DE2735434A1 - Vorrichtung zur feststellung des abnutzungszustandes eines sauerstoffmessfuehlers - Google Patents
Vorrichtung zur feststellung des abnutzungszustandes eines sauerstoffmessfuehlersInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung des ALnutzungszustandes oder Verschlechterungszustandes
eines Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers und betrifft
insbesondere eine Vorrichtung zur Feststellung des Abnutzungszustandes oder Verschlechterungszustandes eines bei einer
Rückkopplungssteuerung bzw. in einem geschlossenen Regelkreis zur Steuerung des Luft/Drennstoff-Verhältnisses für eine
Brennkraftmaschine verwendeten Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers.
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Es ist bekannt,zur Reinigung der von der Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeuges ausqestoßenen Abgase (insbesondere
CO,HCfNOx) einen oreifach-Katalysator zu verwenden. Dieser
üreifach-Katalysator weist jeweils einen hohen Wirkungsgrad bzw. Reinigungsfaktor hinsichtlich der schädlichen Gasbestandteile
CO,HC und NOx auf, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis
des Luft-Brennstoffgemisches nahe dem stöchiometrischen Luft/
Brennstoff-Verhältnis liegt (Luftzufuhrrate λ = 1), wie dies
in Fig. 1 der Zeichnung durch einen gestrichelt dargestellten Bereich veranschaulicht ist. Wenn daher ein solcher Dreifach-Kata.lysator
zur Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine verwendet wird, ist es erforderlich, das Luft/Brennstoff-Verhältnis
des Luft-Brennstoffgemisches genau auf das stöchiometrische
Luft/Brennstoff-Verhältnis in dem Ansaugsystem oder
dem Auslaßsystem der Brennkraftmaschine zu steuern. Als Näherungslösung zur Erfüllung dieser Forderung ist bereits
eine Rückkopplungssteuerung bzw. Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
vorgeschlagen worden.
Bei dieser Art der Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
wird ein aus einem Sauerstoffionen leitenden Metalloxid wie etwa Zirkondioxid bestehender Sauerstoffkonzentrationsmeßfühler
(nachstehend vereinfacht als O~-Meßfühler bezeichnet), verwendet. Gemäß der in Fig. 2 der
Zeichnung dargestellten Kennlinie A gibt ein O2-Meßfühler
dieser Art bei Erfassung von Sauerstoff in den Abgasen ein Spannungssignal niedrigen Wertes ab, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis
des Luft-Brennstoffgemisches höher als das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis ist, wobei sich der Ausgangsspannungswert
des Meßfühlers im Bereich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses (X= 1) im wesentlichen
sprungartig bzw. stufenartig ändert. Da der 0-~Meßfühler
jedoch im Bereich der Abgase angeordnet ist, verschlechtern sich seine Ausgangskennwerte bzw. Ausgangskennlinie
aufgrund des Niederschlags schädlicher Abgasbestandteile wie etwa Blei (Pb). Die Verschlechterung der Ausgangskenn-
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werte bzw. Ausgangskennlinie führt im wesentlichen (1) zu einer Steigerung des Innenwiderstandes (2) zu einer Abnahme
der EMK und (3) zu einer Vergrößerung der Ansprechzeit. Wenn der O2-MeBfühler Schaden genommen hat, ist eine
genaue Steuerung des Luft/Drennstoff-Verhältnisses durch
die Rückkopplungssteuerung bzw. den geschlossenen Regelkreis nicht mehr möglich, sondern das mittels der Rückkopplungssteuerung erhaltene Luft/Brennstoff-Verhältnis weicht in
hohem Maße von einem angestrebten Luft/Brennstoff-Verhältnis
ab, was zu einer Verschlechterung der Betriebsbedingungen für die Brennkraftmaschine führt.
Die Verschlechterung der Ausgangskennwerte bzw. Ausgangskennlinie des O2 -MeBfühlers soll nachstehend im einzel nen
diskutiert werden:
1. Ans Li igen des Innenwiderstandes:
Wenn gemäß dem in Fig. 3 der Zeichnung dargestellten Ersatzschaltbild ein Strom i.. von dem O2~Meßfühler zu einer
Steuerschaltung fließt, ist die Ausgangsscheinspannung E1
des 02~Meßfühlers durch E1 = E χ R./(R0 + R·) gegeben, wobei
R der Innenwiderstand des O2-MeBfühlers, E seine EMK und
R. die Eingangsimpedanz der die Ausgangsspannung des 02~
Meßfühlers verarbeitenden Steuerschaltung sind. Wenn umgekehrt gemäß dem in Fig. 4 der Zeichnung dargestellten Ersatzschaltbild
ein Strom i~ von der Steuerschaltung zu dem O2-MeBfühler fließt, ist die Ausgangsscheinspannung E1 dei>
O2-MeBfühlers durch E1 = E + R Xi2 gegeben. Wenn der
Strom I1 von dem O2~Meßfühler abgegeben wird, nimmt daher
die Ausgangsspannung E1 mit steigendem Innenwiderstand R
ab, wie dies durch die in Fig. 2 der Zeichnung dargestellte Kennlinie B veranschaulicht ist und das Luft/Brennstoff-Verhältnis
weicht in den unteren Bereich (λ< 1 ,-angereichert
bzw. fett) ab. Fließt dagegen der Strom i2 durch den
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O2-Meßfühler, steigt die Ausgangsspannung E1 mit steigendem
Innenwiderstand R an, wie dies durch die in Fig. 2 dargestellte Kennlinie C veranschaulicht ist und das Luft/Brennstoff-Verhältnis
weicht in den oberen Bereich (λ>1; mager) ab.
2. Abnahme der EMK:
Wenn die EMK E des O2-MeBfühlers kleiner wird, nimmt
seine Ausgangsspannung E1 sowohl bei der in Fig. 3 als auch
bei der in Fig. 4 dargestellten Schaltungsanordnung in der durch die Kennlinie B in Fig. 2 veranschaulichten Weise ab,
so daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis in den unteren Bereich
(angereicherte bzw. fette Seite) abweicht.
3. Vergrößerung der Ansprechzeit:
Die Vergrößerung der Ansprechzeit des O~-Meßfühlers
umfaßt die Vergrößerung einer Ansprechzeit TLR von dem mageren
Bereich (Ausgangsspannung niedrigen Wertes) zum angereicherten bzw. fetten Bereich (Ausgangsspannung hohen Wertes) und die
Vergrößerung einer Ansprechzeit T_T von dem angereicherten
IvLj
bzw. fetten Bereich zum mageren Bereich. Bei Vergrößerung
der Ansprechzeit T zeigt das Luft/Brennstoff-Verhältnis
eine Abweichung zur angereicherten bzw. fetten Seite (R), während es bei einer Vergrößerung der Ansprechzeit TnT eine
IVLJ
Abweichung zur mageren Seite (L) zeigt. Wie in Fig. 5 der Zeichnung dargestellt ist, weicht das Luft/Brennstoff-Verhältnis
zur angereicherten bzw. fetten Seite hin ab, wenn sich das Verhältnis der Ansprechzeit T n zu der Ansprechzeit
JjK
Τητ, d.h. der Viert TT η/Τητ , vergrößert. Wenn sich sowohl die
Ansprechzeit TTD als auch die Ansprechzeit TDT vergrößern,
LiK Kij
vergrößert sich der Änderungsbereich des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
und das Luft/Brennstoff-Verhältnis zeigt Abweichungen
über den in Fig. 1 gestrichelt dargestellten Bereich des stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnisses
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hinaus, in welchem ein hoher Reinigungsfaktor bzw. Reinigungswirkungsgrad erzielbar ist.
Aus den vorstehend genannten drei Faktoren läßt sich die Abnutzung bzw. der Schad-oder Verschlechterungszustand
des O2-MeBfühlers bestimmen. In diesem Falle kann der Verlauf
der Ausgangsspannung des O_-Meßfühlers zur Bestimmung des
Abnutzungsgrades bzw. Verschlechterungszustandes dienen. D.h., das in Fig. 6 der Zeichnung durch eine gestrichelte
Linie dargestellte Ausgangssignal eines normalen O--Meßfühlers
weist ein Tastverhältnis d- von T'_ t /T2 auf, während das
Ausgangssignal eines O3-MeBfühlers, der die Tendenz zeigt,
eine Abweichung des gesteuerten Luft/Brennstoff-Verhältnisses zur mageren Seite hin zu verursachen, ein Tastverhältnis
d.j von T1ZT1 aufweist. Wenn T1 = T2 ist, ist das Tastverhältnis
d.| größer als das Tastverhältnis d2, d.h., es gilt
d1 ^ d2. Umgekehrt weist das Ausgangssignal eines (^-Meßfühlers,
der die Tendenz zeigt, Abweichungen des gesteuerten Luft/Brennstoff-Verhältnisses zur fetten Seite hin zu verursachen,
ein Tastverhältnis d1 auf, das kleiner als das
Tastverhältnis d2 ist, wenn T1 = ^2 ist. Die Beziehung
zwischen der Ausgangsspannung des O2~Meßfühlers und dem Tastverhältnis
ist somit derart, daß sich das Tastverhältnis vergrößert, wenn die Ausgangsspannung ansteigt. Der Abnutzungsoder Verschlechterungszustand des O2-Meßfühlers läßt sich
daher durch Messung des Tastverhältnisses d des Ausgangssignals des O2-MeBfühlers bestimmen. Wenn sich das Ansprechverhalten
des O2-MeBfühlers im Ganzen verschlechtert, wird
die Periode T des Ausgangssignals größer. Dementsprechend läßt sich der Abnutzungsgrad bzw. Verschlechterungszustand
des O2 -Meßfühlers auch durch Messung der Periode T bestimmen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Ausnutzung der vorstehend beschriebenen Gegebenheiten eine Vorrichtung
zu schaffen, mittels der der Abnutzungsgrad bzw. Verschlechterungszustand eines zur Steuerung eines Luft/Brennstoff-Verhältnisses
in Betrieb befindlichen und zu prüfenden O_-Meßfühlers durch Vergleich des Ergebnisses der
Steuerung mit dem Ausgangssignal eines nicht abgenutzten bzw. geschädigten O--Bezugsmeßfühlers feststellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand
des Patentanspruchs 1 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gekennzeichnet.
Vorzugsweise verwendete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend
näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 Kennlinien des Reinigungsfaktors eines zur
Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine
verwendeten Dreifach-Katalysators in Abhängigkeit von dem Luft/Brennstoff-Verhältnis,
Fig. 2 Kennlinien der Ausgangssignale eines Sauerstof fkonzentrationsmeßfühlers in Abhängigkeit
von dem Luft/Brennstoff-Verhältnis,
Fig. 3 und 4 Ersatzschaltbilder zur Veranschaulichung von Betrieb und Wirkungsweise des Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
,
Fig. 5 eine Kennlinie, die die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
in Abhängigkeit von dem Ansprechzeitverhältnis des Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
wiedergibt,
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Fig. 6 Signalverläufe, die Änderungen des Ausgangssignals des Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulichen,
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 8 ein elektrisches Schaltbild, das die Einzelheiten der Unterscheidungseinheit zur Bestimmung
eines Verschlechterungszustandes gemäß Fig. 7 veranschaulicht,
Fig. 9 eine Kennlinie, bei der zur Erläuterung der
Wirkungsweise der Integrationsschaltung gemäß Fig. 8 das Tastverhältnis in Abhängigkeit von
einer integrierten Spannung aufgetragen ist,
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 eine Kennlinie, die die Änderung des elektrischen
Widerstandes eines ein Ubergangsmetalloxid verwendenden Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
in Abhängigkeit von dem Luft/ Brennstoff-Verhältnis veranschaulicht, und
Fig. 12 ein elektrisches Schaltbild einer für die Erfassung des Abnutzungsgrades bzw. Verschlechterungszustandes
des Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers gemäß Fig. 11 geeigneten
Schaltungsanordnung.
Die nachstehende Beschreibung vorzugsweise verwendeter Ausführungsformen der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme
auf die Fig. 7 bis 12. In Fig. 7 ist eine Ausführungsform
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der Erfindung veranschaulicht, bei der ein 0--MeBfühler zur
Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses einer Brennkraftmaschine dient. Bei der Anordnung gemäß Fig. 7 bezeichnen
die Bezugszahl 1 die Brennkraftmaschine, die Bezugszahl 2 eine Auslaßsammelleitung, die Bezugszahl 3 ein Abgasrohr,
die Bezugszahlen 3a und 3b einen eingangsseitigen Abgasdurchlaß bzw. einen ausgangsseitigen Abgasdurchlaß für
einen katalytischen Dreifach-Umsetzer 6, die Bezugszahl 4 einen nicht abgenutzten bzw. unbeschädigten 0--Bezugsmeßfühler,
die Bezugszahl 5 einen zu prüfenden bzw. im Prüfzustand befindlichen
O_-Meßfühler, die Bezugszahl 7 eine das Ausgangssignal
des im Prüfzustand befindlichen O_-Meßfühlers 5 verarbeitende
Steuereinheit zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses eines Luft-Brennstoffgemisches im Ansaugsystem
oder Auslaßsystem und die Bezugszahl 8 eine Unterscheidungseinheit zur Bestimmung des Abnutzungsgrades bzw. Verschlechterungszustandes
des im Prüfzustand befindlichen O.-Meßfühlers 5
mittels des Ausgangssignals des CU-Bezugsmeßfühlers 4. Bei
der Anordnung gemäß Fig. 7 findet ein den im Prüfzustand befindlichen
O2-MeBfühler 5 einbeziehendes Rückkopplungssteuersystem
bekannter Bauart Verwendung, so daß, falls der O--Meßfühler
5 Schaden genommen hat, das von dem katalytischen Umsetzer 6 abgegebene Abgas das den Abnutzungsgrad bzw. Verschlechterungszustand
wiederspiegelnde Ergebnis der Steuerung anzeigt. Durch Anbringen des O2~Bezugsmeßfühlers am Auslaß
des katalytischen Umsetzers 6 und Unterscheidung bzw. Bestimmung des von dem geprüften O_-Meßfühler 5 erhaltenen Steuerergebnisses
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses läßt sich somit der Abnutzungsgrad bzw. Schad-oder Verschlechterungszustand
des 0 -Meßfühlers 5 ermitteln. Da die Abgase der Brennkraftmaschine 1 von dem katalytischen Umsetzer 6 gereinigt werden,
wird der 0 -Bezugsmeßfühler 4 von den Abgasen kaum geschädigt.
In Fig. 8 sind Einzelheiten des (^-Bezugsmeßfühlers
4 und der Unterscheidungseinheit 8 zur Feststellung des
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Schädigungs-oder Verschlechterungszustandes dargestellt, die nun nachstehend näher beschrieben werden sollen. Eine Luft/
Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung 8a besteht aus Widerständen 10, 11 und 12 sowie einem Vergleicher 13 und
gibt in Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs der Ausgangsspannung des O~-Bezugsmeßfühlers 4 und einer dem stöchiometrischen
Luft/Brennstoff-Verhältnis entsprechenden Bezugsspannung V ein Spannungssignal des Wertes "1" oder des Wertes
a
"0" ab. D.h., die Unterscheidungsschaltung 8a gibt ein Ausgangssignal
des Wertes "1" ab, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis
im angereicherten bzw. fetten Bereich liegt ( in den Abgasen ist kein Sauerstoff vorhanden) während es ein Ausgangssignal
des Wertes "0" abgibt, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis im mageren Bereich liegt ( in den Abgasen ist
Sauerstoff vorhanden).
Eine Integrationsschaltung 8b besteht aus einer Diode 14, Widerständen 15, 17 und 18 sowie Kondensatoren
16 und 19 und integriert das von der Luft/Brennstoff-Verhältnis-Unterscheidungsschaltung
8a abgegebene Spannungssignal des Wertes "1" während dessen Dauer zur Bildung einer
der Integrationszeitdauer proportionalen Spannung, d.h. zur Bildung eines Tastverhältnisses d.
Eine Tastverhältnis-Unterscheidungsschaltung 8c besteht aus einer ersten Vergleicherschaltung, die Widerstände
20, 21 und 22 sowie einen Vergleicher 23 aufweist, einer zweiten Vergleicherschaltung, die Widerstände 24, 25
und 26 sowie einen Vergleicher 27 aufweist, und einem UND-Verknüpfungsglied 50 und nimmt eine Unterscheidung des auf
der integrierten Ausgangsspannung der Integrationsschaltung 8b beruhenden Tastverhältnisses d vor. Durch entsprechende
Einstellung einer von den Widerständen 21 und 22 geteilten Spannung V.. gibt die erste Vergleicherschaltung ein Spannungssignal des Wertes "0" ab, wenn das Tastverhältnis d ( T/T)
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kleiner als der Viert 0,5 ist, während es ein Spannungssignal
des Wertes "1" abgibt, wenn das Tastverhältnis d größer als der Wert 0,5 ist. Durch entsprechende Einstellung einer
von den Widerständen 25 und 26 geteilten Spannung V2 gibt
die zweite Vergleicherschaltung ein Spannungssignal des Wertes "1" ab, wenn das Tastverhältnis d kleiner als der Wert
0,9 ist, während sie ein Spannungssignal des Wertes "O" abgibt, wenn das Tastverhältnis größer als der Wert 0,9 ist.
Das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsgliedes 50 weist daher den Wert "1" auf, wenn das Tastverhältnis d der Beziehung
0,5 < d < 0,9 genügt, und weist den Wert "O" auf, wenn das Tastverhältnis über dem obigen Bereich liegt.
Wenn das Tastverhältnis d die Bedingung 0,5 < d <
0,9 erfüllt, wird somit festgestellt, daß die von dem O2"Meßfühler
durchgeführte Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zufriedenstellend erfolgt und der O2~Meßfühler 5
keinen Schaden genommen hat. Ist das Tastverhältnis d kleiner als der Wert 0,5 (d
< 0,5), wird festgestellt, daß das Luft-Brennstoffgemisch zu mager ist, während bei einem den
Wert 0,9 übersteigenden Tastverhältnis d die Feststellung erfolgt, daß das Luft-Brennstoffgemisch zu fett bzw. zu angereichert
ist. In beiden Fällen erfolgt die Feststellung, daß der geprüfte O2-Meßfühler 5 abgenutzt ist bzw. Schaden genommen
hat. Es ist ersichtlich, daß das Tastverhältnis d entsprechend den spezifischen Eigenschaften und Kennwerten
der Brennkraftmaschine festgelegt und eingestellt wird.
Eine Perioden-Unterscheidungsschaltung 8d bildet mittels eines Widerstandes 28, eines Kondensators 29 und
eines Transistors 30 einen differenzierten Impuls, wenn das Ausgangssignal der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung
8a von dem Spannungswert "1" auf den Spannungswert "0" übergeht und integriert den differenzierten Impuls mittels
einer aus Widerständen 31, 33 und 34 sowie Kondensatoren
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und 35 bestehenden Integrationsschaltung zur Umsetzung des Ausgangssignals der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung
8a, d.h . der Ausgangssignalperiode T des O_-Bezugsmeßfühlers 4, in eine Analogspannung. Wenn die
Periode T kürzer wird, steigt daher der integrierte Wert an, während er bei langer werdender Periode T abfällt. Die
Perioden-Unterscheidungsschaltung 8d vergleicht außerdem das integrierte Ausgangssignal mittels einer aus Widerständen
36 und 37 sowie einem Vergleicher 38 bestehenden Vergleicherschaltung mit einer Bezugsspannung V, und gibt ein Spannungssignal des Wertes "0" ab, wenn die Periode T länger als die
von der Spannung V3 festgelegte Periode ist, während ein
Spannungssignal des Wertes "1" abgegeben wird, wenn die Periode T kürzer ist.
Eine logische Bestimmungsschaltung 8e besteht aus UND-Verknüpfungsgliedern 39, 41 und 42 sowie einem Inverter
40, wobei die UND-Verknüpfungsglieder 41 und 42 mit einem Zustandserfassungsschalter 9 verbunden sind, der derart aufgebaut
ist, daß er ein Spannungssignal des Wertes "1" abgibt, wenn er zur Unterscheidung bew. Bestimmung des Verschlechterungszustandes
des O_-Meßfühlers 5 bereit ist, wobei er auf die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die Abgastemperatur
oder den Druck in der Ansaugleitung ansprechen kann. Der Zustandserfassungsschalter 9 ist vorgesehen, weil bei der
Rückkopplungssteuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
auch eine Steuerung auf ein anderes Verhältnis als das stöchiometrische Luft/Brennstoff-Verhältnis erforderlich sein
kann. Das UND-Verknüpfungsglied 42 gibt nur dann ein Spannungssignal des Wertes "1" ab, wenn sowohl die Tastverhältnis-Unterscheidungsschaltung
8c als auch die Perioden-Unterscheidungsschaltung 8d Spannungssignale des Wertes "1" abgeben,
die anzeigen, daß der O2-MeBfühler 5 keinen Schaden
genommen hat, und auch der Zustandserfassungsschalter 9 ein
Spannungssignal des Wertes "1" abgibt. Das UND-Verknüpfungsglied 41 gibt dagegen nur dann ein Spannungssignal des
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- 15 - B 8341
Wertes "1" ab, wenn zumindest entweder die Tastverhältnis-Unterscheidungsschaltung
8c oder die Perioden-Unterscheidungsschaltung 8d ein den Schad-oder Verschlechterungszustand
des O2~Meßfühlers 5 bezeichnendes Spannungssignal des Wertes
"0" abgibt und auch der Zustandserfassungsschalter 9 ein Ausgangssignal des Wertes "1" erzeugt.
Eine Warnschaltung 8f besteht aus Widerständen 43 und
44, Transistoren 45 und 46 sowie Lampen 47 und 48. Wenn das Spannungssignal des Wertes "1" an dem Transistor 45 anliegt
und ihn durchschaltet, leuchtet die Lampe 48 auf, während bei Anliegen des Spannungssignals des Wertes "1" an dem Transistor
46 und Durchschalten desselben die Lampe 47 aufleuchtet. Wenn die logische Bestimmungsschaltung 8e den Abnutzungs-oder
Schadzustand des O~-Meßfühlers 5 feststellt, leuchtet daher
die Lampe 48 auf, während die Lampe 47 aufleuchtet, wenn die logische Bestimmungsschaltung 8e feststellt, daß der O2-Meßfühler
5 keinen Schaden genommen hat.
Anstelle der bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erfolgenden Anbringung des O2-Bezugsmeßfühlers
4 am Auslaß des katalytischen Umsetzers 6 können der O2-Bezugsmeßfühler
4 und ein katalytischer Umsetzer 51 auch über ein Ableitrohr bzw. Entnahmerohr 50 und ein Verbindungsrohr 52 in der in Fig. 10 dargestellten Weise mit dem Abgasrohr
3 verbunden sein.
Anstelle des bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform verwendeten O2-Meßfühlers, dessen Wirkung auf
der Verwendung eines Sauerstoffionen leitenden Metalloxids wie etwa Zirkondioxid beruht, kann zur Feststellung des Abnutzungszustandes
bzw. Schadzustandes in ähnlicher Weise auch ein Meßfühler eingesetzt werden, bei dem ein Ubergangsmetalloxid
wie etwa Titandioxid Verwendung findet, dessen elektrischer Widerstand sich mit der Gaszusammensetzung der
Abgase in der in Fig. 11 dargestellten Weise ändert. Da nun-
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- 16 - B 83'· 1
mehr der elektrische Widerstand die elektrische Kennlinie des Meßfühlers repräsentiert, wird in diesem Falle ein
Widerstand 51 mit einem Meßfühler 4a verbunden und die hierdurch geteilte Spannung der Luft/Brennstoffverhältnis-Unterscheidungsschaltung
8a in der in Fig. 12 dargestellten Weise zugeführt.
Wie vorstehend beschrieben, ist erfindungsgemäß zusätzlich
zu dem für die Rückkopplungssteuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses verwendeten Sauerstoffkonzentrationsmeßfühler
ein Bezugs-Sauerstoffkonzentrationsmeßfühler vorgesehen,
wobei zumindest entweder das Tastverhältnis oder die Periode des während der Rückkopplungssteuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
von dem Bezugs-Sauerstoffkonzentrationsmeßfühler abgegebenen Ausgangssignals zur Bestimmung des Abnutzungsgrades
oder Schadzustandes des für die Rückkopplungssteuerung verwendeten Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
gemessen wird. Der Abnutzungsgrad bzw. Schadzustand läßt sich somit leicht bestimmen, ohne daß dem Ergebnis der Abgasanalyse
und den Kennwerten bzw. Spezifikationen der Brennkraftmaschine besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muß.
Es wird somit eine Vorrichtung zur Feststellung des Abnutzungsgrades oder Schadzustandes eines in der Auslaßleitung
einer Brennkraftmaschine zur Steuerung eines Luft/ Brennstoff-Verhältnisses angebrachten Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
vorgeschlagen, die zusätzlich zu diesem Meßfühler einen stromabwärts bzw. unterhalb einer Reinigungsvorrichtung
in der Auslaßleitung angebrachten Bezugs-Sauerstoffkonzentrationsmeßfühler
sowie eine Unterscheidungseinheit, die den Abnutzungs-bzw. Schadzustand des Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
zur Steuerung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses durch Messung zumindest entweder des Tastverhältnisses oder
der Periode des Ausgangssignals des Bezugs-Sauerstoffkonzentrationsmeßfühlers
feststellt, aufweist.
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, ft ·
Leerseite
Claims (6)
1. Vorrichtung zur feststellung des Abnutzungszu-
Standes eines Sauerstoffmeßfühlers in einem Steuersystem
für eine Brennkraf t.-naschine, bei dem der Sauerstoffmeßfühler
in einer Auslaßleitung der Brennkraftmaschine angebracht ist und ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Signalwert sich ändert, wenn die Sauerstoffkonzentration in der
Auslaßleitung Änderungen über einen dem stöchiometrischen
Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Brennstoff gemisches entsprechenden Wert hinaus erfährt, und
eine Steuereinheit mit dem Sauerstoffmeßfühler verbunden ist, die das Ausgangssignal des Sauerstoffmeßfühlers zur
Steuerung der Sauerstoffkonzentration in der Auslaßleitung auf diesen Wert rückkoppelt, gekennzeichnet durch einen in
der Auslaßleitung (3) angebrachten und auf die Sauerstoffkonzentration in der Auslaßleitung genau ansprechenden
Bezugs-Eauerstoffmeßfühler (4), der ein Bezugsausgangssignal
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ORIGINAL INSPECTED
in der gleichen Weise wie der mit der Steuereinheit (7) verbundene
Sauerstoffmeßfühler (5) erzeugt, durch eine mit dem Bezugs-Sauerstoffmeßfühler verbundene erste Vergleichseinrichtung (8a), die. ein erstes Vergleichssignal erzeugt,
das sich in Abhängigkeit von Änderungen des Bezugsausgangssignals abwechselnd zwischen vorgegebenen konstanten hohen
und niedrigen Signalwerten ändert, durch eine mit der ersten Vergleichseinrichtung verbundene erste Integrationseinrichtung
(8b), die ein erstes Integrationssignal erzeugt, das sich proportional zu dem Tastverhältnis des ersten Vergleichssignals
ändert, durch eine mit der ersten Integrationseinrichtung verbundene zweite Vergleichseinrichtung (8c),
die ein zweites Vergleichssignal erzeugt, wenn das erste Integrationssignal größer und kleiner als jeweils vorgegebene
obere und untere Grenzwerte wird, und durch eine mit der zweiten Vergleichseinrichtung verbundene Warneinrichtung
(8f), die eine Warnanzeige für zumindest den Schad-oder Abnutzungszustand des mit der Steuereinheit verbundenen
Sauerstoffmeßfühlers (5) entsprechend dem zweiten Vergleichssignal abgibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit der ersten Vergleichseinrichtung verbundene zweite
Integrationseinrichtung (31 bis 35), die ein zweites Integrationssignal erzeugt, das sich ändert, wenn sich die
Zyklusperiode des ersten Vergleichssignals ändert, durch eine mit der zweiten Integrationseinrichtung verbundene
dritte Vergleichseinrichtung (38) , die ein drittes Vergleichssignal erzeugt, wenn das zweite Integrationssignal
einen vorgegebenen Grenzwert erreicht, und durch eine mit der zweiten und der dritten Vergleichseinrichtung verbundene
logische Betätigungseinrichtung (8e), die die Warneinrichtung (8f) betätigt, wenn zumindest eines der zweiten
und dritten Vergleichssignale erzeugt wird.
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ORIGINAL INSPECTSO
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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugs-Sauerstoffmeßfühler (4) stromabwärts
(3b) zu einem in der Auslaßleitung zur Reinigung der hindurchströmenden Abgase angebrachten katalytischen Umsetzer
(6) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vergleichseinrichtung zwei
Vergleicher (23,27) zum Vergleich des ersten Integrationssignals mit dem vorgegebenen oberen bzw. dem vorgegebenen
unteren Grenzwert aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtung eine erste und
eine zweite Warnanzeige (47 bzw. 48) aufweist, die entsprechend dem Anliegen bzw. Nichtanliegen des zweiten Vergleichssignals
betätigbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ableitrohr (50) mit der Auslaßleitung
zur Entnahme eines Teiles der hindurchströmenden Abgase verbunden ist, daß ein katalytischer Umsetzer (51)
in einem Durchlaß des Ableitrohres zur Reinigung der hindurchströmenden Abgase angeordnet ist, und daß der Eezugs-Sauerstoffmeßfühler
(4) stromabwärts des katalytischen Umsetzers anstelle der Auslaßleitung in dem Ableitrohr angebracht
ist.
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