DE2726616C2

DE2726616C2 - Zusatzluft-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2726616C2
Application number: DE2726616A
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: 1976-06-14
Filing date: 1977-06-13
Publication date: 1982-06-09
Also published as: US4173957A; DE2726616A1; GB1567552A

Description

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

Patentanspruchs 1.

Zur Erzielung einer wirkungsvollen Verringerung der

Luftverschmutzung durch Abgase von Kraftfahrzeugen ist ein maximaler Wirkungsgrad der hierzu bei Brennkraftmaschinen meist verwendeten katalytischen Abgasreinigung unerläßlich, wozu wiederum das Luft/

Brennstoff-Verhältnis des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft/Brennstoff-Ansauggemisches oder die

Durchflußrate von dem Abgasreinigungskatalysator

ίο zugeführter Zusatzluft äußerst genau geregelt werden müssen.

In diesem Zusammenhang ist aus der DE-OS 22 04 192 bereits ein Verfahren zur Abgasreinigung bei Vergaser-Brennkraftmaschinen bekannt, gemäß dem der Sauerstoffgehalt der Abgase von einem O₂-MeBfUhler gemessen und sodann der Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine über einen Bypaßluftkanal und ein darin befindliches Bypaßventil eine in Abhängigkeit von der Abgasmessung geregelte Zusatzluftmenge zugeführt wird. Bei dieser Regelung wird über einen Stellmotor eine Grundverstellung des Bypaßventils in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgenommen, während eine Zusatzverstellung in alleiniger Abhängigkeit von dem ermittelten Sauerstoffgehalt der Abgase erfolgt. Im einzelnen wird einem über einen Nachlaufregler mit dem Stellmotor verbundenen und als Integralregler ausgebildeten Regelverstärker über einen ersten Eingang ein einstellbarer Sollwert des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, über einen zweiten Eingang das Ausgangssignal des O₂-Meßfühlers und über einen dritten Eingang das Ausgangssignal eines mit dem Gaspedal verbundenen Weggebers bzw. Potentiometers und/oder eines Drehzahlmeßfühlers zugeführt. Das Ausgangssignal des O₂-Meßfühlers bestimmt die Änderungsrichtung des von dem Regelverstärker abgegebenen Integralsignals, während über den Gaspedal-Weggeber und/oder Drehzahlmeßfühler die Äriderungsgeschwindigkeit des Integralsignals und damit der «o jeweilige Antriebszeitpunkt des Stellmotors beeinflußbar ist. Antriebsrichtung und Antriebszeitpunkt des Stellmotors und damit Verstellrichtung und Verstellzeitpunkt des Bypaßventils hängen hierbei von einem Vergleich des Ausgarigssignals eines die Ist-Stellung des Bypaßventils ermittelnden Drehwinkelgebers mit dem auf der Basis der Ausgangssignale des O₂-Meßfühlers und des Gaspedal-Weggebers und/oder Drehzahlmeßfühlers bestimmten und die jeweilige Soll-Stellung bezeichnenden Integralsignal des Regelverstärkers ab, ■>o wobei dieser Vergleich von dem mit dem Bypaßventil verbundenen Nachliiufregler durchgeführt wird. Hierdurch soll die Veirzögerungszeit bzw. Totzeit des Regelkreises unabhängig vom Luftdurchsatz in der Ansaugleitung möglichst niedrig gehalten werden. Im wesentlichen läßt sich durch eine solche Regelung jedoch nur erreichen, daß bei großem Luftdurchsatz bzw. weit geöffnetem Drosselventil eine frühzeitigere Verstellung des Bypaßventils erfolgt, während bei geringer Drosselklappenöffnung die Verstellung des so Bypaßventils mit erheblicher Verzögerung vorgenommen wird. Insbesondere im unteren Teillastbereich, in dem Drehzahl und Ansaugluftmenge gering sind, tritt aufgrund der Eigenheiten eines Integral-Regelsystems eine erhebliche Totzeit auf, die in diesem Betriebsbereich zu Regelschwingungen bei der Gemischbildung führen kann, welche insbesondere eine katalytische Abgasreinigung nachteilig beeinflussen und darüber hinaus Fehlzündungen und einen Leistungsabfall der

Brennkraftmaschine mit der Folge eines unruhigen Laufs verursachen.

Weiterhin ist aus der DE-OS 25 40 560 eine Gemischregelung für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der Zusatzluft über ein Membranventil in das Ansaugsystern einer Brennkraftmaschine einspeisbar ist Die öffnung des Membranventils wird vum Unterdruck in einem Pufferbehälter bestimmt der einerseits mit der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, und somit dem Ansaugleitungsunterdruck beaufschlagt wird, sowie andererseits über ein als Schaltventil ausgebildetes Magnetventil mit der Atmosphäre verbindbar ist Die EIN/AUS-Schaltzustände des Magnetventils werden wiederum von einem den Abgasen der Brennkraftmaschine ausgesetzten O₂-Meßfühlers über is 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 (^-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 Ansaugleitungsunterdruck beaufschlagt wird.

Bei einem solchen Regelsystem erfolgt die Einspeisung der Zusatzluft in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine aufgrund der Verwendung eines derartigen Schaltventils jedoch intermittierend bzw. mit Unterbrechungen, was in Verbindung mit der in proportionaler Abhängigkeit vom Ansaugleitungsiinterdruck nur allmählich erfolgenden Verstellung des Membranventils den Nachteil aufweist, daß aufgrund der durch die Brennkraftmaschine zwangsläufig bedingten Verzögerungszeit der Regelstrecke leicht Nachlauferscheinungen 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 die Leistung des nur in einem engen Bereich wirkungsvoll arbeitenden Abgas-Reinigungskatalysators beeinträchtigen. Darüber hinaus kann eine ungenaue Ermittlung der allgemeinen Abgaszusammensetzung durch momentane Änderung des Abgasstromes im Bereich des O;-Meßfühlers zu Störsignalen z. B. in Form von Nadelimpulsen führen, die die Regelgenauigkeit aufgrund der in alleiniger direkter Abhängigkeit von dem Meßfühler-Ausgangssignal erfolgenden Steuerung des Magnetventils weiter herabsetzen. Im übrigen ist eine aus einer Kombination eines Magnetventils mit einem Membranventil bestehende Bypaßanordnung dieser bekannten Art aufwendig und arbeitet aufgrund der doppelstufigen Steuerung und der ohne jede Drehzahlabhängigkeit nur allmählich erfolgenden Verstellung des Membranventils zwangsläufig relativ ungenau.

Darüber hinaus ist bereits ein Zusatzluft-Regelsystem der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden (DE-OS 26 46 695), bei dem zur Verringerung von Regelschwingungen des einzuregelnden Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches das im Bypaßluftkanal angeordnete Bypaßventil in einer vom Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers abhängigen Verstellrichtung in fest vorgegebenen und jeweils eine Ventil-Antriebszeit und eine Ventil-Stillstandszeit umfassenden Zeitintervallen kontinuierlich betätigbar ist wobei das Verhältnis der jeweiligen Ventil-Antriebszeit zu der innerhalb des fest vorgegebenen Zeitintervalls verbleibenden Ventil-Stillstandszeit betriebsparameterabhängig veränderbar ist Unterschiedliche Ventil-Verstel'geschwindigkeiten werden hierbei jedoch nicht in Betracht gezogen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zusatzluft-Regelsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart auszugestalten, daß Regelschwankungen bei der Zusatzluftzufuhr in sämtlichen Lastbereichen einer Brennkraftmaschine äußerst minimal gehalten werden können.

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

Erfindungsgemäß gibt die Steuerschaltung somit bei jedem Ausgangssignalwechsel des Abgas-Meßfühlers unabhängig von dessen Richtung ein Steuersignal ab, das eine erste und eine zweite Ventil-Antriebszeit festlegt Während der ersten Ventil-Antriebszeit werden Betätigungsimpulse mit einer höheren Frequenz als während der z'.veiten Ventil-Antriebszeit erzeugt so daß der als Antriebseinrichtung meist verwendete Schrittmotor und damit das Bypaßventil zunächst während der ersten Ventil-Antriebszeit mit einer hohen Geschwindigkeit und sodann während der zweiten Ventil-Antriebszeit d. h. während der restlichen Dauer des Steuersignals bis zu einem erneuten Ausgangssignalwechsel des Abgas-Meßfühlers, mit einer niedrigeren Geschwindigkeit angetrieben bzw. verstellt werden.

Da die erste Ventil-Antriebszeit hierbei eine bestimmte fest vorgebbare Dauer aufweist, die allerdings in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auch drehzahlabhängig gesteuert werden kann, ist bei einer längeren Änderungsperiode des Luft/Brennstoff-Verhältnisses die zweite Ventil-Antriebszeit länger als die erste, wodurch die mittlere Verstellgeschwindigkeit des Bypaßventils während der ersten und zweiten Ventil-Antriebszeit absinkt. Bei kurzen Änderungsperioden des Luft/Brennstoff-Verhältnisses ist dagegen die zweite Ventil-Antriebszeit kürzer als die erste, so daß sich die mittlere Verstellgeschwindigkeit des Bypaßventils in diesem Falle erhöht.

Bei niedriger Drehzahl im Teillastbereich der Brennkraftmaschine, bei der eine längere Änderungsperiode des Luft/Brennstoff-Verhältnisses auftritt, ist somit auch die durchschnittliche Verstellgeschwindigkeit des Bypaßventils verringert während im Falle einer Beschleunigung oder einer Verzögerung, bei der sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis häufiger ändert und somit seine Änderungsperiode kurz ist, das Bypaßventil sehr schnell verstellt wird, insbesondere ist hierbei jedoch von Bedeutung, daß bei jeder Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemischs, d. h., bei jedem Ausgangssignalwechsel des Abgas-Meßfühlers, zunächst eine sehr schnelle und dann erst eine langsame Ventilverstellung erfolgt, so daß ihrerseits ein sehr schnelles Ansprechen des Regelkreises durch eine Phase schneller Ventilverstellung und andererseits eine optimale Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine und damit an die jeweils in der Regelstrecke auftretende Verzögerungszeit durch eine Phase langsamerer Ventilverstellung erzielbar ist. Durch diese genaue und flexible Anpassung wird ein sehr enger Regelbereich erhalten, der erhebliche Schwankungen der Regelgröße, wie sie z. B. bei einem diskontinuierlich arbeitenden Regelsystem und bei einem Integral-Regelsystem insbesondere im Teillastbe-

reich einer Brennkraftmaschine auftreten, weitgehend verhindert.

Das im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine eingestellte Luft/Brennstoff-Gemischverhältnis kann somit im wesentlichen konstant auf einem gewünschten Optimalwert gehalten werden, wodurch sich ein hervorragender Wirkungsgrad bei einer katalytischen Abgasreinigung erzielen und darüber hinaus das Fahrverhalten eines Kraftfahrzeugs aufgrund des ruhigen Laufs einer derart geregelten Brennkraftmaschine verbessern lassen.

In den Unteransprüchen sind Weiterbildungen der Erfindung wiedergegeben.

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

F i g. 1 den Gesamtaufbau eines Ausführungsbeispiels des Zusatzluft-Regelsystems,

F i g. 2 die Ausgangskennlinie eines bei dem Zusatzluft-Regelsystem gemäß F i g. 1 verwendeten Abgas-Meßfühlers,

F i g. 3 eine Schnittansicht eines bei dem Zusatzluft-Regelsystem gemäß F i g. 1 verwendeten Beschleunigungs/Verzögerungsschalters,

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels -■"■ der bei dem Zusatzluft-Regelsystem gemäß Fig. 1 verwendeten Steuerschaltung.

F i g. 5 ein Schaltbild der Steuerschaltung gemäß Fig. 4,

Fig. 6 einen Signal- bzw. Impulsplan, der die in Wirkungsweise der Steuerschaltung gemäß den F i g. 4 und 5 veranschaulicht,

F i g. 7 ein Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung,

F i g. 8 ein Schaltbild der Steuerschaltung gemäß J5 Fig. 7,

Fig.9 einen Signal- bzw. Impulsplan, der die Wirkungsweise der Steuerschaltung gemäß den F i g. 7 und 8 veranschaulicht

Fig. 10 die Ausgangskennlinie des Spannungs-Fre- ■■■ quenz-Umsetzers gemäß F i g. 8,

Fig. 11 ein Schaltbild der Hauptelemente eines dritten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung, das eine Weiterbildung der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 8 darstellt,

Fig. 12 einen Signal- bzw. Impulsplan, der die Wirkungsweise der Steuerschaltung gemäß F i g. 11 veranschaulicht,

Fig. 13 ein elektrisches Schaltbild eines vierten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung und v:

Fig. 14 einen Signal- bzw. Impulsplan, der die Wirkungsweise der Steuerschaltung gemäß Fig. !3 veranschaulicht

In Fig. 1, in der der Aufbau des Zusatzluft-Regelsystems schematisch dargestellt ist ist die Brennkraftma- s^r> schine 1 "eine übliche Kolbenmaschine, der Benzin oder Flüssiggas als Brennstoff zugeführt wird, wobei die Zuführung des Luft/Brennstroff-Ansauggemisches von einem Vergaser 2 über eine Ansaugleitung 3 erfolgt Nach der Verbrennung des Ansauggemisches stößt die ω Brennkraftmaschine 1 über eine Abgasleitung 4 die Abgase aus, die sodann über einen stromab der Abgasleitung 4 angebrachten Katalysatorkonverter 5 und einen nicht dargestellten Auspuff in die Atmosphäre abgeleitet werden.

Der Katalysatorkonverter 5 dient zur Reinigung der Abgase von schädlichen Bestandteilen und kann aus einem Dreifach-Katalysator bestehen, der eine gleichzeitige Säuberung der Abgase hinsichtlich der Bestandteile NOx, CO und HC vornimmt.

Der Vergaser 2 kann ein üblicher Vergasertyp sein, der über einen Luftfilter 6 zugeführte Luft mit Brennstoff mischt und das Luft/Brennstoff-Ansauggemisch zerstäubt. Der Vergaser gibt eine der Ansaugluftmenge proportionale Brennstoffmenge über eine sich in einen Venturi-Abschnitt öffnende Brennstoffdüse 7 ab und steuert die Ansaugluftmenge mittels eines einstellbaren Drosselventils 8, das stromab der Brennstoffdüse 7 angebracht ist. Außerdem ist ein Bypaßluftkanal 9 vorgesehen, der die Brennstoffdüse 7 und das Drosselventil 8 umgeht und den Luftfilter 6 mit dem stromab des Drosselventils 8 gelegenen Vergaserteil zur Zufuhr von Zusatzluft verbindet. In dem Bypaßluftkanal 9 ist ein Bypaßventi! 10 eines Drosselklappentyps angebracht mit dem eine als Vierphasen-Schrittmotor ausgebildete Antriebseinrichtung U zum öffnen und Schließen des Ventils gekoppelt ist.

Ein mit dem Bypaßventil 10 gekoppelter Stellungsmeßfühler 12 erfaßt dessen vollständig geschlossene Stellung, indem ein Kontakt des Stellungsmeßfühlers 12 geschlossen und ein elektrisches Signal an eine Steuerschaltung 20 abgegeben wird.

Im Abgassystem der Brennkraftmaschine 1 ist ein Abgas-Meßfühler 13 zum Beispiel an der Einmündung der Abgasleitung 4 angebracht und erfaßt eine Abgaskomponente zur Bestimmung des hiermit in Wechselbeziehung stehenden Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches. Das Meßfühlerelement besteht aus einem Metalloxyd wie etwa Zirkondioxyd oder Titandioxyd. Wenn es aus Zirkondioxyd besteht, erzeugt es eine EMK von annähernd 1 Volt, wenn ein Ansauggemisch mit einem unterstöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, während es eine EMK von annähernd 100 mV erzeugt, wenn ein Ansauggemisch mit einem überstöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei sich die EMK nahe dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis stufenartig bzw. sprungartig ändert, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist

Ein Drehzahlgeber 14 erzeugt Signale synchron mit der Drehbewegung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1, d. h, entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel findet ein Ein-Aus-Signal an dem negativen Anschluß der Primärwicklung einer Zündspule, die üblicherweise als Zündvorrichtung für die Brennkraftmaschine 1 dient Verwendung, wobei das Ausgangssignal des Drehzahlgebers 14 der Steuerschaltung 20 zugeführt wird.

Ein Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalter 15 ist in der Ansaugleitung 3 angebracht und schaltet ein, wenn der Ansaugunterdruck sich wie im Falle einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 abrupt ändert so daß ein Ausgangssignal der Steuerschaltung 20 zugeführt wird.

Der Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalter 15 ist ein Membranschalter, wie dies in Fig.3 dargestellt ist Entsprechend F i g. 3 werden zwei Kammern 15c und 15tf von einem Gehäuse 15a und einer Membran iSb gebildet wobei die beiden Kammern über eine Drosseldüsenbohrung 15e der Membran 156 miteinander in Verbindung stehen. Die Kammern 15c und 15c/ sind jeweils mit Gegenfedern 15/i bzw. 156 versehen, die jeweils einen Druck auf die Membran 156 ausüben, and außerdem steht die Kammer 15c mit der Ansaugleitung

3 in Verbindung. An der Membran 15Zj ist eine elektrisch leitfähige Achse \5g befestigt, an deren einem Endteil ein Kontakt 15Λ ausgebildet ist. Ein Gleitkontakt 15/ist derart an der Achse 15g-angebracht, daß er ständig mit der Achse i5gin Kontakt steht, während Anschlüsse 15/ und 15A- derart angeordnet sind, daß sie die Achse 15^ lediglich dann berühren, wenn die Achse \5g vorgegebene Stellungen einnimmt. Ein Relais 15m wird in Abhängigkeit davon, ob die Achse \5g und die Anschlüsse 15/und 15A- miteinander in Kontakt stehen, derart betätigt oder abgeschaltet, daß bei elektrischer Verbindung der Anschlüsse ein Kontakt 15/ni und ein Kontakt \5mi elektrisch miteinander verbunden werden, während im getrennten Zustand der Anschlüsse der Kontakt 15/τΐι und ein Kontakt 15m3 elektrisch miteinander verbunden sind. Auf diese Weise wird das Relais 15m in Abhängigkeit von dem Beschleunigungszustand oder Verzögerungszustand der Brennkraftmaschine 1 geschaltet.

Der Drehzahlgeber 14 und der Beschleunigungs-/ Verzögerungsschalter 15 bilden einen Meßfühler zur Erfassung des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine 1, d. h., zur Erlassung der Verzögerungszeit von dem Zeitpunkt der durch die zusätzliche Luftzufuhr verursachten Änderung der Abgaskomponente bis zu dem Zeitpunkt der Erfassung dieser Änderung durch den Abgas-Meßfühler 13.

Gemäß Fig.4, in der ein Blockschaltbild der Steuerschaltung 20 dargestellt ist, erhält die Steuereinheit 20 als Eingangssignale das Luft/Brennstoff-Verhältnissignal des Abgas-Meßfühlers 13, das die Abgaskomponente bezeichnet, welche wiederum in enger Beziehung mit dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches steht, die Ausgangssignale des Drehzahigebers 14 und des BeschleunigungsWerzögerungsschalters 15 und das Ausgangssignal des Stellungsmeßfühlers 12, und besteht aus einer Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a, die eine Unterscheidung des Luft/Brennstoff-Verhältnissignals vornimmt, einer Impulsgeneratorschaltung 206, die zwei verschiedene Taktimpulsfolgen synchron zu dem Luft/Brennstoff-Verhältnissignal erzeugt, einer Taktgeberschaltung 20c die die Taktimpulse entsprechend einer Verzögerungszeit zur Einstellung des Antriebsbetrages des Bypaßventils 10 zählt, einer Verknüpfungsschaltung 20c/, die die Ausgangssignale der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a und der Taktgeberschaltung 20clogisch verknüpft und steuert, einem Zweirichtungsschieberegister 2Oe, das aufeinanderfolgend ein Ausgangssignal entsprechend einem von der Verknüpfungsschaltung 20c/ abgegebenen Signal weiterschaltet, und einem Schalt-Krcis 2Oi der die Erregung des Vicfphasen-Schrittmotors 11 entsprechend dem Ausgangssignal des Zweirichtungsschieberegisters 2Oe zur Erzielung eines exakten Antriebs des Vierphasen-Schrittmotors 11 steuert.

Die Steuerschaltung 20 wird nachstehend unter Bezungnahme auf Fig.5 näher beschrieben. Gemäß Fig.5 stellt die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a eine Spannungsvergleicherschaltung dar, die aus einem Eingangswiderstand 101, Spannungsteilerwiderständen 1OZ 103 und einem Operations-Differenzverstärker 104 besteht Ein von den Spannungsteflerwiderständen 102 und 103 bestimmter Bezugsspannungswert wird auf eine Spannung V₁ (F i g. 2) eingestellt, die der Abgas-Meßfühler 13 bei dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis abgibt Wenn das von dem Abgas-Meßfühler 13 festgestellte Luft/Brennstoff-Verhältnis unterstöchiometrisch, d. h., angereichert ist, gibt der Operations-Differenzverstärker 104 dementsprechend ein Signal des Wertes »1« ab, während er ein Signal des Wertes »0« abgibt, wenn das erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis überstöchiometrisch, d.h., abgemagert ist.

Die Impulsgeneratorschaltung 2Oi) besteht aus zwei monostabilen Kippstufen, von denen die eine einen Widerstand 105, einen Kondensator 106, einen Inverter 110 und ein NAND-Verknüpfungsglied 113 aufweist, während die andere einen Widerstand 107, einen Kondensator 108, einen Inverter 110 und ein NAND-Verknüpfungsglied 112 aufweist, einer ersten Triggerschaltung, die einen Inverter 109 und ein NAN D-Verknüpfungsglied 114 aufweist, einer astabilen Kippstufe, die Widerstände 115 und 116, einen Kondensator 117 und Inverter 118 und 119 aufweist, einer Oszillatorschaltung, die einen Binärzähler 120 und Inverter 121 und 122 aufweist, einer zweiten Triggerschaltung, die einen Widerstand 123, einen Kondensator 124, einen Inverter 125 und ein NOR-Verknüpfungsglied 126 aufweist, und einer Verknüpfungsschaltung, die ein NOR-Verknüpfungsglied 127 und einen Inverter 128 aufweist.

Die erste Triggerschaltung erzeugt einen Triggerimpuls an einem Anschluß B wie dies unter F i g. 6 (B) dargestellt ist, und zwar synchron mit der Signalumkehr, d. h., mit Anstieg und Abfall des Ausgangssignals des Operations-Differenzverstärkers 104 der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a (siehe F ig. 6 (A).

Die zweite Triggerschaltung erzeugt ein Triggersignal, wie es unter F i g. 6 (E) dargestellt ist, und zwar synchron mit dem Abfall des Ausgangssignals der Taktgeberschaltung 20c (siehe F i g. 6 (D)). Die Triggerimpulse der ersten und zweiten Triggerschaltung werden einem Rückstelleingang Λ des Binärzählers 120 über die Verknüpfungsschaltung 127, 128 zur Rückstellung des Binärzählers 120 zugeführt.

Die Oszillatorschaltung 120, 121, 122 erzeugt Taktimpulse, deren Impulsfolgefrequenz durch die astabile Kippstufe vorgegeben ist und von dem Binärzähler 120 zur Bildung von im Verhältnis 1/2 frequenzgeteilten Impulsen an einem Ausgang Q\ und von im Verhältnis 1/8 frequenzgeteilten Impulsen an einem Ausgang Q} geteilt wird.

Die Taktgeberschaltung 20c besteht aus einer Digital-Analog-Umsetzerschaltung, die Widerstände 130, 131, 134, 135, 140, Kondensatoren 132, 136, 139, Transistoren 133,138 und eine Diode 137 aufweist, einer Analog-Digital-Umsetzerschaltung 141 zur Umsetzung einer Analogspannung in ein binäres Digitalsignal, und einer Zählerschaltung, die eine Zwischenspeicherschaitung 142 des D-Typs zur Zwischenspeicherung des von der Analog-Digital-Umsetzerschaltung 141 abgegebenen Digitalsignals, einen Vergleicher 143 zum Vergleich der Digitalsignale, einen Binärzähler 144 zum Zählen der Taktimpulse, NAND-Verknüpfungsglieder 145 und 147, einen Inverter 146 und einen Widerstand 148 aufweist

Die Digital-Analog-Umsetzerschaltung erhält das Ein-Aus-Signal von der Primärwicklung der Zündspule der Zündvorrichtung 14 als Eingangssignal und setzt dies in ein Analogsignal um, dessen Amplitude proportional zur Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt Die Ausgangsspannung wird sodann der Analog-Digital-Umsetzerschaltung 141 zugeführt die die anliegende Eingangsspannung an Ausgängen Q₁ bis Qt in ein binäres Digitalsignal

umsetzt.

Die Eingänge D\ bis Dt, der D-Zwischenspeicherschaltung 142 sind mit den Ausgängen Q\ bis Qt, der Analog-Digital-Umsetzerschaltung 141 verbunden, während ihr Takteingang mit einem Ausgang S der ersten Triggerschaltung 114 der Impulsgeneratorschaltung 20b verbunden ist. Die D-Zwischenspeicherschaltung 142 liest das Ausgangssignal der Analog-Digital-Umsetzerschaltung 141 beim Anstieg des Triggerimpulses der ersten Triggerschaltung ein und speichert die eingelesenen Daten bis zum Anliegen des nächsten Triggerimpulses, zu welchem Zeitpunkt sie ein Ausgangssignal an den Ausgängen Qi bis Q₄ abgibt. Die Ausgänge Q\ bis Q₃ der D-Zwischenspeicherschaltung 142 sind mit jeweiligen Eingängen Ao bis Az des Vergleichers 143 verbunden, während der Ausgang Qt, über den Beschieunigungs-ZVerzögerungsschalier 15 mit einem Eingang A₃ verbunden ist. Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1 stehen die Kontakte 15/ni und 15n?3 des Beschleunigungs-AVerzogerungsschalters 15 miteinander in Berührung, so daß der Ausgang Q* und der Eingang A3 miteinander verbunden sind. Bei Übergangszuständen wie im Falle einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 ist der Kontakt 15/ni mit dem Kontakt \5m₂ verbunden, so daß ein Signal des Wertes »1« dem Eingang A3 über den Widerstand 148 zugeführt wird.

Die Eingänge Bo bis Bs des Vergleichers 143 sind mit den jeweiligen Ausgängen Qi bis Qa des Binärzählers

144 verbunden, während der Ausgang (A>B) des Vergleichers 143 mit dem NAND-Verknüpfungsglied

145 und dem Inverter 146 verbunden ist. Am Ausgang (A > B) des Vergleichers 143 wird ein Signal des Wertes »1« abgegeben, wenn ein an den Eingängen A anliegender vorgegebener Sollzählwert A größer als der den Eingängen B zugeführte Zählwert B ist (d. h.. wenn A> B ist), während das Ausgangssignal von dem Wert »1« auf den Wert »0« übergeht, wenn die Beziehung A<B vorliegt, wie dies in Fig.6 (D) dargestellt ist.

Wenn die Anzahl der dem Binärzähler 144 über das NAND-Verknüpfungsglied 145 zugeführten Taktimpulse den von der D-Zwischenspeicherschaltung 142 festgelegten Sollzählwert erreicht, wird das NAND-Verknüpfungsglied 145 durch das an dem Ausgang (A > B) abgegebene Ausgangssignal gesperrt, so daß der Binärzähler 144 die Zählung unterbricht bzw. beendet und das NAND-Verknüpfungsglied 147 geöffnet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich jeweils, wenn ein Triggerimpuls dem Rückstelleingang R des Binärzählers 144 zugeführt wird.

Auf diese Weise erzeugt die Taktgeberschaltung 20c am Aus*⁷·!!!*' /""eine vorgegebene Anzshl von !rnpuiscri mit einer kürzere; Dauer, wie dies unter Fig.6 (F) dargestellt ist, und zwar synchron mit der Änderung des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 13, d. h-, der Änderung des unter Fig.6 (A) dargestellten Luft/ Brennstoff-Verhältnissignals, und erzeugt danach Taktimpulse mit einer längeren Dauer bzw. Periode, bis sich das Luft/Brennstoff-Verhältnissignal erneut ändert, wie dies unter F i g. 6 (G) dargestellt ist

Der StellungsmeßfühJer 12 besteht aus einem Widerstand 12a und einem Kontakt \2b. Wenn das Bypaßventil 10 vollständig geschlossen ist, ist der Kontakt 126 geschlossen und am Ausgang / des Stellungsmeßfühlers 12 wird ein Signal des Wertes »0« abgegeben.

Die Verknüpfungsschaltung 20t/ besteht aus einem Inverter 150 und NAND-Verknüpfungsgliedern 151, 152 und 153 und verknüpft die Taktimpulse der Taktgeberschaltung 20c entsprechend dem Luft/Brennstoff-Verhältnissignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a und dem Schließsignal des Stellungsmeßfühlers 12.

Das Zweirichtungsschieberegister 2Oe weist eine bekannte Bauart auf und verschiebt aufeinanderfolgend den Registerinhalt in der Reihenfolge der Ausgänge Q\,

lu Qi, Qi und Qt, wenn der Taktimpuls dem Eingang P zugeführt wird, während es den Registerinhalt aufeinanderfolgend in der Reihenfolge der Ausgänge Qt, Q3, Q2 und Oi verschiebt, wenn der Taktimpuls dem Eingang C zugeführt wird. Die Ausgänge des Zweirichtungsschieberegisters 2Oe sind mit dem Schalt-Kreis 20^ verbunden, der aus Widerständen 170,171,172 und 173, Transistoren 574, 175, 176 und 177 sowie Gegenspannungssperrdioden 178, 179, 180 und 181 besteht und seinerseits wiederum mit Feldspulen Ci, C2. d und C₄ des Schrittmotors 11 verbunden ist.

Wenn der Taktimpuls dem Eingang P des Zweirichtungsschieberegisters 2Oe zugeführt wird, leiten die Transistoren 174 bis 177 aufeinanderfolgend, so daß von den Feldspulen Ci, C₂, Cs und C₄ des Schrittmotors 11 jeweils zwei Feldspulen gleichzeitig zur Drehung des Rotors des Schrittmotors 11 in Richtung des in Fig.5 dargestellten Pfeiles, d. h., in der Öffnungsrichtung des Bypaßventils 10, erregt werden. Wenn dagegen der Taktimpuls dem Eingang C zugeführt wird, dreht sich

jo der Schrittmotor 11 in entgegengesetzter Richtung, d. h. in der Schließrichtung des Bypaßventils 10.

Die Steuerschaltung 20 und der Schrittmotor It werden von einer Batterie 151 über einen mit einem Zündschalter der Brennkraftmaschine 1 gekoppelten

J5 Schalter 150 mit Strom versorgt.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung führt der Vergaser 2 die übliche Steuerung der Brennstuffmenge ähnlich einem bekannten Vergaser durch, jedoch mit der Ausnahme, daß er auf ein Luft/Brennstoff-Verhältnis eingestellt ist, das ein wenig niedriger (angereicherter bzw. fetter) als ein gewünschtes Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, wobei der Vergaser mit Hauptluft versorgt wird, die in dem Vergaser mit dem Brennstoff gemischt wird, und das sich ergebende Luft/Brennstoff-Ausganggemisch der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird. Nach Beendigung der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 werden die Abgase über die Abgasleitung 4 und den Katalysatorkonverter 5 in die Atmosphäre abgeleitet. Der in der Abgasleitung 4 angebrachte Abgas-Meßfühler 13 erfaßt hierbei das > Luft/Brennstoff-Verhältnis. Das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 13 wird der Steuerschaltung 20 zugeführt, die bestimmt, ob das Ausganggcrnisch angereicherter oder magerer als das gewünschte

5^r! Luft/Brennstoff-Verhältnis ist. Wenn das Ausganggemisch angereicherter ist, treibt der Schrittmotor 11 das in dem Bypaßluftkanal 9 angebrachte Bypaßventil 10 in Öffnungsrichtung an, während bei magererem Ansauggemisch das Bypaßventil 10 in Schließrichtung angetrieben wird, so daß das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis durch Regelung der Zusatzluftzufuhr erreicht wird. Zur Verhinderung einer Übersteuerung des Bypaßventils 10 für den Fall, daß das Ausganggemisch auch in vollständig geschlossenem Zustand des Bypaßventils 10 nicht das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis erreicht und die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a einen weiteren Antrieb des Bypaßventils 10 bewirkt, wird das NAND-Verknüp-

fungsglied 153 geschlossen, wenn der Stellungsmeßfühler 12 die vollständig geschlossene Stellung des Bypaßventils 10 erfaßt, so daß die weitere Zuführung von Taktimpulsen zu dem Zweirichtungsschieberegister 2Oe zur Verhinderung eines weiteren Antriebs des Schrittmotors 11 in der Schließrichtung des Bypaßventils 10 beendet wird.

Nachstehend wird die Steuerung des Schrittmotors 11 und des Bypaßventils 10 unter Bezugnahme auf F i g. 6 näher erläutert. Das in dem Vergaser 2 gebildete ι ο Ansauggemisch ändert sich unter dem Einfluß verschiedener Faktoren, wobei sich die EMK Kdes Abgas-Meßfühlers 13 dementsprechend ändert, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a erzeugt daher in Abhängigkeit von dem Wert der EMK Vein Signal des Wertes »1« oder »0«, wie dies unter Fig.6(A) dargestellt ist. Entsprechend der Änderung des Ausgangssignals der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a gibt die erste Triggerschaltung 114 die unter Fig.6(B) dargestellten Triggerimpulse ab, wobei die Binärzähler 120 und 144 zurückgestellt werden, und die D-Zwischenspeicherschaltung 142 ließt das die Drehzahl der Brennkraftmaschine repräsentierende Ausgangssignal der Analog-Digital-Umsetzerschaltung 141 2^r> ein.

Der Binärzähler 144 der Taktgeberschaltung 20c beginnt die am Ausgang Q\ des Binärzählers 120 über das NAND-Verknüpfungsglied 145 abgegebenen Taktimpulse zu zählen und leitet die unter F i g. 6(F) «) dargestellten Taktimpulse mit der hohen Frequenz zu der Befehlsschaltung 20c/ weiter, bis der der von der D-Zwischenspeicherschaltung 142 testgelegten Verzögerungszeit entsprechende Sollzählwert erreicht ist, wonach die Taktgeberschaltung 20cdie am Ausgang Qj des Binärzählers 120 über das NAND-Verknüpfungsglied 147 abgegebenen, unter Fig.6(G) dargestellten Taktimpulse mit der niedrigen Frequenz zu der Verknüpfungsschaltung 20 c/weiterleitet.

Die Taktimpulse werden von der Verknüpfungsschaltung 20c/ entsprechend dem Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a weitergeleitet, so daß der Schrittmotor 11 über das Zweirichtungsschieberegister 2Oe und den Schalt-Kreis 20/von den Taktimpulsen angetrieben wird.

Die Taktimpulse weisen eine relativ hohe Impulsfolgefrequenz auf, wie dies aus F i g. 6(F) ersichtlich ist, wobei die Anzahl der Taktimpulse gleich der von der D-Zwischenspeicherschaltung 142 festgelegten Zahl ist. Hierdurch wird das Bypaßventil 10 schnell um einen vorgegebenen Betrag (eine vorgegebene Öffnung) angetrieben. Die Öffnung des Bypaßventils 10 ändert sich daher relativ sehnen, wie dies unter F i g. 6(H) durch dick ausgezogene Linien dargestellt ist

Die Anzahl der Taktimpulse entspricht der Drehzahl der Brennkraftmaschine beim Obergang des Luft/ Brennstoff-Verhältnissignals. Während einer Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 wird der Eingang A3 des Vergleichers 143 durch den Beschleunigungs-/Verzögerungsschalter 15 zwangswei- so se auf dem Signalwert »1« gehalten, so daß der Wert 8 zur Steigerung des Sollzählwertes hinzuaddiert wird. Dies hat zur Folge, daß die sich ergebende Zahl der Verzögerungszeit entspricht

Wenn die vorgegebene Anzahl beziehungsweise der Sollzählwert der Taktimpulse gezählt worden ist, sperrt der Vergleicher 143 das NAND-Verknüpfungsglied 145 und öffnet das NAND-Verknüpfungsglied 147 zur Rückstellung des Binärzählers 120 über die zweite Triggerschaltung und Erzeugung der unter F i g. 6(G) dargestellten Taktimpulse mit der niedrigen Frequenz, die nunmehr zum Antrieb des Schrittmotors 11 angelegt werden. Auf diese Weise ändert sich die Öffnung des Bypaßventils 10, wie dies unter F i g. 6(H) durch die dünn ausgezogenen Linien dargestellt ist. Der Antrieb des Bypaßventils 10 durch die Taktimpulse erfolgt so lange, bis sich das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a ändert, d. h., bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das NAND-Verknüpfungsglied 147 sperrt und das NAND-Verknüpfungsglied 145 geöffnet wird, so daß erneut die Taktimpulse mit der hohen Frequenz über den Ausgang F der Verknüpfungsschaltung 2Odzugeführt werden.

Auf diese Weise wird der Schrittmotor 11 um den der Verzögerungszeit des Regelsystems entsprechenden vorgegebenen Betrag synchron mit der Änderung des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 13 schnell angetrieben, und danach erfolgt der Antrieb des Schrittmotors 11 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit. Die Übersteuerung des Bypaßventils 10, d. h., das Überschwingen der Steuerung im normalen (stationären) Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1, wird daher verhindert und die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches minimal gehalten. So ist z. B. im niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine 1 die Zeitdauer, während der das Bypaßventil 10 von den Taktimpulsen mit der hohen Frequenz schnell angetrieben wird, kurz, so daß die Antriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils 10 im ganzen verringert wird und der Verzögerungszeit des Regelsystems entspricht. Eine Übersteuerung bzw. ein Uberschwingen der Steuerung mit der hierdurch verursachten Folge einer übermäßigen Zufuhr von Zusatzluft wird somit verhindert, so daß die Änderung des Luft/Brennstoff· Verhältnisses verkleinert und Betriebsschwankungen der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden.

Während eines Übergangsbetriebszustandes der Brennkraftmaschine 1 wie im Falle einer Beschleunigung oder Verzögerung wird die Zeitdauer, während der das Bypaßventil 10 von den Taktimpulsen mit der hohen Frequenz schnell angetrieben wird, durch den Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalter 15 verlängert und die Antriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils 10 damit im ganzen erhöht, so daß die Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses unter vollständiger Anpassung an die schnelle Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses erfolgen kann.

Auf diese Weise wird die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches minimal gehalten und der Katalysatorkonverter 5 kann die Abgase mit einem hohen Wirkungsgrad reinigen. Darüber hinaus wird auch ein besseres Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges erzielt

Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel des Zusatzluft-Regelsystems wird somit das Bypaßventil 10 jeweils dann, wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung von dem Wert »1« auf den Wert »0« oder von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht, während einer vorgegebenen Zeitdauer mit einer ersten Antriebsgeschwindigkeit angetrieben, während danach der Antrieb mit einer zweiten Antriebsgeschwindigkeit erfolgt, bis sich das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung erneut ändert. Die erste Antriebsgeschwindigkeit ist höher als die zweite Antriebsee-

schwindigkeit und die vorgegebene Zeitdauer wird von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem Beschleunigungs-ZVerzögerungsbetriebszustand der Brennkraftmaschine bestimmt

Nachstehend wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel des Regelsystems beschrieben, bei dem d^:e zweite Antriebsgeschwindigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und deren Beschleunigungs-ZVerzögerungsbetriebszustand bestimmt wird. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht mit Ausnahme der Steuerschaltung 20 in seinem Gesamtaufbau dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1, so daß für gleiche Teile und Bauelemente die gleichen Bezugszahlen verwendet worden sind. Nachstehend werden daher insbesondere die Unterschiede zum ersten Ausführungsbeispiel erläutert

Entsprechend F i g. 7, die ein Blockschaltbild der Steuerschaltung 20 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel des Regelsystems zeigt, erhält die Steuerschaltung 20 als Eingangssignale das in enger Beziehung zu dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches stehende Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers 13, die Ausgangssignale des Drehzahlgebers 14 und des Beschleunigungs-ZVerzögerungsschalters 15 sowie das Ausgangssignal des die vollständig geschlossene Stellung des Bypaßventils 10 erfassenden Stellungsmeßfühlers 12 und bestehend aus der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a, die eine Unterscheidung des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 13 vornimmt, der ersten Taktgeberschaltung 206, die Taktimpulse mit der vorgegebenen Impulsfolgefrequenz synchron mit der Umkehr bzw. Richtungsänderung des Ausgangssignals der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a erzeugt, der zweiten Taktgeberschaltung 20c, die Taktimpulse entsprechend den Ausgangssignalen der Verzögerungszeit-Meßfühler 14 und 15 und der ersten Taktgeberschaltung 206 erzeugt, der Verknüpfungsschaltung 20t/, die die von der ersten Taktgeberschaltung 206 und der zweiten Taktgeberschaltung 20c abgegebenen Taktimpulse entsprechend dem Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a logisch verknüpft, dem Zweirichtungsschieberegister 2Oe, das seine Ausgangssignale entsprechend dem von der Verknüpfungsschaltung 20t/abgegebenen Signal aufeinanderfolgend weiterschaltet, und dem Schalt-Kreis 20/; der die Erregung des Schrittmotors 11 durch das Ausgangssignal des Zweirichtungsschieberegisters 20e zur Erzielung eines exakten Antriebs des Schrittmotors 11 steuert.

In F i g. 8 sind die Einzelheiten dieses Ausführungsbcispiels der Steuerschaltung 20 dargestellt. Die Luft/ Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a gemäß F i g. 8 weist den gleichen Aufbau wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 auf, so daß der Operationsverstärker 104 ein Signal des Wertes »1« abgibt, wenn das von dem Abgas-Meßfühler 13 erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis niedriger als das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, d. h., wenn das Ansauggemisch angereicherter bzw. fetter ist, und gibt ein Signal des Wertes »0« ab, wenn das erfaßte Luft/Brennstoff-Verhältnis höher als das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, d. h., wenn das Ansauggemisch magerer ist.

Die erste Taktgeberschaltung 206 besteht aus den beiden monostabilen Kippstufen, die den Widerstand 105, den Kondensator 106, den Inverter und das NAND-Verknüpfungsglied 113 bzw. den Widerstand 107, den Kondensator 108, den Inverter 110 und das NAND-Verknüpfungsglied 112 aufweisen, der ersten Triggerschaltung mit dem Inverter 109 und dem Nand-Verknüpfungsglied 114, der Impulsgeneratorschaltung, die die astabile Kippstufe mit den Widerständen 115 und 116, dem Kondensator 117 und den Invertern 118 und 119 aufweist, einem aus NOR-Verknüpfungsgliedern 122 und 123 bestehenden RS-Flip-Flop, einer Zählschaltung, die die Dekadenzähler 124a

;o und 1246 sowie ein UND-Verknüpfungsglied 124c aufweist und der zweiten Triggerschaltung, die den Widerstand 125, den Kondensator 126, den Inverter 127 und das NO R-Verknüpfungsglied 128 aufweist

Die erste Triggerschaltung (114) erzeugt am Anschluß B den unter Fig.9(B) dargestellten Triggering puls, und zwar synchron mit dem Übergang bzw. der Richtungsänderung des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 104 der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a (siehe Fig.9(A)), d.h., synchron mit dem Anstieg und Abfall des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 104.

Die Impulsgeneratorschaltung 115—119 erzeugt Taktimpulse mit einer von der astabilen Kippstufe vorgegebenen Impulsfolgefrequenz und führt diese Impulse einem F^:ngang CI des Dekadenzählers 124a über das NOR-Verknüpfungsglied 121 zu. Die Dekadenzähler 124a und 1246 sind jeweils übliche Dezimalzähler, die entsprechend dem Anstieg der ihren Eingängen CI zugeführten Taktimpulse hochzählen und aufeinan-

JO derfolgend ein Ausgangssignal an Qo, Qi.. .,Qs abgeben, wobei ihre sämtlichen Ausgänge auf den Signalwert »0« zurückgestellt werden, wenn der Triggerimpuls der ersten Triggerschaltung (114) ihrem Rückstelleingang R zugeführt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel beendet der Dekadenzähler (124a oder 1246,/ einen Zyklus jeweils dann, wenn er 10 Eingangsimpulse erhalten hat, und gibt ein Signal des Wertes »1« an einem Überlauf- oder Übertragausgang CO ab. Der Übertragausgang CO des Dekadenzählers 124a ist mit dem Eingang Cl des Dekadenzählers 1246 verbunden, so daß die Zählerschaltung eine Zahl zwischen 0 und 99 zählt.

Das aus den NOR-Verknüpfungsgliedern 122 und 123 bestehende RS-Flip-Flop wird von dem Triggerimpuls der ersten Triggerschaltung (114) derart getriggert, daß das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 123 den unter F i g. 9(D) dargestellten Wert »0« annimmt, wobei dieses Signal des Wertes »0« das NOR-Verknüpfungsglied 121 öffnet, so daß die von der astabilen

so Kippstufe abgegebenen Taktimpulse über das NOR-Verknüpfungsglied 121 verknüpft werden. Da die Dekadenzähler 124a und 1246 von dem Triggerimpuls der ersten Triggerschaltung (114) zurückgestellt werden, beginnt die Zählerschaltung mit dem Anliegen der Triggerimpulse mit der Zählung der Taktimpulse. Wenn eine Zählung von m-Impulsen erreicht ist, geht das Ausgangssignal des UN D-Verknüpfungsglieds 124c auf den Wert »1« über, so daß das NOR-Verknüpfungsglied 122 des RS-Flip-Flops hierdurch getriggert wird. Dies hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 123 auf den Wert »1« übergeht, wodurch das NOR-Verknüpfungsglied 121 gesperrt und die Zählung der Zählerschaltung beendet wird. Der Inverter 120, der das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 121 invertiert, gibt für jeden Triggerimpuls, d. h., jeweils dann, wenn sich das Ausgangssigna! der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a umkehrt, m Taktimpulse ab, wie dies unter

F i g. 9(F) dargestellt ist Die Anzahl m der Taktimpulse ist vorzugsweise derart eingestellt, daß im Normalbetriebszustand eine optimale Steuerung erzielt wird.

Die zweite Triggerschaltung 125—128 erzeugt den in F i g. 9(E) dargestellten Triggerimpuls synchron mit dem Abfall des Ausgangssignals des NOR-Verknüpfungsgliedes 122 des RS-Flip-Flops, d. h, synchron mit dem Anstieg des Ausgangssignals des NOR-Verknüpfungsgliedes 123, und führt diesen Triggerimpuls der zweiten Taktgeberschaltung 20c zu. Das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 123 wird ebenfalls der zweiten Taktgeberschaltung 20czugeführt

Die zweite Taktgeberschaltung 20c besteht aus der Digital-Analog-Umsetzerschaltung, die die Widerstände 130, 131, 134, 135 und 140, die Kondensatoren 132,

136 und 139, die Transistoren 133 und 138 und die Diode

137 aufweist, einer Spannungs-Frequenz-Umsetzerschaltung, die Widerstände 141 und 143, einen Kondensator 142 und einen Spannungs-Frequenz-Umsetzer aufweist, und einer Frequenzteilerschaltung, die einen Binärzähler 145 und ein NAN D-Verknüpfungsglied 146 aufweist.

Die Digital-Analog-Umsetzerschaitung erhält das Ein-Aus-Signal von der Primärwicklung der Zündspule der Zündvorrichtung 14 als Eingangssignal und setzt dieses Eingangssignal in ein analoges Spannungssignal um, dessen Amplitude proportional der Erhöhung der Drehzahl der Brennkraftmaschine ansteigt. Die Ausgangsspannung der Digital-Analog-Umsetzerschaltung wird der Spannungs-Frequenz-Umsetzerschaltung zugeführt, die ein Impulssignal abgibt, dessen Frequenz sich entsprechend der Eingangsspannung ändert, wie dies in F i g. 10 dargestellt ist.

Die Frequenzteilerschaltung 145, 146 nimmt eine Frequenzteilung des Impulssignals vor, wobei der Faktor dieser Frequenzteilung von dem Beschleunigungs-/Verzögerungsschalter 15 geschaltet wird. So wird z. B. im Normalbetrieb das Ausgangssignal Qi zur Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 8 dem NAN D-Verknüpfungsglied 146 als Taktimpuls zugeführt, während im Falle einer Beschleunigung und Verzögerung das Ausgangssignal Q\ zur Frequenzteilung des Impulssignals um den Faktor 2 als Taktimpuls zugeführt wird. Die Zeitsteuerimpulse sind mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 synchronisiert und ihre Frequenz ändert sich entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine.

Der Rückstelleingang R des Binärzählers 145 ist mit der zweiten Triggerschaltung 125—128, derart verbunden, daß seine Rückstellung von dieser Schaltung gesteuert wird. Das NAND-Verknüpfungsglied 146 ist mit dem RS-Flip-Flop 122, 123 der ersten Taktgeberschaltung 20i> verbunden, so daß es entsprechend dem Ausgangssignal des RS-Flip-Flops geöffnet oder gesperrt wird.

Die zweite Taktgeberschaltung 20c erzeugt die Taktimpulse entsprechend der Drehzahl der Brennkraftmaschine bezogen auf die Verzögerungszeit des Regelkreises, dem Beschleunigungs-ZVerzögerungszustand der Brennkraftmaschine 1 und dem Ausgangssignal der ersten Taktgeberschaltung.

Der die vollständig geschlossene Stellung des Bypaßventils 10 erfassende Stellungsmeßiuhlcr. die Verknüpfungsschaltung 20c/, das Zweirichtungsschieberegister 20e, der Schall-Kreis 20/"und der Schrittmotor 11 weisen den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie im Falle des ersten AusführungsbcisDiels auf, so daß auf eine erneute Beschreibung hier verzichtet wird

Nachstehend wird die Betriebsweise des zweiten Ausführungsbeispiels, insbesondere diejenige des Schrittmotors 11 und des Bypaßventils 10, unter Bezugnahme auf Fig.9 näher erläutert Das in dem Vergaser 2 gebildete Luft-Brennstoff-Ansauggemisch ändert sich aufgrund verschiedener Faktoren. Die EMK V des Abgas-Meßfühlers 13 ändert sich mit der Änderung des Ansauggemisches, wie dies in Fig.2 dargestellt ist Die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a gibt in Abhängigkeit von dem Wert der EMK Vein Signal des Wertes »1« oder »0« ab, wie es unter Fig.9(A) veranschaulicht ist. Die erste Triggerschaltung (114) gibt bei der Umkehr bzw. Richtungsänderung des Ausgangssignals der Luft/ Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a den unter Fig.9(B) dargestellten Triggerimpuls ab. Entsprechend diesem Triggerimpuls wird das NOR-Verknüpfungsglied 121 des RS-Flip-Flops geöffnet, so daß der Inverter 120 die unter F i g. 9(F) dargestellten Taktimpulse abgibt.

Die Taktimpulse werden von der Verknüpfungsschaltung 2Od entsprechend dem Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a weitergeleitet und dem Schrittmotor 11 über das Zweirichtungsschieberegister 2Oe und den Schalt-Kreis 20/zu dessen Antrieb zugeführt.

Die Taktimpulse weisen eine relativ hohe Frequenz auf, wie dies aus F i g. 9(F) ersichtlich ist, und ihre Anzahl ist gleich der Zahl, die von der Zählerschaltung 124a,124i> und 124c festgelegt ist. Demzufolge wird das Bypaßventil 10 schnell um einen vorgegebenen Betrag (eine vorgegebene Öffnung) angetrieben, und zwar synchron mit der Änderung des von dem Abgas-Meß-

fühler 13 abgegebenen Signals, so daß die Öffnung des Bypaßventils 10 sich relativ schnell ändert, wie dies durch dick ausgezogene Linien in F i g. 9(H) dargestellt

Wenn die Zählerschaltung 124a, 124b, 124c die vorgegebene Anzahl von Taktimpulsen gezählt hat, triggert sie das RS-Flip-Flop 122, 123 und führt eine Inversion von dessen Ausgangssignal herbei. Dies hat zur Folge, daß das NOR-Verknüpfungsglied 121 sperrt und das NAND-Verknüpfungsglied 146 der Frequenzteilerschaltung geöffnet wird, so daß der Binärzähler 145 durch die zweite Triggerschaltung zurückgestellt wird. Dementsprechend führt die zweite Taktgeberschaltung 20c die Taktimpulse, deren Frequenz sich mit der Verzögerungszeit gemäß Fig.9(G) ändert, der Verknüpfungsschaltung 2Od zu und der Schrittmotor 11 wird von diesen Taktimpulsen angetrieben. Auf diese Weise ändert sich die Öffnung des Bypaßventils 10 in der in Fig.9(H) durch dünn ausgezogene Linien bezeichneten Weise. Die Steuerung des Antriebs des Bypaßventils 10 durch die zweite Taktgeberschaltung 20c dauert an, bis sich das Ausgangssignal der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a erneut umkehrt. Wenn sich das von dem Abgas-Meßfühler 13 abgegebene Signal derart ändert, daß sich das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a umkehrt, wird das N AN D-Verknüpfungsglied 146 von dem Ausgangssignal des RS-Flip-Flops gesperrt, während das NOR-Vcrknüpfungsglied 121 geöffnet wird. Dies hat

'""> zur Folge, daß die von der ersten Taktgeberschaltung 20b abgegebenen Taktimpulse erneut der Verknüpfungsschaltung 20ci zugeführt werden. Auf diese Weise wird der Schrittmotor 11 synchron

mit der Änderung des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 13 schnell um den vorgegebenen Betrag angetrieben, und anschließend erfolgt der Antrieb des Schrittmotors 11 mit einer der Verzögerungszeit des Regelsystems entsprechenden Geschwindigkeit Die Übersteuerung, d. h, ein Oberschwingen des Bypaßventils 10 bei der Steuerung im normalen (stationären) Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird daher verhindert und die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches auf einen Minimalwert verringert Zum Beispiel wird im niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine 1 die Taktimpulsfrequenz der zweiten Taktgeberschaltung verringern so daß die Antriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils 10 derart verringert wird, daß sie der Verzögerungszeit des Regelsystems entspricht Dementsprechend wird eine durch verursachte übermäßige Zufuhr von Zusatzluft verhindert, die Änderung des Lu^ft/Brennstoff-Verhältnisses wird minimal gehalten, und außerdem werden Betriebsschwankungen der Brennkraftmaschine 1 vermieden.

Während eines Übergangsbetriebszustandes wie im Falle einer Beschleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine 1 wird die Taktimpulsfrequenz der zweiten Taktgeberschaltung durch den BeschleunigungS'/Verzogerungsschalter 15 auf den annähernd vierfachen Wert der Normalfrequenz erhöht, so daß die Antriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils 10 derart gesteigert wird, daß die Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses entsprechend der schnellen Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses erfolgt

Auf diese Weise werden Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches minimal gehalten, so daß der Katalysatorkonverter 5 die Abgase mit einem hohen Wirkungsgrad reinigt und außerdem eine Verbesserung des Fahrverhaltens des Kraftfahrzeugs erzielt wird.

Anstelle des bei dem zweiten Ausführungsbeispie! erfolgenden kontinuierlichen Antriebs des Bypaßventils 10 durch die Taktimpulse der zweiten Taktgeberschaltung kann das Bypaßventil 10 auch intermittierend angetrieben werden. Ein Beispiel hierfür ist als drittes Ausführungsbeispiel des Regelsystems in F i g. 11 veranschaulicht. Gemäß Fig. 11 weist eine zweite Taktimpulsgeberschaltung 2Oc/ eine Signal- oder Impulsformerschaltung mit Widerständen 200, 201 und 202, einem Kondensator 203 und einem Transistor 204 zur Formung des Ein-Aus-Signals des Drehzahlgebers 14 sowie einen Binärzähler 205, der das Ausgangssignal der Signal- oder Impulsformerschaltung als Taktsigna! erhält und eine Frequenzteilung vornimmt, auf. Der Faktor der Frequenzteilung wird von dem Beschleuni-'gungs-/Verzögerungsschalter 15 derart geschaltet, daß das durch den Faktor 8 frequenzgeteilte Impulssignal während des Normalbetriebszustandes erzeugt wird, während das durch den Faktor 2 frequenzgeteilte Impulssignal während der Beschleunigung und Verzögerung erzeugt wird.

Der monostabile Multivibrator weist einen Inverter 206, einen Widerstand 207, einen Kondensator 208 und ein NAND-Verknüpfungsglied 209 auf und dehnt das Impulssignal des Binärzählers 205 zur Bildung des Zeitsteuerimpulses.

Die Impulsgeneratorschaltung ist eine astabile Kippstufe, die aus Invertern 217 und 218, einem Kondensator 219 und Widerständen 220 und 221 besteht und Taktimpulse mit einer vorgegebenen Impulsfolgefreauenz zum Antrieb des Schrittmotors 11 erzeugt.

Die Verknüpfungsschaltung besteht aus einem mit dem Anschluß D des RS-Flip-Flop der ersten Taktgeberschaltung 20Ö verbundenen Inverter 210, einem NOR-Verknüpfungsglied 211, ein RS-Flip-Flop bildenden NOR-Verknüpfungsgüedern 212 und 213, einem NOR-Verknüpfungsglied 214 zur Verknüpfung der Taktimpulse, einem Inverter 216 und einem Binärzähler 215 zum Zählen der Taktimpulse, und erzeugt an einem Anschluß G Taktimpulse mit einer vorgegebenen Impulsfolgefrequenz entsprechend dem dem NOR-Verknüpfungsglied 211 zugeführten Verknüpfungssignal.

Die am Ausgang der monostabilen Kippstufe 206 bis 209 abgegebenen Zeitsteuerimpulse sind mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine im Normalbetriebszustand synchronisiert, wie dies in Fig. 12(K) dargeste'ilt ist, wobei die Dauer der Zeitsteuerimpulse während einer Beschleunigung und Verzögerung auf annähernd ein Viertel des Normalwertes verringert ist. Die von der Kippstufe 206-209 abgegebenen Zeitsteuerimpulse werden von dem NOR-Verknüpfungsglied 211 entsprechend dem unter Fig. 12(D) dargestellten Ausgangssignal des RS-Flip-Flops der ersten Taktgeberschaltung 20b weitergeleitet Das NOR-Verknüpfungsglied 211 erzeugt somit die unter Fig. 12(L) dargestellten Ausgangssignale. Das RS-Flip-Flop 212, 213 wird jeweils bei Erzeugung des in Fig. 12(L) dargestellten Triggerimpulses gekippt und der Binärzähler 215 beginnt mit der Zählung der Taktimpulse. Wenn i-Taktimpulse von dem Binärzähler 215 gezählt worden sind, nimmt das Ausgangssignal am Ausgang Q, des Binärzählers 215 den Wert »1« an, wodurch das RS-Flip-Flop zum Sperren des NOR-Verknüpfungsgliedes 214 gekippt wird.

Auf diese Weise ändert sich das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 212 des RS-FIip-Flopi in der in Fig. 12(M) dargestellten Weise. Wenn dieses Ausgangssignal den Wert »0« hat, werden die Taktimpulse der Impulsgeneratorschaltung weitergelcitet und das Bypaßventil 10 intermittierend angetrieben, nachdem es um den vorgegebenen Betrag angetrieben worden ist, wie dies in Fig. 12(N) dargestellt ist. Das Verhältnis der Antriebsdauer ist durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine und deren Beschleunigung- und Verzögerungszustand derart bestimmt, daß sich die Gesamtantriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils entsprechend der Verzögerungszeit ändert.

Nachstehend wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. Π und 14 ein viertes Ausführungsbeispiel des Regelsystems beschrieben, bei dem das Bypaßventil wie im"Falle des dritten Ausführungsbeispiels während der vorgegebenen Zeitdauer nach der Umkehr des Ausgangssignals der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a mit der ersten Antriebsgeschwindigkeit angelrieben wird und anschließend der Antrieb intermittierend mit der zweiten Antriebsgeschwindigkeit bis zur nächsten Umkehr des Ausgangssignals der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a erfolgt. Das nachstehend beschriebene Ausführungsbeispiel weist ferner das Merkmal auf, daß der Antrieb des Bypaßventils für eine vorgegebene Zeitdauer unterbrochen wird, wenn eine Umkehr des Ausgangssignals der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a erfolgt.

Einzelheiten dieses vierten Ausführungsbeispiels sind in Fig. 13 veranschaulicht. Die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a gemäß Fig. weist den gleichen Aufbau wie diejenige des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels auf, so daß der

Operationsverstärker 104 das Signal des Wertes »1« abgibt, wenn das von dem Abgas-Meßfühler 13 festgestellte Luft/Brennstoff-Verhältnis niedriger als das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis, d. h, angereicherter bzw. fetter ist, und das Signal des Wertes »0« abgibt, wenn das festgestellte Luft/Brennstoff-Verhältnis höher als das erwünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis, d. h. magerer ist

Eine Filterschaltung 200 6 besteht aus einer ersten Triggerschaltung, die zwei monostabile Kippstufen mit einem Widerstand 305, einem Kondensator 306, einem Inverter 311 und einem NAN D-Verknüpfungsglied 313 bzw. einem Widerstand 307, einem Kondensator 308, einem Inverter 310 und einem NAN D-Verknüpfungsglied 312, einem Inverter 309 und ein NAND-Verknüp- '5 fungsglied 314 aufweist, einer astabilen Kippstufe, die Widerstände 315 und 316, einen Kondensator 317 und Inverter 318 und 319 aufweist, und einer Zeitgeberschaltung, die Binärzähler 320 und 323, einen Inverter 321 und NAND-Verknüpfungsglieder 322 und 324 aufweist

Die erste Triggerschaltung 305—314 erzeugt einen Triggerimpuls an dem Anschluß B, wie dies unter Fig. 14(B) veranschaulicht ist, und zwar synchron mit der Umkehr bzw. Richtungsänderung des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 104 der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a (siehe F i g. 14(A)), d. h., synchron mit dem Anstieg und Abfall des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 104, wobei dieser Triggerimpuls als Rückstellsignal zur wiederholten Ansteuerung der Zeitgeberschaltung 320, 323 dient, so daß das Signal des Wertes »1« an dem Anschluß D für die vorgegebene Zeitdauer nac;» der Zuführung des Triggerimpulses erzeugt wird, wie dies unter F i g. 14(D) dargestellt ist.

Eine Flip-Flop-Schaltung 200c besteht aus Invertern 325, 328 und 329, NOR-Verknüpfungsgliedern 326 und 327 und ein RS-Flip-Flop bildenden Verknüpfungsgliedern 330 und 331 und erhält als Eingangssignale die Ausgangssignale der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschiltung 20a und der Filterschaltung 2006. Die Flip-Flop-Schaltung 200c nimmt die Weiterleitung der Eingangssignale zur Bildung von Antriebsrichtungssignalen für den Schrittmotor 11 an Ausgängen E und F vor, die in F i g. 14 unter (E) und (F) dargestellt sind. Das unter Fig. 14(E) dargestellte Antriebsrichtungssignal wir durch Verzögerung des Anstiegs des in Fi g. 14(A) dargestellten Luft/Brennstoff-Verhältnissignals um den dem Filtersignal gemäß Fig. 14(D) entsprechenden Betrag gebildet und auf dem Wert »0« gehalten, wenn die Zeitdauer, während der das Luft/Brennstoff-Verhältnissignal nach seinem Anstieg den Wert »1« aufweist, kürzer als diejenige Zeit ist, während der das Filtersignal den Wert »1« aufweist. Das unter F i g. 14(F) dargestellte Antriebsrichtungssignal wird durch Verzögerung des Abfalls des Luft/Brennstoff-Verhältnissignals gemäß Fig. 14(A) um den dem Filtersignal entsprechenden Betrag und Inversion des verzögerten Signals erhalten und auf dem Wert »0« gehalten, wenn die Zeitdauer, während der das Luft/Brennstoff-Verhältnissignal nach seinem Abfallen den Wert »0« aufweist, kürzer als die Zeitdauer ist, während der das Filtersignal den Wert »1« aufweist. Das RS-Flip-Flop 330 und 331 wird beim Anstieg der Antriebsrichtungssignale der NOR-Verknüpfungsglieder 326 und getriggert und bildet Synchronisationssignale an Ausgangen G und H, wie dies in F i g. 14 unter (G) und (H) dargestellt ist. ,

Eine Zeitsteuer-Impulsgeneratorschaltung 20Od besteht aus einer Signal- oder Impulsformerschaltung, die Widerstände 352, 354 und 356, einen Kondensator 353 und einen Transistor 355 aufweist, einem Binärzähler 357 und einer monostabilen Kippstufe, die einen Inverter 358, einen Widerstand 359, einen Kondensator 360 und ein NAN D-Verknüpfungsglied 361 aufweist, und erhält als Eingangssignal das Ein-Aus-Signal von der Primärwicklung der Zündspule der den Drehzahlgeber 14 bildenden Zündvorrichtung. Die Zeitsteuer-Iinpulsgeneratorschaltung 200c/ formt das Ein-Aus-Signal mittels der Signal- oder Impulsfonnerschaltung 352-356 und führt eine Frequenzteilung durch, indem es dieses Signal als Taktsignal dem Binärzähler 357 zuführt Das frequenzgeteilte Ausgangssignal wird sodann der monostabilen Kippstufe 358-361 zugeführt, die den Impuls zur Bildung der unter Fig. 14(L) dargestellten Steuerimpulse dehnt Die frequenzgeteilten Ausgangssignale werden von dem Beschleunigungs-/Verzögerungsschalter 15 derart umgeschaltet, daß ein im Verhältnis 1/16 frequenzgeteiltes Ausgangssignal <?4 üer monostabilen Kippstufe 358—361 während des normalen (stationären) Betriebszustandes zugeführt wird, während bei Übergangsbetriebszuständen wie im Falle einer Beschleunigung und Verzögerung ein im Verhältnis 1/2 frequenzgeteiltes Ausgangssignal Qi zugeführt wird.

Eine Oszillatorschaltung 20Oe beteht aus einer astabilen Kippstufe, die Widerstände 346 und 347, einen Kondensator 348 und Inverter 349 und 350 aufweist, sowie aus einem Binärzähler 351 und erzeugt Taktimpulse mit einer von der astabilen Kippstufe fest vorgegebenen Impulsfolgefrequenz. Der Binärzähler 351 nimmt eine Frequenzteilung der Taktimpulse vor.

Eine Rückstell-lmpulsgeneratorschaltung 200/ besteht aus einer zweiten Triggerschaltung, die zwei monostabile Kippstufen mit einem Inverter 332, einem Widerstand 333, einem Kondensator 334 und einem NAND-Verknüpfungsglied 335 bzw. einem Inverter 336, einem Widerstand 337, einem Kondensator 338 und einem NAND-Verknüpfungsglied 339 sowie ein NAND-Verknüpfungsglied 340 aufweist, einer dritten Triggerschaltung, die einen Inverter 341 und ein NOR-Verknüpfungsglied 342 aufweist, und einer vierten Triggerschaltung, die Inverter 343 und 344 und ein NAND-Verknüpfungsglied 345 aufweist, und erhält als Eingangssignale die Ausgangssignale der Filterschaltung 2006, der Flip-Flop-Schaltung 200c, der Zeitsteuer-Impulsgeneratorschaltung 20Od und einer Taktimpulsgeneratorschaltung 20g: Die zweite Triggerschaltung (340) erzeugt die unter F i g. 14(J) dargestellten Triggerimpulse synchron mit der Anstiegsflanke der Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltung 200c gemäß den F i g. 14(G) und 14(H) und gibt den Triggerimpuls über das NAND-Verknüpfungsglied 340 ab. Die dritte Triggerschaltung 341 und 342 führt eine Verknüpfung der Steuerimpulse der Zeitsteuer-Impulsgeneratorschaltung 20Od entsprechend den von der Filterschaltung 200b und der nachstehend noch näher beschriebenen Taktimpulsgeneratorschaltung 200# abgegebenen Signalen derart durch, daß das NOR-Verknüpfungsglied 342 geöffnet wird, wenn das unter F i g. 14(D) dargestellte Ausgangssginal der Filterschaltung 2006 und das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 401 der Taktimpulsgeneratorschaltung 200# den Wert »0« aufweisen (und damit das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 400 den Wert »1« aufweist), und die Steuerimpulse der Zeitsteuer-Impulsgeneratorschaltung 200t/in der unter Fig. 14(M) dargestellten Weise

verknüpft bzw. weitergeleitet werden. Die vierte Triggerschaltung 343—345 verknüpft die Ausgangssignale der zweiten und dritten Triggerschaltung (340, 347) zur Bildung eines Triggerimpulses, der durch Überlagerung der in Fig. 14 unter (J) und (M) dargestellten Signale entsteht.

Die Taktimpulsgeneratorschaltung 200# besteht aus einer ersten Zählerschaltung, die ein RS-Flip-Flop mit NOR-Verknüpfungsgliedern 400 und 401, ein NOR-Verknüpfungsglied 402 und einen Dekadenzähler 403 aufweist, einer zweiten Zählerschaltung, die ein RS-Flip-Flop mit NOR-Verknüpfungsgliedern 404 und 405, ein NOR-Verknüpfungsglied 406 und einen Dekadenzähler 407 aufweist, und einer Verknüpfungsschaltung, die inverter 408 und 403 und ein NAND-Verknüpfungsglied 410 aufweist, und erhält als Eingangssignale die Ausgangssignale der Oszillatorschaltung 200e und der Rückstell-lmpulsgeneratorschaltung 200/1 Der Dekadenzähler 403 wird zurückgestellt, indem das Signal des Wertes »1« des NAND-Verknüpfungsgliedes 340 der Rückstell-Impulsgeneratorschaltung 200/" seinem Rückstelleingang R zugeführt wird, wodurch sämtliche Ausgangssignale des Dekadenzählers 403 auf den Wert »0« zurückgestellt werden. Der Dekadenzähler 403 zählt aufwärts, wenn der dem Eingang Cl zugeführte Impuls von dem Wert »0« auf den Wert »1« übergeht, und es wird ein Signal des Wertes »1« aufeinanderfolgend an den Ausgängen Qo, Q\ ■ ■ · Q) abgegeben.

Das aus den NOR-Verknüpfungsgliedern 400 und 401 bestehende RS-Flip-Flop wird von dem Triggerimpuls der zweiten Triggerschaltung 332—340 der Rückstell-Impuisgeneratorschaltung 200/ derart getriggeru daß das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 400 den Wert »0« annimmt, was bewirkt, daß das NOR-Verknüpfungsglied 402 zur Weiterleitung der Taktimpulse der Oszillatorschaltung 20Oe geöffnet wird. Da der Dekadenzähler 403 von dem Triggerimpuls der zweiten Triggerschaltung 332—340 zurückgestellt wird, beginnt die erste Zählerschaltung 400-403 mit der Zählung der Taktimpuise bei Anliegen des Triggerimpulses der zweiten Triggerschaltung (340), wobei das Ausgangssignal Qn bei Zählung von /i-Impulsen auf den Wert »1« übergeht, wodurch das NOR-Verknüpfungsglied 4Cl des RS-Flip-Flops getriggert wird. Dies hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 400 auf den Wert »1« übergeht, wie dies unter Fig. 14<K) dargestellt ist, wodurch das NOR-Verknüpfungsglied 402 sperrt und der Dekadenzähler 403 die Zählung beendet. Das NOR-Verknüpfungsglied 402 gibt daher jeweils bei Erhalt des Triggerimpulses /,-Taktimpulse ab.

Nachdem die erste Zählerschaltung 400—403 /i-Impulse gezählt hat, wird das von dem NOR-Verknüpfungsglied 400 der ersten Zählerschaltung abgegebene Signal des Wertes »1« von dem Inverter 341 der Rückstell-Impulsgeneratorschaltung 200/invertiert und das sich ergebende Signal des Wertes »0« dem NOR-Verknüpfungsglied 342 zugeführt Wenn das Ausgangssignal der Filterschaltung 2006 den Wert »0« aufweist, wird das NOR-Verknüpfungsglied 342 zu diesem Zeitpunkt geöffnet, so daß die an der dritten Triggerschaltung 341, 342 anstehenden Steuerimpulse der Zeitsteuer-Impulsgeneratorschaltung 20Od mit der zweiten Zählerschaltung 404—407 verknüpft werden. Die zweite Zählerschaltung 404—407 wird durch die unter Fig. 14(M) dargestellten Steuerimpulse in einer ähnlichen Weise für die erste Zählerschaltung 400—403 geöffnet, wobei das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 404 jeweils bei Auftreten eines Steuerimpulses den Wert »0« annimmt, wie dies unter F i g. 14(N) dargestellt ist, und das NOR-Verknüpfungsglied 406 öffnet, das /2-Taktimpulse weiterleitet. Die Ausgangssignale der NOR-Verknüpfungsglieder 402 und 406 werden über jeweilige Inverter 408 bzw. 409 dem NAN D-Verknüpfungsglied 410 zugeführt und von diesem der Verknüpfungsschaltung 20c/ zugeführt. Die

ίο Taktimpulsgeneratorschaltung 2O0g erzeugt somit zuerst /t-Taktimpulse gemäß Fig. 14(Q) und sodann intermittierend /2-Taktimpulse mit einer von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 bestimmten Dauer bzw. Periode entsprechend der Verzögerungszeit des

!5 Regelsystems und dem Beschleunigungs- und Verzögerungszustand der Brennkraftmaschine 1.

Der Stellungsmeßfühler 12 weist den Widerstand 12a und den Kontakt 12b auf, der geschlossen ist, wenn das Bypaßventil 10 vollständig geschlossen ist, so daß in diesem Falle am Ausgang R ein Signal des Wertes »0« abgegeben wird.

Die Verknüpfungsschaltung 2Od besteht aus den NAND-Verknüpfungsgliedern 152 und 153 und führt die Weiterleitung der Taktimpulse der Taktimpulsgeneratorschaltung 200g entsprechend dem Antriebsrichtungssignal der Flip-Flop-Schaltung 200c und dem Schließsignal des Stellungsmeßfühlers 12 durch.

Das Zweirichtungsschieberegister 2Oe, der Schah-Kreis 20/ und der Schrittmotor 11 weisen den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf.

Nachstehend wird die Wirkungsweise des vierten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Wie vorstehend beschrieben, ändert sich das Luft/Brennstoff-Verhäitnis des von dem Vergaser 2 gebildeten Ansauggemisches in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren. Die von dem Abgas-Meßfühler 13 abgegebene EMK V ändert sich mit der Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses entsprechend der Kennlinie gemäß F i g. 2. Die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a erzeugt daher in Abhängigkeit von der EMK ein Signal des Wertes »1« oder »0«, wie dies unter F i g. 14(A) dargestellt ist. Bei Umkehr bzw. Richtungsänderung des Ausgangssignals der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a gibt die erste Triggerschaltung 305—314 der Filterschaltung 200fc den unter F i g. 14(B) dargestellten Triggerimpuls ab und die Zeitgeberschaltung 320—324 erzeugt das in Fig. 14(D) dargestellte Unterbrechungssignal- Wenn das Unterbrechungssignal den Wert »1« aufweist erzeugt eines der NOR-Verknüpfungsglieder 326 und 327 der Flip-Flop-Schaltung 200c ein Ausgangssignai de* Wertes »0«, se daß entweder das NAND-Verknüpfungsglied 152 oder das NAND-Verknüpfungsgüed 153 der Verknüpfungsschaltung 2Od sperrt Dies hat zur Folge, daß der Schrittmotor 11 und damit das Bypaßventil 10 zeitweilig zum Stillstand gebracht werden.

Wenn das Unterbrechungssignal auf den Wert »0« übergeht gibt die zweite Triggerschaltung 332—340 der Rücksteu-Impulsgeneratorschaltung200/einenTriggerimpuls gemäß Fig. 14(J) ab. Entsprechend diesem Triggerimpuls (J) erzeugt die Taktimpulsgeneratorschaltung 200g /,-Taktimpulse, wie dies unter F i g. 14(Q) dargestellt ist vmd erzeugt sodann intermittierend

fe-Taktimpulse mit einer zeitlichen Steuerung, die der Verzögerungszeit des Regelsystems entspricht

Diese Taktimpulse werden von der Verknüpfungsschaltung 2Od entsprechend dem von der Luft/Brenn-

stoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a abgegebenen Antriebsrichtungssignal weitergeleitet und dem Schrittmotor 11 über das Zweirichtungsschieberegisters 20e und den Schalt-Kreis 2Of zu dessen Antrieb zugeführt. Der Schrittmotor 11 wird somit durch die /ι-Taktimpulse mit der ersten Geschwindigkeit angetrieben, während sodann der Antrieb des Schrittmotors mit der zweiten Geschwindigkeit durch die /i intermittierend zugeführten Impulse erfolgt.

Auf diese Weise wird bestimmt, ob das Luft-Brenn-Stoffgemisch fetter oder magerer als das gewünschte Gemisch ist, wobei, wenn das Luft-Brennstoffgemisch fetter ist, der Schrittmotor 11 während der vorgegebenen Zeitdauer zum Stillstand gebracht und sodann in der Richtung zum öffnen des in dem Bypaßluftkanal 9 angebrachten Bypaßventils 10 angetrieben wird, während bei einem mageren Luft-Brennstoffgemisch der Schrittmotor 11 während der vorgegebenen Zeitdauer zum Stillstand gebracht und sodann in der Schließrichtung des Bypaßventils angetrieben wird, so daß die zugeführte Zusatzluftmenge zur Erreichung des gewünschten Luft/Brennstoff-Verhältnisses gesteuert wird.

Zur Verhinderung eines Übersteuerungszustandes des Bypaßventils 10 für den Fall, daß das Ansauggemisch auch im vollständig geschlossenen Zustand des Bypaßventils 10 nicht das gewünschte Luft/Brennstoff-Verhältnis erreicht hat und die Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a einen weiteren Antrieb des Bypaßventils 10 verursacht, wird das NAND-Verknüpfungsglied 153 geschlossen, wenn der Stellungsmeßfühler 12 die vollständig geschlossene Stellung des Bypaßventils 10 erfaßt, so daß die weitere Zuführung von Impulssignalen zu dem Zweirichtungsschieberegister 2Oe beendet und verhindert wird, daß der Schrittmotor 11 das Bypaßventil 10 weiter in Schließrichtung antreibt.

Auch wenn ein Nadel- oder Spitzenimpuls aufgrund einer Störung oder Verwirbelung der Abgasströmung im Bereich des Abgas-Meßfühlers 13 der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a zugeführt wird oder wenn sich das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches nahe dem Bezugswert des Luft/Brennstoff-Verhältnisses (dem gewünschten Luft/ Brennstoff-Verhältnis) befindet, wie dies in Fig. 14 in einem Bereich T veranschaulicht ist, und sich das Ausgangssginal der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 20a daher innerhalb kurzer Zeitabstände umgekehrt, wird der Schnittmotor 11 nicht angetrieben, so lange nicht das Ausgangssignal der Luft/Brennstoff-Unterscheidungsschaltung 20a auf dem gleichen Wert während einer Zeitdauer gehalten worden ist, die langer als die Zeitdauer des von der Zeitgeberschaltung der Filterschaltung 200f> festgelegten Unterbrechungssignals des Wertes »1« ist, so daß das Bypaßventil 10 im Stillstand gehalten wird. Eine versehentliche fehlerhafte Betätigung des Bypaßventils 10 und eine Bewegungsumkehr in kurzen Zeitabständen werden somit verhindert und es wird gewährleistet, daB das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches stabil und gleichmäßig geregelt wird.

Wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ansauggemisches von dem gewünschten Verhältniswert abweicht, wird der Schrittmotor 11 wieder in der vorstehend beschriebenen Weise zur Steuerung der öffnung des Bypaßventils 10 angetrieben, so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis auf den gewünschten Wert stabil und gleichmäßig eingestellt wird.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen Entsprechend Fig. 14(V) wird das Bypaßventil 10 während der vorgegebenen Zeitdauer synchron mit der Änderung des Ausgangssignals des Abgas-Meßfühlers 13 zeitweilig zum Stillstand gebracht und sodann um den vorgegebenen Betrag angetrieben. Danach wird das Bypaßventil 10 mit der zweiten Geschwindigkeit durch die der Verzögerungszeit des Regelsystems entsprechenden Steuerimpulse angetrieben. Eine Übersteuerung, d. h., ein Überschwingen des Bypaßventils im normalen (stationären) Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 wird daher verhindert, so daß Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches auf einen Minimalwert verringert werden. Zum Beispiel wird im niedrigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine 1 die Dauer bzw. Periode (Intervall) der Steuerimpulse der Zeitsteuer-Impulsgeneratorschaltung 20Od, die mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisiert sind, verlängert, so daß die Antriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils 10 verringert wird und der Verzögerungszeit des Regelsystems entspricht. Auf diese Weise wird eine Übersteuerung bzw. ein Überschwingen der Regelung und die auf der sich daraus ergebenden fehlerhaften Betätigung des Bypaßventils beruhende übermäßige Zufuhr von Zusatzluft verhindert, so daß Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses minimal gehalten und Betriebsschwankungen der Brennkraftmaschine 1 verhindert werden.

Im hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine 1 wird das Bypaßventil 10 mit der ersten Geschwindigkeit um den vorgegebenen Betrag schnell angetrieben wonach der Antrieb des Bypaßventils 10 mit der zweiten Geschwindigkeit erfolgt, die niedriger als die erste Geschwindigkeit ist. Dementsprechend wird der Regelzyklus des Luft/Brennstoff-Verhältnisses verkürzt, so daß die Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses unter vollständiger Anpassung an schnelle Änderungen erfolgt.

Bei Übergangsbetriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 wie im Falle der Beschleunigung oder Verzögerung wird die Frequenz der Taktimpulse der zweiten Taktgeberschaltung durch den Beschleunigungs-/Verzögerungsschalter 15 auf den annähernd vierfachen Wert der Normalfrequenz erhöht und damit die Antriebsgeschwindigkeit des Bypaßventils 10 entsprechend gesteigert. Hierdurch läßt sich die Korrektur des Luft/Brennstoff-Verhältnisses unter vollständiger Anpassung an die Änderungen während einer Beschleunigungund/oderVerzögerung durchführen.

Auf diese Weise werden Änderungen des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des Ansauggemisches minimal gehalten, so daß der Katalysatorkonverter 5 in der Lage ist, die Abgase mit hohem Wirkungsgrad zu reinigen und darüber hinaus das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges verbessert wird.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses im Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine betreffen, können sie gleichermaßen auch zur Regelung von Zusatzluft im Abgassystem einer Brennkraftmaschine Verwendungfinden.

Außerdem können anstelle des bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Drehzahlgebers 14 und des Beschleunigungs-XVerzögenmgsschalters 15 auch Meßfühler Verwendung finden, die die Ansaugluftmenge der Brennkraftmaschine 1, die öffnung des Drosselventils oder die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermitteln.

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Claims

Patentansprüche:

1. Zusatzluft-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Bypaßluftkanal und einem darin befindlichen Bypaßventil 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 Ansauggemischs bezeichnende Ausgangssignal eines Abgas-Meßfühlers einschließen, zur Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Luft/Brennstoff-Verhältniswertes des Ansauggemisches durch kompensierende Änderung der durch den Bypaßluftkanal strömenden Zusatzluftmenge über eine mit den Meßfühlern verbundene Steuerschaltung und eine Antriebseinrichtung derart steuerbar ist, daß das Bypaßventil in einer vom Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers abhängigen Verstelirichtung 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 (20) die Antriebseinrichtung (11) des Bypaßventils (10) mit einer ersten Geschwindigkeit für eine erste Ventil-Antriebszeit betätigt, wenn das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers (13) von einem Wert auf einen anderen Wert übergeht, und mit einer zweiten Geschwindigkeit für eine zweite Ventil-Antriebszeit betätigt, die am Ende der ersten Ventil-Antriebszeit einsetzt und endet, wenn das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers (13) wieder von dem anderen Wert auf den einen Wert übergeht, wobei die erste Geschwindigkeit höher als die zweite Geschwindigkeit ist.

2. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventil-Antriebszeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) veränderbar ist.

3. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventil-Antriebszeit in Abhängigkeit von einer schnellen Beschleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine (1) veränderbar ist.

4. Zusatz-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (1) veränderbar ist.

5. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Geschwindigkeit in Abhängigkeit von einer schnellen Beschleunigung und Verzögerung der Brennkraftmaschine (1) veränderbar ist.

6. Zusatzluft-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (2206 bis 200g) vorgesehen ist, die die Betätigung der Antriebseinrichtung (11) für eine Ventil-Stillstandszeit unterbricht, die kürzer als die erste Ventil-Antriebszeit ist und zu einem Zeitpunkt einsetzt, zu dem das Ausgangssignal des Abgas-Meßfühlers (13) von einem Wert auf den anderen Wert übergeht.