.

Das Regelventil 12 ist eine rechteckige Drosselklappe, die in der Zusatzluft-Zuleitung 6 angebracht ist Das Regelventil 12 ist mit einem die vollständig geschlossene Ventilsteüung erfassenden Schalter 13 versehen, der geschlossen ist. wenn sich das Regelventil 12 in seiner vollständig geschlossenen Stellung befindet, und der in jeder anderen Stellung des Regelventils 12 geöffnet ist, wobei das Ausgangssignal des Schalters 13 der Steuerschaltung 10 zugeführt wird

Ein Drehzahlgeber 14 dient zur Erzeugung eines Signals synchron mit der Drehbewegung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 bzw. entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel das von der Primärwicklung der üblicherweise im Zündsystem der Brennkraftmaschine 1 Verwendung findenden Zündspule abgegebene intermittierende Signal ausgenutzt und als Ausgangssignal

Ein Beschleunigungs-A^erzögerungsschalter 15 ist in der Ansaugleitung 3 angebracht und wird entsprechend den Änderungen des in der Ansaugleitung herrschenden Unterdrucks elektrisch ein- und abgeschaltet, d. h., der Schalter 15 wird bei einer plötzlichen Änderung des Ansaugunterdrucks, wie im Falle einer Beschleunigung 5 oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1, geschlossen und sein Ausgangssignal der Steuerschaltung 10 zugeführt. Der Aufbau dieses BeschleunigungS'/Verzögerungsschalters 15 ist in Fig.2 dargestellt und veranschaulicht, daß der Schalter 15 ein sog. Membranschalter, ist. Wie Fig. 2 zu entnehmen ist, weist der Schalter 15 zwei von einem Gehäuse 15a gebildete Kammern 15c und 15c/sowie eine Membran 156 auf, wobei die Kammern über eine Öffnung 15e in der Membran 156 miteinander in Verbindung stehen. Die

is Kammern 15cund 15c/sind jeweils mit Federn 15/i und 15/₂ versehen, die einen Druck auf die Membran 156 ausüben, wobei die Kammern 15c außerdem mit der Ansaugleitung 3 in Verbindung steht. An der Membran 156 ist ein elektrisch leitendes Achselement i5g fest angebracht, das an seinem vorderen Ende einen Kontakt 15Λ aufweist. Ein Gleitkontakt 15/steht ständig mit dem Achselement i5g in Berührung, während Anschlüsse i5j und 15k derart angeordnet sind, daß sie jeweils nur dann mit dem Achselement 15^· in Kontakt stehen, wenn dieses bestimmte vorgegebene Stellungen einnimmt. Ein Relais 15m wird in Abhängigkeit davon, ob dai Achselement 15g- mit den Anschlüssen 15/ und \5k in Kontakt steht, derart betätigt, daß Kontakte 15mi und \5ni2 geschlossen werden, wenn die Anschlüsse Kontakt haben, während die Anschlüsse 15mi und 15mj geschlossen werden, wenn die Anschlüsse keinen Kontakt haben. Auf diese Weise wird das Relais 15m entsprechend einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 von einer Schaltstellung in

J₅ die andere gebracht.

Der Drehzahlgeber 14 und der Beschleunigungs-/ Verzögerungsschalter 15 bilden zusammen eine Verzögerungszeit-Erfassungseinheit zur Ermittlung des Verzögerungsz.eitfaktors der Brennkraftmaschine 1.

to Nachstehend wird zunächst die Steuerschaltung 10 unter Bezugnahme auf ihr Blockschaltbild gemäß F i g. 3 beschrieben. Die Steuerschaltung 10 erhält als Eingangssignale das Luft/Brennstoff-Verhältnis-Signal des Gasmeßfühlers 9, das dem mit dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches in enger Beziehung stehenden Sauerstoffgehalt der Abgase entspricht, die Ausgangssignale des Drehzahlgebers 14 und des Beschleunigungs-AVerzögerungsschalters 15, die die Verzögerungszeit-Erfassungseinheit bilden, und das Ausgangssignal des Schalters 13 für die vollständig geschlossene Stellung des Regelventils 12 Die S'-uierschaltung 10 umfaßt eine Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a zur Unterscheidung des Luft/ Brennstoffverhältnis-Signals, einen Steuerimpulsgenerator 10ft zur Erzeugung von Zeitsteuerimpulsen mit einer dem Verzögerungszeitfaktor der Brennkraftmaschine 1 entsprechenden Dauer, eine Oszillatorschaltung 10c zur Erzeugung von Taktimpulsen mit einer vorgegebenen Frequenz, eine auf die Zeitsteuerimpulse und die Taktimpulse ansprechende Impulsgeneratorschaltung 10t/ zur Erzeugung von Betätigungsimpulsen zur Betätigung des Schrittmotors 11, eine Verknüpfungsschaltung 1Oe zur logischen Steuerung der Ausgangssignale der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a und der die Betätigungsimpulse abgebenden !mpu!sgeneratorscha!tung !Orf ein Z.weirichtungsschieberegister tOf, dessen Ausgangssignale entsprechend den von der Verknüpfungsschaltung 1Oe abgege-

benen Signalen aufeinanderfolgend weitergeschaltet werden, und eine Stromversorgungsschaltung iOg zur Erregung des Schrittmotors 11 entsprechend den von dem Zweirichtungsschieberegister iOf abgegebenen Ausgangssignalen.

Nachstehend wird die Steuerschaltung 10 nun unter Bezugnahme auf Fig.4 im einzelnen beschrieben. Die Luft/Jovennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a umfaßt einen Eingangswiderstand 101, Spannungsteilerwiderstände 102 und 103 sowie einen Operationsdifferenzver- stärker 104, dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß über den Eingangswiderstand 101 mit dem Gasmeßfühler 9 verbunden ist, während sein invertierender Anschluß an dem Spannungsteilerpunkt der Spannungsteilerwiderstände 102 und 103 liegt. Das Ausgangssignal des Gasmeßfühlers 9 wird mit der von den Spannungsteilerwiderständen 102 und 103 bestimmten, vorgegebenen Spannung (der von dem Gasmeßfüh-

Verhältnisses erzeugten EMK) derart verglichen, daß ein Ausgangssignal des Wertes »1« an einem Ausgang A der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a abgegeben wird, wenn das Ausgangssignal des Gasmeßfühlers 9 über der vorgegebenen Spannung liegt bzw. das Ansauggemisch ein unterstöchiometrisches Luft/ 2i Brennstoff-Verhältnis aufweist, während ein Ausgangssignal des Wertes »0« am Ausgang A abgegeben wird, wenn die Ausgangsspannung des Gasmeßfühlers 9 unter der vorgegebenen Spannung liegt bzw. das Luft/Brennstoff-Verhältnis überstöchiometrisch ist, wie dies unter jo (c)in ? i g. 5 dargestellt ist.

Der die Zeitsteuerimpulse erzeugende Steuerimpulsgenerator 106 besteht aus einer Impulsformerschaltung, die Widerstände 105, 107 und 108, einen Kondensator 106 und einen Transistor 109 aufweist, einem Binärzähler 110 sowie einer Impuls-Differenzierschaltung, welche aus einem Inverter 111, einem Widerstand 112, einem Kondensator 113 und einem UND-Verknüpfungsglied 114 besteht. Die von der Primärwicklung der den Drehzahlgeber 14 bildenden Zündspule erzeugten Impulssignale werden somit von der Impulsformerschaltung regeneriert und sodann in dem Binärzähler 110 einer Frequenzteilung unterworfen. In diesem Falle wird das Teilverhältnis durch den Beschleunigungs-/ Verzögerungsschalter 15 bestimmt, wobei es bei diesem Ausführungsbeispiel derart eingestellt ist, daß ein Ausgangssignal Qi (das einer Frequenzteilung mit dem Wert '/2 unterworfen ist) während der Beschleunigungs-Verzögeningsperioden erzeugt wird, während ein Ausgangssignal Qi (das einer Frequenzteilung mit dem Wert Vs unterworfen ist) beim Vorliegen anderer Betriebszustände erzeugt wird. Die Impuls-Differenzierschaltung bildet aus den frequenzgeteilten Ausgangssignalen des Binärzählers HO positiv differenzierte Impulse, wie dies unter (b) in F i g. 5 dargestellt ist Diese differenzierten Zeitsteuerimpulse werden somit synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeugt und weisen ein der Drehzahl der Brennkraftmaschine umgekehrt proportionale Dauer bzw. Periode auf, die bei Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgän- μ gen '/4 derjenigen Dauer bzw. Periode beträgt, die im normalen Betriebszustand erzeugt wird. Die Oszillatorschaltung 10c besteht aus Invertern 115 und 116, Widerstand 117 und einem Kondensator 118 und erzeugt Grundtaktimpulse zur Betätigung des Schrittmotors ίί. Die die Beiärigungsimpuise erzeugende Impulsgeneratorschaltung 10</ besteht aus einem NOR-Verknüpfungsglieder 119 und 120 aufweisenden RS-Flip-Flop, einem NOR-Verknüpfungsglied 121 und einem Dekadenzähler 122. Der Dekadenzähler 122 ist derart aufgebaut, daß bei Zuführung eines differenzierten Impulses des Wertes »1« zu seinem Rückstelleingang seine sämtlichen Ausgänge Qa bis Qq auf den Wert »0« zurückgestellt werden. Die Zählung erfolgt jeweils dann, wenn der dem Eingang C/zugeführte Taktimpuls von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht, und es wird ein Ausgangssignal jeweils nacheinander an den Ausgängen Qo, Q\... und Q> in dieser Reihenfolge abgegeben. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Dekadenzähler 122 derart aufgebaut, daß er nach Erreichen der Grundzahl 10 wieder erneut zu zählen beginnt, wobei ein Signal des Wertes »1« an seinem Überlauf- oder Übertrag-Ausgang CO jeweils abgegeben wird, wenn die Zählung die Grundzahl 10 erreicht hat. In dem RS-Flip-Flop triggert der von dem Steuerimpulsgenerator 106 abgegebene Zeitsteuerimni*|e jjoc KJQD.yerj/nnnfiinnetTJJArJ 1 IO »VCdüTCh dCSS?" Ausgangssignal den Wert »0« annimmt, so daß das NOR-Verknüpfungsglied 121 geöffnet wird und die von der Oszillatorschaltung 10c abgegebenen Taktimpulse dem Eingang Cl des Dekadenzählers 122 zugeführt werden. Gleichzeitig wird der Dekadenzähler 122 durch den Zeitsteuerimpuls zurückgestellt, damit die Zählung zum Zeitpunkt der Zuführung des Zeitsteuerimpulses einsetzt, so daß, wenn /-Taktimpulse gezählt werden, das Ausgangssignal des Ausganges Q, den Wert »1« annimmt und das NOR-Verknüpfungsglied 120 des RS-Flip-Flops getriggert wird. Das Ausgangssignal des NOR-VerknUpfungsgliedes 119 nimmt daher den Wert »1« an, und das NOR-Verknüpfungsglied 121 wird gesperrt, wodurch der Dekadenzähler 122 die Zählung einstellt. Als Ergebnis werden /-Taktimpulse (d. h. die Anzahl der Impulse ist i) für jeden Zeitsteuerimpuls erzeugt, wie dies unter (d) in F i g. 5 dargestellt ist, was bedeutet, daß Betätigungsimpulse während der Dauer eines vorgegebenen Zeitintervalls als Ausgangssignale des NOR-Verknüpfungsgliedes 121 erzeugt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der Betätigungsimpulse auf den Optimalwert voreingestellt, um den Regelbereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses sowohl bei stationären oder eingeschwungenen Dauerbetriebszuständen als auch bei Übergangszuständen zu verkleinern.

Der die vollständig geschlossene Stellung des Regelventils 12 erfassende Schalter 13 besteht aus einem Widerstand 13a und einem Schalter 136, der geschlossen wird, wenn das Regelventil 12 die vollständig geschlossene Stellung erreicht hat, wobei das Ausgangssignal an einem Ausgang P den Wert »0« annimmt.

Die Ausgangssignale der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a, der die Betätigungsimpulse erzeugenden Impulsgeneratorschaltung 10c/ und des die vollständig geschlossene Stellung des Regelventils 12 feststellenden Schalters 13 werden der Verknüpfungsschaltung 1Oe zugeführt, die wiederum die erforderlichen Vorwärts-, Rückwärts- und Haltesignale für den Schrittmotor 11 erzeugt

Die Verknüpfungsschaltung 1Oe aus einem Inverter 123 und UND-Verknüpfungsgliedern 124 und 125 und dient zur logischen Steuerung des Schrittmotors 11. Wenn einem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters 10i das als Eingangssignale die Ausgangssignale der NAND-Verknüpfungsgiieder i24 und 125 der Verknüpfungsschaltung 1Oe erhält Impulssignale zugeführt werden, werden seine Ausgänge Qu Qi, Qi und Q₄

aufeinanderfolgend weitergeschaltet. Wenn dagegen die Impulssignale einem Eingang C des Zweirichtungsschieberegisters 10/ zugeführt werden, werden die Ausgänge Qa, Qj, Q2 und Q\ in dieser Reihenfolge sequentiell weitergeschaltet. Die Ausgänge Qi, Q7, Qs und Q» sind mit der Stromversorgungsschaltung iOg verbunden, die aus Widerständen 126,127,128 und 129, Transistoren 130, 131, 132 und 133 sowie Gegenspannungssperrdiodci? 134, 135, 136 und 137 besteht und wiederum mit Feldspulen Q, Ci, C₃ und C« des Schrittmotors 11 verbunden ist Wenn die Impulssignale dem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters 1Of zugeführt werden, werden die Transistoren 130,131,132 und 133 aufeinanderfolgend durchgeschaltet, wodurch die Feldspulen Q, C₂, C₃ und Q des Schrittmotors 11 jeweils zweiphasig erregt werden. Dementsprechend wird der Rotor des Schrittmotors 11 in Pfeilrichtung gemäß Fig.4 gedreht, so daß das Regelventil 12 in Öffnungsrichtung gedreht wird. Wenn dagegen die impuissignaie dem anderen tingang C zugeführt werden, wird der Rotor des Schrittmotors 11 in einer der Pfeilrichtung gemäß Fig.4 entgegengesetzten Richtung gedreht, so daß das Regelventil 12 in Schließrichtung gedreht 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 dosiert der Vergaser 2 den Brennstoff in der üblichen Weise und ist hinsichtlich seiner Bauart mit bekannten Vergasern identisch, jedoch mit der Ausnahme, daß er zur Bildung eines Ansauggemisches eingestellt ist, das hinsichtlich seines Brennstoffanteils im Vergleich zu dem einzuregelnden Luft/Brennstoff-Verhältnis ein wenig angereichert bzw. fett ist.

Die gewöhnliche Hauptluft wird in dem Vergaser 2 mit der entsprechenden Brennstoffmenge gemischt und das sich ergebende Gemisch der Brennkraftmaschine 1 über die Ansaugleitung 3 zugeführt. Nachdem das Ansauggemisch in der Brennkraftmaschine 1 verbrannt worden ist, werden die Abgase über die Abgasleitung 7 und den katalytischen Konverter 8 in die Atmosphäre abgeleitet, wobei zu diesem Zeitpunkt das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches von dem in der Abgasleitung 7 angebrachten Gasmeßfühler 9 festgestellt wird. Das Ausgangssignal des Gasmeßfühlers 9 wird der Steuerschaltung 10 zugeführt, die wiederum bestimmt, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches kleiner (fetter) oder größer (magerer) als das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis ist. Bei unterstöchiometrischem Ansauggemisch wird der Schrittmotor 11 in Form einer sprungartigen Bewegung in die Öffnungsrichtung des Regelventils 12 gedreht, während, bei überstöchiometrischem Ansauggemisch der Schrittmotor 11 in Form einer sprungartigen Bewegung in die Schließrichtung des Regelventils 12 gedreht wird, so daß durch die Zusatzluft das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf das stöchiometrische Verhältnis eingeregelt wird. Um zu verhindern, daß die Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a das Regelventil 12 weiterdreht und es in eine Übersteuerungslage bringt, wenn das Ansauggemisch das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis auch dann nicht erreicht, wenn das Regelventil 12 bereits vollständig geschlosser, ist, wird bei diesem Vorgang, wenn der Stellungsschalter 13 feststellt, daß das Regelventil 12 vollständig geschlossen ist, der Schalter 136 geschlossen und damit auch das NAND-Verknüpfungsglied 125 gesperrt, wodurch die Zuführung der Impulssignale zu dem Zweirichtungsschieberegister 10/" beendet und dadurch eine weitere Drehbewegung des Schrittmotors 11 in der Schließrichtung des Regelventils verhindert wird.

Nachstehend wird die Steuerung des Schrittmotors 11 unter Bezugnahme auf F i g. 5 näher beschrieben. Wenn die Brennkraftmaschine 1 beschleunigt oder verzögert wird, wie dies unter (a) in F i g. 5 dargestellt ist, wird der Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalter 15 entsprechend dem unter (a) in Fig. 5 dargestellten Signalverlauf von einer Schaltstellung in die andere umgeschaltet. Entsprechend den von dem Drehzahlgeber 14 und dem Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalter 15 abgegebenen Signalen erzeugt der Steuerimpulsgenerator Wb Zeitsteuerimpulse, wie sie unter (b) in F i g. 5 dargestellt sind. Während des Zeitintervalles zwischen der Zeit ?, und der Zeit h bzw. während der Beschleunigungs- oder Verzögerungspenode wird die Dauer der Zeitsteuerimpulse auf ungefähr ¹At derjenigen Dauer reduziert, die bei stationären oder eingeschwungenen Dauerbetriebszuständen erhalten wird, obwohl sie von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 abhängig ist. Dementspre chend erzeugt die Impulsgeneratorschaltung 10c/ Betätigungsimpulse synchron mit den Zeitsteuerimpulsen, wie dies unter (d)in F i g. 5 dargestellt ist. Außerdem wird das von dem Gasmeßfühler 9 abgegebene Signal, das entsprechend den Änderungen des Luft/Brennstoff- Verhältnisses des von dem Vergaser 2 gebildeten Ansauggemisches variabel ist, von der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a ausgewertet, die wiederum ein Ausgangssignal abgibt, wie es unter (c) in F i g. 5 dargestellt ist.

Die Drehrichtung des Schrittmotors 11 wird somit von dem unter (c) in Fig. 5 dargestellten Luft/Brennstoff-Verhältnis-Signal bestimmt, während die zeitliche Steuerung der Drehbewegung und die Dauer der Drehbewegung (der Drehwinkel) des Schrittmotors 11 von den unter (d) in Fig. 5 dargestellten Betätigungsimpulsen bestimmt werden, was zu einer intermittierenden Drehbewegung des Schrittmotors 11 füK.t. Dieser Vorgang ist unter (e) in F i g. 5 durch die Linie I in Form eines Bewegungsablaufes veranschaulicht, so daß aus

« F i g. 5 ersichtlich ist, daß der Schrittmotor 11 während einer vorgegebenen Zeitdauer, die kürzer als die Dauer der Zeitsteuerimpulse ist, synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 betätigt und während der restlichen Zeitabschnitte vorübergehend angehalten wird.

Der Schrittmotor 11 wird bei diesem Ausführungsbeispiel somit synchron zu einem Zeitsteuerimpuls während einer vorgegebenen Zeitdauer derart betätigt, daß er eine Drehbewegung in einem vorgegebenen Ausmaß durchführt, wobei er während der restlichen Zeitdauer vorübergehend angehalten wird und dieser Vorgang wiederholt erfolgt Dies führt dazu, daß die über die Zusatzluft-Zuleitung 6 der Ansaugleitung 3 zugeführte Zusatzluftmenge intermittierend vergrößert und verkleinert wird.

Dies erlaubt eine Steigerung der Antriebsgeschwindigkeit (Steigung der Linie I in F i g. 5e) des Regelventils 12 durch den Schrittmotor 11, wodurch das Ansprechverhalten des Regelventils 12 verbessert und dadurch der Steuerbereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses aes Ansauggernisches verringert werden.

Bei Übergangsbetriebszuständen, wie etwa während der Beschleunigungs- oder Verzogerungspervxlen der

Brennkraftmaschine 1, bei denen ein plötzliche Änderung der von der Brennkraftmaschine 1 angesaugten Luftmenge auftritt, wird ferner bei diesem Ausführungsbeispiel die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse auf ungefähr ¹A der üblichen Dauer bzw. Periode reduziert, was dazu führt, daß der Betriebszyklus des Schrittmotors 11 entsprechend verkleinert wird, so daß die Öffnung des Regelventils 12 schnell verändert und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches schnell auf den gewünschten Wert zurückgeführt wird. ₎₀

Wenn die Änderung der Ansaugluftmenge wie im Falle von stationären oder eingeschwungenen Dauerbetriebszuständen relativ gering ist, wird die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse erhöht, was dazu führt, daß auch der Operationszyklus des Schrittmotors 11 vergrößert wird, so daß das Regelventil 12 in der richtigen, zweckmäßigen Weise geöffnet und geschlossen wird.

Außerdem wird bei diesem Ausführungsbeispiel dann, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine hoch und die Ansaup'uftmenge groß sind, d. h. wenn die Verzögerungszeit kurz ist, die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine verringert, was dazu führt, daß auch der Betriebszyklus des Schrittmotors 11 verkleinert wird, so daß die öffnung des Regelventils 12 schneller verändert wird und dadurch das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches schnell auf den erwünschten Wert zurückgeführt wird, ohne eine große Änderung aufgrund des Verztgerungszeitfaktors der trennkraftmaschine 1 zu erfahren. Bei einem Betriebszustand dagegen, bei dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine niedrig und die Ansaugluftmenge gering sind, d. h, bei einem Betriebszustand, bei dem die Verzögerungszeit groß ist, wird der Betriebszyklus des Schrittmotors 11 vergrößert und die öffnung des Regelventils 12 im Ganzen langsamer verändert, was sich mit der erhöhten Verzögerungszeit der Brennkraftmaschine deckt. Auf diese Weise wird bei geringer Belastung im niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine jegliche übermäßige Zusatzluftzufuhr vermieden, wodurch der Regelbereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses verringert und das Auftreten von Schwankungen und Rüttelerscheinungen beim Lauf der Brennkraftmaschine 1 vermieden werden.

Aufgrund der Tatsache, daß der Schrittmotor 11 entsprechend Zeitsteuerimpulsen, deren Dauer bzw. Periode gemäß der Verzögerungszeit der Brennkraftmaschine 1 geändert wird, intermittierend betätigt und angehalten wird und dieser Vorgang zum Antrieb des Regelventils 12 wiederholt erfolgt, wird somit die Zusatzluftmenge ständig über einen weiten Bereich von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine genau geregelt

Bei dem ersten Ausführungsbeispiel des Regelsystems werden die erforderlichen Zeitsteuerimpulse erzeugt, indem die Maschinendrehzahl und ein plötzlicher Beschleunigungs-AVerzögerungszustand der Brennkraftmaschine als Parameter verwendet werden.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel des Regelsystems, das nachstehend näher beschrieben wird, wird zusätzlich zu der Einbeziehung der Maschinendrehzahl und eines plötzlichen Beschleunigungs-A'erzögerungszustandes ein Zeitsteuenmpuls erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Gasmeßfühlers seinen vorherigen Zustand ändert, wodurch sich die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses aufgrund der Verzögeningszeit der Brennkraftmaschine verkleinern und dadurch ein verbessertes Ansprechverhalten erzielen läßt. Da das zweite Ausführungsbeispiel des Regelsystems größtenteils mit dem ersten Ausführungsbeispiel identisch ist, werden nachstehend lediglich die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen kurz beschrieben.

Hierbei wird auf F i g. 6 und die bei eits in Verbindung mit Fig.4 erfolgte Beschreibung Bezug genommen. Gemäß Fig.6 weist der die Zeitsteuerimpulse erzeugende Steuerimpulsgenerator !Oft zusätzlich zu der Impulsformerschaltung und dem Binärzähler 110 eine erste Impuls-Differenzierschaltung auf, die aus einem Inverter 111, einem Widerstand 112, einem Kondensator 113 und einem NAND-Verknüpfungsglied 114a besteht. Diese erste Impuls-Differenzierschaltung erzeugt synchron zu den frequenzgeteilten Ausgangssignalen des Binärzählers 110 negativ differenzierte Impulse, wie dies unter (b) in F i g. 7 dlrgestellt ist. Der Steuerimpulsgenerator 1Oi weist ferner eine zweite Impuls-Differenzierschaltung, die aus Invertern 146 und 147, einem Widerstand 148, einem Kondensator 149 und einem NAN D-Verknüpfungsglied 150 besteht, eine dritte Impuh-Differenzierschaltung, die in ähnlicher Weise aus einem Inverter 151, einem Widerstand 152. einem Kondensator 153 und einem NAND-Verknüpfungsglied 154 besteht, sowie ein NAND-Verknüpfungsglied 154 besteht, sowie ein NAND-Verknüpfungsglied 155 auf, das mit eier ersten, zweiten und dritten Impuls-Differenzierschaltung verbunden ist.

Die zweite und dritte Impuls-Differenzierschaltung erhalten als Eingangssignal das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a, so daß. wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a von dem Wert »1« auf den Wert »0« übergeht (was die Änderung eines fetten Ansauggemisches zu einem mageren Ansauggemisch bezeichnet), die zweite Impuls-Differenzierschaltung negativ differenzierte Impulse erzeugt, während wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a von dein Wert »0« auf den Wert »1« übergeht (was die Änderung eines magerer. Ansauggemisches zu einem fetten Ansauggemisch bezeichnet), die dritte Impuls-Differenzierschaltung negativ differenzierte Impulse erzeugt. Diese drei Arten diffenrzierter Impulse werden über das NAND-Verknüpfungsglied 155 abgegeben, so daß der unter (c) in F i g. 7 dargestellte resultierende Ausgangssignalverlauf die Überlagerung der mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisierten differenzierten Impulse darstellt und eine Dauer bzw. Periode aufweht, die von dem Beschleunigungs-/Verzögerungsschalter (F i g. 7b) und den differenzierten Impulsen verändert wird, die entsprechend den Änderungen des von der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a erzeugten Luft/ Brennstoffverhältnis-Signals erzeugt werden.

Der restliche Aufbau ist mit dem jeweils entsprechenden Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 4 identisch und wird daher nicht erneut beschrieben.

Das zweite Ausführungsbeispiel weist folgende Wirkungsweise auf.

In ähnlicher Weise wie bei den ersten Ausführungsbeispiel wird der Schrittmotor 11 synchron mit jedem Zeitsteuenmpuls während einer vorgegebenen Zeit zur Ausführung einer einen vorgegebenen Betrag umfassenden Drehbewegung betätigt und für den Rest dieser Zeitdauer angehalten. Als Ergebnis wird die über die Zusatzluft-Zuleitung 6 der Ansaugleitung 3 zugeführte

Zusatzluftmenge ebenfalls intermittierend vergrößert und verkleinert Die von dem Schrittmotor 11 bestimmte Antriebsgeschwindigkeit des Regelventils 12 (die Steigung der Linie I in F i g. 7f) läßt sich somit zur Erzielung eines viu-besserten Ansprechverhaltens des Regelventils 12 und damit zur Verringerung der Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses erhöhen.

Da außerdem die benötigten Zeitsteuerimpulse aus den mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 synchronisierten differenzierten Impulsen und den mit den Zustandsänderung«! des Luft/Brennstoff-Verhältnis-Signals synchronisierten differenzierten Impulsen gewonnen werden, wird der Schrittmotor 11 auch dann in der richtigen Weise betätigt, wenn die Dauer bzw. Periode der mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisierten differenzierten Impulse groß gewählt ist und sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis rasch ändert, so daß eine zufriedenstellende Regelung der Zusatzluftmenge erzielt wird.

Aufgrund der Tatsache, daß der Schrittmotor 11 entsprechend Zeitsteuerimpulsen, die gemäß der Verzögerungszeit der Brennkraftmaschine 1 unc* dem Luft/Brennstoff-Verhältnis-Signal erzeugt werden, intermittierend betätigt und angehalten wird, und dieser Vorgang zur Betätigung des Regelventils 12 wiederholt erfolgt, wird somit die Zusatzluftmenge über einen weiten Bereich von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ständig genau und zweckmäßig geregelt

In Fig.8 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Regelsystems veranschaulicht, das sich dahingehend von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis in ähnlicher Weise durch zusätzliches Einleiten einer Korrekturluftmenge in das Abgassystem der Brennkraftmaschine geregelt wird, während beim ersten und zweiten Ausführungsbeispiel das Luft/Brennstoff-Verhältnis durch zusätzliches Einleiten einer Korrekturluftmenge in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine geregelt wird.

In F i g. 8 bezeichnet die Bezugszahl 20 ein von der Brennkraftmaschine 1 angetriebene Luftpumpe, deren Einlaßöffnung 20a über ein Rohr 6a mit dem Luftfilter 5 in Verbindung steht, während ihre Auslaßöffnung 206 mit einer Zusatzluft-Zuleitung %b verbunden ist, die sich in eine Abgasleitung stromauf einer Abgasreinigungseinrichtung 8 wie etwa eines Drehfach-Katalysators oder Nachbrenners öffnet In der Zusatzluft-Zuleitung 6b sind ein Regelventil 12 des gleicnen Typs wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 zur Steuerung des Durchlaßbereiches, ein Schrittmotor 11 zum Antrieb des Regelventils 12 und ein die vollständig geschlossene Stellung des Regelventils 12 erfassender Stellungsschalter 13 angeordnet, von denen die der Abgasleitung 7 zugeführte Zusatzluftmenge gesteuert wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.8 ist ein Gasmeßfühler 9 in der Abgasleitung 7 stromab der Abgasreinigungseinrichtung 8 zur Erfassung des Sauerstoffgehaltes der nach Zufuhr der Zusatzluft gebildeten Abgase angeordnet. Eine Steuerschaltung 10 kann die Bauart gemäß F i g. 4 oder 6 aufweisen, so daß auf die in Verbindung mit dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel vorstehend bereits beschriebene Weise das Luft/Brennstoff-Verhältnis der Gase (der Abgase plus der Zusatzluft) genau regelbar ist, wobei durch diese Regelung eine verringerte Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses und ein verbessertes Ansprechverhalten gewehrleistet wird.

In Fig.9 ist ein Schaltbild dargestellt, das die

Hauptteile einer Weiterbildung der Steuerschaltung gemäß F i g. 4 oder F i g. 6 veranschaulicht Während die in Fig.4 oder Fig.6 dargestellte Steuerschaltung derart aufgebaut ist, daß bei plötzlichen Beschleuni gungs- oder Verzögerungsperioden die Frequenz der Zeilsteuerimpulse erhöht wird, um die öffnung des Regelventils 12 schnell auf den richtigen Wert zu ändern, bestehen die bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 verwendeten Zeitsteuerimpulse aus

ίο Impulssignalen, deren Frequenz von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt so daß entsprechend dem Anliegen der Zeitsteuerimpulse der Verstellungsbetrag des Regelventils während der Dauer plötzlicher Beschleunigungs- oder Verzögerungsperioden der Brennkraftmaschine über denjenigen Verstellungsbe trag hinaus erhöht wird, der bei stationären oder eingeschwungenen Dauerbetriebszuständen der Brenn kraftmaschine vorgesehen ist so daß ein diese Weiterbildung enthaltendes Regelsystem zur Einstel lung eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses gleichermaßen eine verringerte Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses und ein verbessertes Ansprechverhalten gewährleistet

Diese Weiterbildung wird nachstehend unter Bezug'

nähme auf F i g. 9 näher beschrieben, wobei in F i g. 9 ein Zeitsteuerimpulse erzeugender Steuerimpulsgenerator 106 und eine Betätigungsimpulse erzeugende Impulsgeneratorschaltun^ 10c/der Steuerschaltung dargestellt sind, während der restliche Aufbau der gleich wie bei der Steuerschaltung gemäß Fig.4 ist Der Steuerim pulsgenerator 106 erzeugt differenzierte Impulse .synchron zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine, wobei eine plötzliche Beschleunigung oder Verzöge rung der Brennkraftmaschine keinerlei Einfluß auf die differenzierten Impulse hat Die Betätigungsimpulse erzeugende Impulsgeneratorschaltung 1Od weist zusatz lieh zu sämtlichen Bauelementen der in Fig.4 dargestellten Schaltungsanordnung 10c/ einen weiteren Dekadenzähler 139 auf, wobei der Oberlauf- oder Übertrag-Ausgang CO des Dekadenzählers 122 mit dem Eingang Cl des Dekadenzählers 139 verbunden ist dessen Rückstelleingang R zusammen mit demjeniger des Dekadenzählers 122 mit dem Steuerimpulsgenera tor 106 verbunden ist, so daß der Dekadenzähler 139 von einem jeden von den Steuerimpulsgenerator 1Oi abgegebenen differenzierten Impuls zurückgestell wird. Die Ausgänge der Dekadenzähler 122 und 139 sine mit dem Beschleunigungs-Verzögerungsschalter Ii verbunden, so daß bei einer plötzlichen Beschleunigunj oder Verzögerung der Brennkraftmaschine das Aus gangssignal des Dekadenzählers 139 dem NOR-Ver knüpfungsglied 120 zugeführt wird.

Bei diesem Aufbau weist die Steuerschaltung folgende Wirkungsweise auf:

Während bei Beschleunigungs- und Verzögerungspe rioden der Brennkraftmaschine die Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse nicht geändert wird, ändert siel die Anzahl der in Abhängigkeit von einem jedei Zeitsteuerimpuls erzeugten Taktimpulse (die Anzah der von einem Anschluß D der Verknüpfungsschaltunj 1Oe zugeführten Impulse) entsprechend den Betriebszu ständen der Brennkraftmaschine, d. h, daß bei stationä ren Dauerbetriebszuständen der Brennkraftmaschin! das Ausgangssignal des Dekadenzählers 122 den NOR-Verknüpfungsglied 120 zugeführt wird, so daß di Anzahl der von dem Anschluß D der Verknüpfungs schaltung 1Oe zugeführten Taktimpulse zwischen t um 9 liegt, während im Verlaufe plötzlicher Beschleuni

gungs- und Verzögerungsperioden die Anzahl der der Verknüpfungsschaltung 1Oe zugeführten Taktimpulse zwischen 10 und 99 Hegt

Dementsprechend wird das Tastverhältnis der Betätigungsimpulse geändert, was dazu führt, daß die Laufzeit des Schrittmotors It ebenfalls geändert wird, so daß das Regelventil 12 während der Dauer von Beschleunigungs- und Verzögerungsperioden schnell betätigt wird.

Obwohl der Steuerimpulsgenerator 106 gemäß Fig.9 als Schaltungsanordnung dargestellt ist, die gemäß ihrem Aufbau differenzierte Impulse synchron zu der Drehzahl der Brennkraftmaschine erzeugt, kann der Steuerimpulsgenerator 10ö auch derart aufgebaut sein, daß ein Zeitsteuerimpuls in Abhängigkeit von einer Änderung des Ausgangssignals der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a hinsichtlich seines vorherigen Zustandes erzeugt wird, wie dies bereits vorstehend in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 beschrieben ist

Da bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den Fig.4 und 6 die Anzahl der Taktimpulse, die von der die Betätigungsimpulse erzeugenden Impulsgeneratorschaltung 10c/ auf jeden Zeitsteuerimpuls hin erzeugt wird, derart gewählt ist, daß sie für das öffnen und Schließen des Regelventils gleich ist und somit die Lauf- oder Betriebszeit des Regelventils für das öffnen und Schließen die gleiche ist, ist es außerdem möglich, die Impulsgeneratorschaltung 10c/in der in Fig. 10 dargestellten Weise dahingehend weiter zu bilden, daß sie außerdem NOR-Verknüpfungsglieder 140, 141 und 143, ein RS-Flip-Flop bildende NOR-Verknüpfungsglieder 142 und 144, einen Dekadenzär !er 145 und einen mit der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a verbundenen Inverter 146 aufweist, wobei ein Eingang der NOR-Verknüpfung sglieder 140 und 141 jeweils mit einem Ausgang B des Steuerimpulsgenerators 106 verbunden ist, während der andere Eingang des NOR-Verknüpfungsglieds 140 mit dem Inverter 146 und der andere Eingang des NOR-Verknüpfungsgliedes 141 mit der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 10a verbunden sind, wodurch der Dekadenzähler 122 die Anzahl der zum Schließen des Regelventils erzeugten Betätigungsimpulse bestimmt, während die Anzahl der zum öffnen des Regelventils erzeugten Betätigungsimpulse von dem Dekadenzähler 145 bestimmt wird.

Durch diesen Aufbau kann die Anzahl der auf jeden Zeitsteuerimpuls zum öffnen des Regelventils erzeugten Taktimpulse von derjenigen Anzahl von Taktimpulsen unterschieden werden, die zum Schließen des Ventils erzeugt wird, so daß das Maß der Drehbewe-

gung des Regelventils 12 zum öffnen sich von demjenigen zum Schließen unterscheidet und es dadurch möglich ist, das Gemisch auf jedes gewünschte andere Luft/Brennstoff-Verhältnis als das stöchiometrische Verhältnis einzuregeln.

ίο Indem in der in Fig. 10 dargestellten Weise ein Erwärmungsmeßfühler 16 vorgesehen wird (z. B. ein Meßfühler zur Erfassung der Kühlwassertemperatur der Brennkraftmaschine), der dazu dient, Betriebsfunktionen entsprechend dem Erwärmungszustand der

is Brennkraftmaschine 1 zu schalten, und indem die Ausgangssignale des Dekadenzählers 145 über den Erwärmungsmeßfühler 16 geändert werden, ist es während der Warmlaufperiode möglich, das Luft/ Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches auf unterstöchiometrische Werte einzuregeln und dadurch einen gleichmäßigen stetigen Warmlaufbetrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten. Die Dekadenzähler sind derart voreingestellt, daß Qi\ = Qh> Qh ist Natürlich kann das voreingestellte Luft/Brennstoff-Verhältnis in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Einstellung der Dekadenzähler geändert werden.

Anstelle des bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Schrittmotors kann im übrigen als Antriebseinrichtung jeder Gleich-

jo strom- oder Wechselstrommotor Verwendung finden oder alternativ können beliebige elektrische wie auch mechanische Betätigungselemente verwendet werden. Außerdem können anstelle des als Verzögerungszeit-Erfassungseinheit verwendeten Zündsystems oder des

ji Beschleunigungs-AVerzögerungsschalters beliebige andere Meßfühler zur Erfassung solcher Verzögerungszeitfaktoren . wie etwa des Ansaugunterdrucks, der Ansaugluftmenge, des Unterdrucks im Venturiabschnitt der Drosselventilöffnung, der Fahrzeuggeschwindigkeit

■«ι bzw. Motordrehzahl, usw. sowohl einzeln als auch in Verbindung miteinander verwendet werden.

Auch kann, wenn der verwendete Meßfühler eine Bauart aufweist, bei der sich das Ausgangssignal analog ändert, die Frequenzteilerschaltung ζ. Β. durch einen

'i Spannungs-Frequenz-Umsetzer oder dergl. zur analogen Änderung der Dauer bzw. Periode der Zeitsteuerimpulse ersetzt werden.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Regelsystem zur Einstellung eines Luft/Brennstoff-Verhäitnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Brennstoff-Gemisches, mit einer mit dem Ansaugsystem und/oder dem Abgassystem der Brennkraftmaschine zur Zuführung von Zusatzluft in Verbindung stehenden Zusatzluft-Zuleitung, in der ein von einer Antriebseinrichtung zur Regelung der zugeführten Zusatzluftmenge verstellbares Regelventil angeordnet ist, einem im Abgassystem zur Ermittlung des eingeregelten Luft/Brennstoff-Verhältnisses angeordneten Gasmeßfühler und einer mit dem Gasmeßfühler und der Antriebseinrichtung verbundenen Steuerschaltung zur intermittierenden Ansteuerung der Antriebseinrichtung entsprechend dem ermittelten Luft/Brennstoff-Verhältnis und in synchroner Abhängigkeit von der Drehzahl dt" Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (10) einen Steuerimpulsgenerator (iOb) zur Erzeugung von diskreten Steuerimpulsen in zeitlich abgestimmter Beziehung zur Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) aufweist und die Antriebseinrichtung (11) des Regelventils (12) bei jedem Steuerimpuls für eine vorgegebene Zeitdauer betätigt und nach Ablauf dieser Zeitdauer in der erreichten Stellung jeweils bis zum Anstehen des nächsten Steuerimpulses festhält.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (15,110) zum Verändern der Frequenz der Zeitsteuerim^ulse bei schnellen Betriebszustandsübergängen der Brennkraftmaschine (1) zur Änderung der Zuwachsrate der Zusatzmenge pro Zeitsteuerimpuls.

3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpulsgenerator (lOb) zusätzlich Zeitsteuerimpulse erzeugt, wenn sich das Ausgangssignal des Gasmeßfühlers (9) ändert.

4. Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (122, 140 bis 146) zur Änderung der Geschwindigkeit des in einer Richtung pro Zeitsteuerimpuls erfolgenden Verstellungsbetrages des Regelventils (12) in einen in der anderen Richtung erfolgenden Verstellungsbetrag.