DE2743063C2

DE2743063C2 - Brennstoffregelvorrichtung für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2743063C2
Application number: DE2743063A
Authority: DE
Inventors: Makoto Yokosuka Anzai; Masaharu Asano; Akio Yokohama Hosaka; Tetsuji Yokohama Nishioka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-09-24
Publication date: 1985-03-21
Also published as: US4214558A; JPS5340123A; DE2743063A1; JPS589261B2; GB1559905A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennsioffregdvorrichtung für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Brennstoffregelvorrichtung ist aus der DE-OS 26 09 161 bekannt und verfügt über eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen, mit denen die Regelventile gesteuert werden. Die Impulserzeugung erfolgt in der Weise, daß der Komparator die aus der Impiilsspannung des Sägezahngenerator und der Rcgelspannung gebildete Summenspannung mit einem festen Bezugspotential vergleicht. Die Impulsdauer der Ausgangssignale des Komparator kann je nach den Spannungsverhältnissen sehr klein oder sehr groß sein, insbesondere kann sie ein Vielfaches oder einen geringen Bruchteil der PeriodvMdauer des Dreieckimpulses des Sägezahngeneraiors sein. Dabei ergeben sk-h für die Regelventile einerseits Impulse bzw. Impulsunterbrechungen, auf die die Regelventile nicht ansprechen können. Andeierseits ergeben sich Einschalt- bzw. Ausschalt Verzögerungen, so daß sich keine zuverlässige Korrekttirwirkung für das Luft-Brennstoff-Vcrhältnis ergibt.

Der Mrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennsloffregclvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Ansprechverzögerungen der Regelventile keine Regelfehler hervorrufen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Amplitude des Rückkopplungs-Steuersignals begrenzt durch eine Vergleichswert-Einstellschaltung, die obere und untere Vergleichswerte festlegt, die jeweils in Beziehung zu der maximalen und minimalen Amplitude der Sägezahnoder Dreieckimpulse bestimmt werden. Der Komparator dient zum Vergleichen des amplitudenbegrenzten Rückkopplcings-Steuersignals mit den Dreieckimpulsen. Durch die Begrenzung der Analogsig-ialampliuide auf den Bereich innerhalb der Amplitude des Dreieckimpulses wird bewirkt, daß die Regelschleife weniger überschwingt und zuverlässiger arbeitet.

Die rechtwinkligen Impulse am Ausgang des Komparator weisen bei Verwendung herkömmlicher Regelventile eine minimale Impulsdauer von 5 Millisekunden oder 20% der Impulsperiode bei einer Impulsfrequenz von 40 Hz und eine maximale von 22,5 Millisekunden oder 90% der Impulsperiode auf, so daß das Mindestintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen 2,5 Millisekunden beträgt. Dadurch ist sichergestellt, daß die Regelventile auch dann ein- und ausgeschaltet werden, wenn das analoge Steuersignal auf einem von zwei extremen Spannungsniveaus liegt. Außerdem wird verhindert, daß die Regelventile verzögert werden, wenn sie erneut mit Steuerimpulsen beaufschlagt werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Untcransprüchen gekennzeichnet.

Dk Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläuten.

F i g. I ist ein Schaltdiagramm einer Ausfüh-ungsform der Erfindung;

F i g. 2 zeigt ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Spannungsbeziehungen zwischen dem Steuersignal und dem Dreieckimpuls bei maximaler und minimaler Dauer der Steuerimpulse;

Fig.3 ist eine grafische Darstellung des Arbeitsbereichs eines elektromagnetischen Regelventils;

Fig.4 zeigt eine erste abgewandelte Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1;

F i g 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine '.weite Abwandlung d^r Ausführungsform der Fig. 1;

F i g. 7 ist eine Abwandlung der F i g. 6;

Fig.8 zeigt eine dritte Abwandlung der Ausführungsform der Fig. ι.

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Brennstoff-Regelsystems. Eine Brennkraftmaschine 10 wird mit einem Gemisch aus Luft und Brennstoff durch eine Mischeinrichtung 11 versorgt, die ein herkömmlicher Vergaser sein kann, der elektromagneti-M sehe Regelventil 12 und 13 in Luft· und Brennstoffzufuhrleitungen aufweist, die auf elektrische Impulse vom Ausgang eines Verstärker 14 ansprechen. Die Menge an Luft und Brennstoff ist proportional zu der öffnunss-

io

is

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30

zeit der jeweiligen Regelventile. Die Mischeinrichtung 11 steht mit einem nicht gezeigten Ansaugrohr in Verbindung und gestattet einen Betrieb der Maschine entsprechend der öffnung einer Drosselklappe.

im Auspuffrohr der Brennkraftmaschine ist ein Auspuffgassensor 15 stromaufwärts eines katalytischer! Dreiwege-Konverters 16 vorgesehen. Der Auspuffgassensor 15 ist ein Sauerstoffsensor auf Zirkonoxyd-Elek· trolyt-Basis, der bei Berührung mit Maschinenauspuffgasen hoher Temperatur eine Ausgangsspannung erzeugt, die sich erheblich ändert, wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis der Auspuffgase über den stöchiometrischen Wert hinweg geändert wird. Die Ausgangsspannung des Auspuffgassensors 15 ist eine Funktion des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, das durch die Mischeinrichtung 11 festgelegt wird, und weist eine steile Flanke auf. wenn das Gemisch über den stöchiometrischen Wert hinweg geändert wird. Der katalytischc Konverter 16 ist eine Einrichtung, in ücf hifiaüfCiiSifüiTiciKiC- Auspuffgase einer katalytischcn Substanz ausgesetzt werden, die bei geeignetem Luft-Brennstoff-Verhältnis in den Auspuffgasen die gleichzeitige Oxidation von Kohlenmonoxyd und Kohlenwasserstoffen und die Reduktion von Stickoxiden fördert.

Das Ausgangssignal des Auspuffgassensors 15 gclangt an eine Gemischregeleinheit 20 mit geschlossener Regelschleife, so daß ein Signal erzeugt wird, das zur Korrektur des Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf einen gewünschten Wert verwendet wird, bei dem die Leistungsausbeute n.iximal ist. Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt die Gemischregeleinheit 20 einen Differenzverstärker 17, der die Differenz zwischen dem Ausgangswert des Auspuffgassensors und einer Vergleichsspannung V_ref ermittelt, die an eine Steuerung 18 geliefert wird. Die Steuerung 18 bewirkt eine Integration des Differenzsignals oder eine zusätzliche Proportionalmodifikation der Am**!i*iid2 des Diffcrenz£!^an3!s. Wenn zuss'zH'*^¹ diese Proportionalregelung verwendet wird, stellt das Ausgangssignal der Steuerung 18 eine Summe der Integrierung und Proportionalisicrung des Differcnzsignals dar.

Die Gemischregeleinheit 20 umfaßt einen oberen und unteren Spannungsbegrenzer mit einer Einstellschaltung 19// für einen oberen Vergleichswert und einer Einstellschaltung 19Z, für einen unteren Vergleichswert. Der obere Verglcichswert wird durch Widerstände R 1 und R 2 eingestellt, die in Reihenschaltung zwischen einer Spannungsquelle 21 und Masse mit einer Diode D1 zwischen beiden liegen, deren Polarität so gewählt ist, daß ein Strom in Richtung der Spannungsquelle 21 un- so terdrückt wird, cine Zenerdiode ZD1 liegt zwischen der Spannungsquelle 21 und Masse und hält das Potential über die in Reihe geschalteten Widerstände R 1 und R 2 unabhängig von Spannungsänderungen der Spannungsquelle 21 konstant. Der Verbindungspunkt zwisehen dem Widerstand R 1 und der Diode D 1 ist auf eine Spannung V_UI eingestellt Wenn jedoch der Durchgangsspannungsabfall der Diode D 1 vernachlässigbar klein ist, liegt der Verbindungspunkt zwischen der Diode D1 und dem Widerstand R 2 praktisch auf dem oberen Einstellwert V₁₁₁. Der obere Spannungsbegrenzer umfaßt weiterhin eine Diode D 2. die mit dem Ausgang der Steuerung 18 verbunden ist und einen Strom zum oberen Einstellpunkt zwischen der Diode D 1 und dein Widerstand R 2 hindurchjäßt, wenn das Ausgangssignal der Steuerung 18 den oberen Einstell wert V_LH überschreitet. Der untere Vergleichspunkt wird durch Widr rs lande /? 3 und /? 4 hcsliinnil. die in Reihe zwischen die Spannungsqucllc 21 und Masse mit einer Diode D3 zwischen beiden geschaltet sind, deren Polarität so gewählt ist, daß ein Strom von Masse in Richtung der Spannungsquclle 21 unterdrückt wird. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R 3 und der Diode DZ liegt auf einer tieferen Spannung Vi₁,. Wenn jedoch der Spannungsabfall in Durchgangsrichtung der Diode D vernachlässigbar klein ist. kann davon ausgegangen werden, daß der Verbindungspunkt /wischen der Diode D 3 und dem Widersland R 3 auf dem unteren Einstellwcrt Vn liegt. Eine Diode D 4 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widersland R 3 und der Diode DZ verbunden und IaDt von dort aus einen Strom in Richtung des Ausgangs der Steuerung 18 hindurch, wenn der Ausgangswcrt der Steuerung unter dein unteren Einstellwert liegt, so daß der untere Wert der Ausgang.sspannung der Steuerung 18 auf der Spannung Vn. festgelegt wird.

nüftg;5L/GgrCn7tC

55 rung gelangt an einen ersten Eingang eines Komparators 22 über einen Pufferverstärker 23 und wird mit einer Sägezahn- oder Drcicckwellenspannung verglichen, die von einem Sägezahngenerator 24 geliefert wird. Der Sägezahngenerator 24 ist so ausgelegt, daß seine Maximalspannung Vm₁ auf einem höheren Wert liegt als die Spannung Vm, und seine Minimalspannung Vol. liegt auf einem niedrigeren Wert als die Spannung Vi.i., wj,·; aus Fig.2A hervorgeht. Der Komparator 22 liefert ein Ausgangssignal, das auf einer höheren Spannung liegt, wenn das Ausgangssignal der Steuerung über dem Dreieckwellensignal liegt, und dessen Spannung niedrig ist, wenn die Situation umgekehrt ist. Da die maximalen und minimalen Spannungen am Steucrungsausgang konstant gehalten werden, kann die Maximalleistungsdaucr des Ausgangssignals des Komparators auf 90% durch das Verhältnis der Spannungen V_n,, und Viα begrenzt werden^ wie Fig,2B zeigt, und die Minimallcistungsdauer kann auf 20% durch das Verhältnis der Spannungen Vm. und Vu. begrenzt werden, wie F i g. 2C veranschaulicht, wenn die Frequenz des Sägezahngenerator 40 Hz beträgt. Das Ausgangssignal des Komparators 22 ist eine Reihe rechtwinkliger Impulse, deren Dauer sich in Abhängigkeit der Höhe des Steuersignals der Steuerung 18 ändert, und die Regclvcntilc 12 und 13 werden mil verstärkten Steuerimpulsen beaufschlagt und entsprechend der Dauer der Impulse geöffnet. Die kürzeste Öffnungszeit der Regclvcntile entspricht der Minimallcistungsdauer der aufgegebenen Impulse, die maximale Öffnungszeit oder minimale Schlicßzeit entspricht der Maximalleistungsrtauer, so daß die Regelventil in einem effektiven Arbeitsbereich von 5 ms bis 22,5 ms geöffnet werden können, wie durch die gestrichelten Linien in F i g. 3 angedeutet ist.

In jedem Falle werden die Regelventile 12 und 13 entsprechend den angelegten Impulsen geöffnet und geschlossen, so daß keine Verzögerungstendenz besteht, wenn sie auf die erneute Anlegung der Regelimpulse des Komparators 22 ansprechen. Da der Maximal- und Minimalwert der Ausgangsspannung der Steuerung begrenzt sind, nähert sich das Regelsignal dem Vergleichspunkt früher als es anderenfalls möglich wäre, so daß verhindert wird, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis weit von dem stöchiomeirischen Wert abweicht und der Anteil der schädlichen Auspuffbestandteile verringert

OD TV 11 U.

Eine Abwandlung der ersten Ausführungsform ist in Fig.4 gezeigt. Diese abgewandelte Ausführungsform slimml mit der ersten Ausführungsform weitgehend

überein, ausgenommen, daß der Sägezahngenerator 24 mit einer Spannung versorgt wird, die durch Vergleichswcrt-Einslellschaltungcn 19// und 19/. derart bestimmt wird, daß die Spunnungsbczichungen zwischen den Werten Vm,, Vui und Vn,., V/./. automalisch in Bezug gesetzt werden können. Der Sägezahngenerator 241 gemiiß I·' i g. 4 umfaßt einen Operationsverstärker Ϊ0, dessen nie',' -invertierender Eingang mit dem Ausgang über einen Widerstand R 5 und mit dem oberen Verglcichs- ninslcllpunkt über eine Schaltung verbunden ist, die einen Widerstand /?6 und eine Diode D 5 einschließt, die derart angeordnet ist, daß Strom zu dem Verbindungspunkt /wischen der Diode D I und dem Widerstand R 2 fließt. Weilerhin ist der Eingang mil dem unteren Vergleichs-Einsicllpunkt über eine Schaltung verbunden, die einen V/iderstand Rl und eine Diode D 6 einschließt, die derart angeordnet ist, daß sie Strom zu dem nicht-invcrtierendcn Eingang des Operationsverstärkers 30 !c-iiet. Eine Zcncrdiodc ZD 2 verbinde; den Aus gang des Operationsverstärkers 30 mit Masse. Wenn die Zencrdiodc ZD 2 dieselbe Durchbruchspannung wie die Zencrdiodc ZD 1 aufweist, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 30 auf demselben Potential K, gehalten, das auch über den Widerständen R 1 und R 2 und den Widerständen R 3 und R 4 vorliegt. Eine RC-Konstanizcitschaltung mit einem Widerstand RS und einem Kondensator CX in Reihenschaltung liegt zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 30 und Masse. Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand RS und dem Kondensator C 1 ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 30 und mit dem Komparator 22 verbunden.

Bei dieser Schaltung ergeben sich folgende Werte für die Spannungen V/./jund V/./.:

^rLH

^YLL

_ Rl V₁ +Rl V_F
Λ1+Λ2

_ R4V,-R3 Vf
R3 + R4

dabei ist V/der Spannungsabfall der Dioden D 5 und D 6 in Durchgangsrichtung. Da der Ausgang des Operationsverstärkers 30 auf einer Spannung V, gehalten wird, können die Maximal- und Minimalspannungen Vmi und Vpi. der Dreicckwelle wie folgt zu den Spannungen Vui und V;./. in Beziehung gesetzt werden:

R5+R6

Ä5+A7

Wenn sich im Betrieb der Ausgang des Operationsverstärkers 30 auf hohem Spannungsniveau befindet, liegt das Potential am nicht-invertierenden Eingang auf der Maximalspannung Vdh· Der Kondensator Cl wird durch den Strom geladen, der vom Ausgang des Operationsverstärkers 30 über den Widerstand R 8 zugeführt wird, so daß eine zunehmende Spannung aufgebaut wird, die an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers zurückgeführt wird. Wenn die Maximalspannung Vdh erreicht ist, schaltet der Operationsverstärker 30, der als Komparator wirkt, in den Zustand niedriger Ausgangsspannung um, so daß der Kondensator C1 entladen wird. Zur selben Zeit gehl das Spannungsniveau des nichl-invertierenden Eingangs auf die Minimalspannung Vm. über. Wenn die abnehmende Spannung über den Kondensator Cl den Minimalwert Vm. erreicht, schaltet der Operationsverstärker 30 auf den Zustand hoher Spannung um. Dieser Vorgang wiedcrholt sich mil einer Frequenz, die durch die Konstanizeitsehalmng RS₁Ci bestimmt wird, und es entsteht als Ergebnis eine Impulsreihe von Drcicrkimpiilscii üIht den Kondensator Cl hinweg, und das Potential an dem nicht-invertierenden Eingang nimmt die Maximal- und

ίο Minimalwerte VW/und Vm. mit derselben Frequenz an. Fig. 5 veranschaulicht eine abgewandelte Ausführtingsform der Erfindung, die weitgehend mit derjenigen der Fig.4 übereinstimmt, ausgenommen daß der Spannungsbegrenzer die Maximal- und Minimalspannungen Vmi und Vm. anstelle der Spannungen V;.//und Vi.i. festsetzt und die Steuerung 18 getrennte Proportional- und Integralausgangssignale liefert, die auf die Maximal- und Minimalspannungen VW/ und V_n, festgelegt i-inrl iinrl A'trtfn Λ Hort r*rr*Ttr*nr% \_a oKnaKmon itr\r\ viinnh.

men in Beziehung zu den Spannungen Vmi und VW. In F i g. 5 besteht die Integral-Steuerung 18/aus einem Widerstand 26 und einem Kondensator 27. die in Reihe zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 17 und Masse liegen. Der Verbindungspunkt zwischen beiden

ist mit dem Übergang oder Verbindungspunkt der Dioden D 2 und DA und mit dem Pufferverstärker 23 verbunden. Die Proportional-Steuerung \SP umfaßt einen einzelnen Widerstand 29. Eine Diode Dl ist mit dem Ausgang der Proportional-Steuerung \SP verbunden

und leitet Strom zu dem Übergang oder Verbindungspunkt zwischen der Diode D1 und dem Widerstand R 2. Dort wird die Spannung Von eingestellt, wenn das Proportionalsignal die Spannung V_mi überschreitet, und eine Diode DS ist mit dem Verbindungspunkt zwischen der Diode D3 und dem Widerstand R 3 verbunden, so daß dort die Minimalspannung Vdi. eingestellt wird und Strom zu dem Ausgang der Proportional-Steuerung fließt, wenn das Proportionalsignal unter die Minimalspannung Vm. abfällt. Widerstände R 10 und R 11 verbinden den Ausgang des Pufferverstärkers 23 und die Proportional-Steuerung mit einem gemeinsamen Pufferverstärker 25. Eine Schaltung mit in Reihe verbundenen Widerständen R 12 und R 13 liefert ein geeignetes Gleichstrompotential über einen Widerstand R 9 an den Pufferverstärker 25. Die Widerstände R 9 und R 13 sind so gewählt, daß das kombinierte Integral- und Proportionalsignal am Ausgang des Pufferverstärkers 25 verkleinert wird entsprechend den Spannungen V_Dh und Vm.. Bei der abgewandelten Ausführungsform der F i g. 5 ist der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 30 des Sägezahngenerators 242 direkt mit der Anode und Kathode der Diode D 5 und D 6 verbanden, und die Zenerdiode ZD2 gemäß Fig.4 ist fortgelassen, so daß das Potential am nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers lediglich durch die Vergleichswert-Einstellschaltungen 19W und 19L bestimmt wird.

Eine zweite Abwandlung der Ausführungsform der F i g. 1 ist in F i g. 6 gezeigt, gemäß der eine Einstell-

bo schaltung 40 eine Reihe von Widerständen 41,42,43,44, 45 und 46 umfaßt, die zwischen einer Spannungsquelle Vcv und Masse liegen und verschiedene Vergleichsspannungen einschließlich der Werte Vdh, Vlh, V/x und Vm. liefern. Komparatoren 47 und 48 sind mit ihren inveriierenden Eingängen zusammengeschahet und mit dem Ausgang der Steuerung 181 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Komparators 47 steht mit dem Übergang oder Verbindungspunkt zwischen den

Widerständen 42 und 43 in Verbindung, an dem die Spannung Vui liegt. Der nicht-invertierendc Eingang des Komparator 48 ist auf die Spannung V;.;. vorgespannt, die am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 44 und 45 herrscht. Die Steuerung 181 umfaßt eine Proportional-Steuerung 181P und eine Integral-Steuerung 181/. Die Integral-Steuerung 181/umfaßt einen Operationsverstärker 50, dessen invertierender Eingang mit der: Ausgang des Differenzverstärkers 17 über einen integrierenden Widerstand 49 und mil seinem Ausgang mit Hilfe eines integrierenden Kondensators 51 verbunden ist. Ein invertierender Operationsverstärker 52 ist am Ausgang des Integral-Operationsverstärkers 50 vorgesehen. Die nicht-invertiercnden Eingänge der Operationsverstärker 50 und 52 sind gemeinsam mit einer Vergleichsspannung Vmzwischen den Widerständen 43 und 44 verbunden. Die Dioden D9 und D 10 stehen mit den Ausgängen der Komparatorcn 47 und 48 in Verbindung. Die Diode D 9 ist derart angeordnet, daß Signale mit negativer Polarität zu dem invertierenden Eingang durch die Integral-Steuerung 181/ hindurchgehen und die Diode D10 ist in einem Sinne angeordnet, daß Signale mit positiver Polarität an den invertierenden Eingang der Integral-Steuerung gelangen.

Wenn das kombinierte Integral-Proportional-Signal über dem oberen Einstellwert Vi.n liegt, liefert der Komparator 47 ein negatives Signal über die Diode D 9 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 50. so daß der Kondensator 51 entladen wird, bis der Ausgangswert der Steuerung 181 unter die Spannung V/n abfällt. Wenn auf der anderen Seite das kombinierte Signal unter dem unteren Einstellwert Vu. liegt, liefert der Komparator 48 ein positives Signal, das den Kondensator 51 lädt, bis der Ausgangswert der Steuerung über V/x ansteigt.

Der Sägezahngenerator 243 umfaßt einen Operationsverstärker 53, dessen nicht-invertierendcr Eingang mit der maximalen Vergieichsspannung Vpn zwischen den Widerständen 41 und 42 über einen elektronischen Schalter 54 verbunden ist und mit der minimalen Vergleichsspannung Vu. über einen Widerstand R 15 in Verbindung steht. Der elektronische Schalter 54 wird durch das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 53 gesteuert und wird geschlossen, so daß der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 53 wahlweise auf die Spannung V_Dn gebracht wird, wenn der Verstärker-Ausgang auf hohe Spannung geschaltet wird, bzw. auf die Spannung Vn/., wenn der Verstärker-Ausgang auf niedrigem Spannungsniveau liegt. Eine RC-Konstantzeitschaltung mit einem Widerstand R 14 und einem Kondensator C2 liegt zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 53 und Masse, und der Verbindungspunkt oder Übergang zwischen beiden ist mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 53 verbunden. Wie oben im Zusammenhang mit der vorangegangenen Ausführungsform angegeben wurde, wird der Ausgang des Operationsverstärkers 53 zwischen hoher und niedriger Spannung entsprechend der Zeitkonstante der Schaltung R 14, Cl umgeschaltet, und die maximale und minimale Spannung des Sägezahngenerator-Ausgangs werden auf die Spannung Von und Vdi. eingestellt.

Alternativ kann der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 53 selektiv in einer Anordnung gemäß F i g. 7 vorgespannt werden, in der die Spainungen Voh und V_m. an den nicht-invertierenden Eingang mit Hilfe von Dioden DlI und D t2 angelegt sind. Die Dioden DIl und D 12 werden wahlweise leitend entsprechend dem hohen oder niedrigen Ausgangswert des Operationsverstärkers 53.

Eine dritte Abwandlung der Ausführungsform der Fig. I ist in F i g. 8 dargestellt, in der ein Siige/.uhngcnc-

', i'alor 244 maximale und minimale Amplituden V,,,/ und Vdi. festlegt, die durch einen positiven Spitzcnwcrtdelcklor 60 abgetastet werden, der einen Operationsverstärker bzw. Komparator 62 einschließt, dessen Ausgang mit Masse über eine Schallung verbunden ist. die

ίο eine Diode D13 und einen Kondensator C'3 einschließt, deren Übergang oder Verbindungspunkt mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers verbunden ist und einen Vergleich mit der Sägezahnwellc ermöglicht, die an den nicht-invertierendcn Eingang gelangt. Wenn die Spannung über den Kondensator C3 kleiner als der augenblickliche Wert des Sägezahniinpuises ist, wird der Komparator 62 auf hohe Spannung umgeschaltet, so daß der Kondensator Ci über die Diode D 13 geladen wird. Die Diode D13 verhindert, daß der Kondensator Ci entladen wird, wenn der Komparator auf niedrige Spannung umgeschaltet wird, so daß die Spannung über den Kondensator C3 die Maximalspannung der Dreieck- oder Sägezahnwclle darstellt.
Ein negativer Spitzenwertdctcktor 61 umfaßt einen Komparator 63, dessen Ausgang mit der Spannungv qucllc Vcc über eine Schaltung verbunden ist, die eine Diode D 14 und einen Kondensator C 4 einschließt, deren Übergang oder Verbindungspunkt mit dem invertierenden Eingang des Komparator zum Vergleich mit der an den nicht-invertiercndcn F.ingang gelangenden Sägezahnwelle verbunden ist. Wenn das Potential am invertierenden Eingang größer als der augenblickliche Wert der Sägezahnwclle ist, befindet sich der Komparator 63 auf niedrigem Ausgangsniveau und der Kondcn-

j5 sator C3 wird über die Diode D14 geladen, bis das invertierende Potential das nicht-inverticrende Potential erreicht. Da die Diode D 14 verhindert, daß der Kondensator C4 entladen wird, wenn die Eingarigsbedingung umgekehrt ist, stellt das Potential am inverticrenden Eingang die Mindcslspannung Vm. dar. Mit den Ausgängen der Spitzenwertdetektoren 60 und 61 ist eine Ein.stcllschaltung verbunden, die Widerstände R 16, R 17 und R 18 einschließt, durch die die Spannungen Vi)H und Vui gesenkt und die Spannungen Vm. und Vu vergrößert werden. Komparatoren 64 und 65 sind mit ihren invertierenden Eingängen zusammcngeschaltcl und mit dem Ausgang der Steuerung 182 verbunden, und ihre nicht-invertierendcn Eingänge stehen mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 16

so und R 18 bzw. dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R 17 und R 18 in Verbindung. Die Steuerung 182 umfaßt in Reihe geschaltete, integrierende Widerstände R 19 und R 20 und einen integrierenden Kondensator C5 zwischen dem Ausgang des Differenzver-

stärkers 17 und Masse. Der Übergang oder Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator C5 und dem Widersland R 20 ist mit dem Eingang eines Pufferverstärkers 66 verbunden. Ein Proportionalregelungs-Widerstand /?21 ist mit dem Ausgang des Differenzverstärkers R 17 einerseits und mit dem Ausgang des Pufferverstärkers 66 andererseits verbunden. Der Verblndungspunkl zwischen den Widerständen R 19 und /?20 ist mit den Ausgängen der Komparatorcn 64 und 65 über Dioden D 15 und D 16 verbunden.

Bei diesem Aufbau wird das Ausgangssignal der Steuerung 182 mit den Spannungen Vui und Vu. verglichen, und wenn das Ausgangssignal höher als Vu. ist, wird die Diode D 15 leitend, so daß der integrierende

Kor.dersator C S entladen wird. Wenn andererseits das
Aiisgaugssignal unter den Wert Vn abfällt, wird die
Diode D 16 leitend, so daß der integrierende Kondensator t'5 gelsden wird. Daher werden die Höchst- und
Mindestspannungsn des Alisgangssignals der Steuerung 182 auf den Werten Vm und Vn festgelegt, und
zwar in Ikvichunj; zu der Amplitude der Dreieekimpul-

Hier/.u 5 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffregelvorrichtung für Brennkraftmaschinen mit ■

— einer elektromagnetische Regelventile aufweisenden Mischeinrichtung für Luft und Brennstoff, wobei die Regelventile durch elektrische Impulse geöffnet und geschlossen werden,

— einem Auspuffgassensor zur Erzeugung eines ersten Signals entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des Auspuffgases in der Auspuffanlage,

— einer vom ersten Signal gespeisten Steuerung zur Erzeugung eines zweiten Signals, dessen Amplitude dem Verhältnis von Luft und Brennstoff in dem der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisch entspricht,

— einer cisjeh das zweite Signal gespeisten, einen Sägezahngenerator und einen Komparator aufweisenden Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen vorbestimmter Frequenz, die die Regelventile steuern und deren Dauer von der Amplitude des zweiten Signals abhängt,

dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Steuerung (17,18,181,182) mit einer Einstellschaltung (19) zur Begrenzung des maximalen Wertes des zweiten Signales auf einen ersten Wert (Vim) unterh: !b des maximalen Wertes des Dreieckimpulses des Sägezahngenera'ors (24,241, 242,243, 244) und zur Begrenzung des minimalen Wertes des zweiten Signals auf einen »weiten Wert (Vu) oberhalb des minimalen Wertes des Dreieckimpulses verbunden ist und daß der Komparator (22) den Wert der Dreieckimpulse und des Ausgangssignals der Einstellschaltung (19) miteinander vergleicht, um die elektrischen Impulse auf einem ersten oder /weiten binären Niveau in Abhängigkeit davon zu crzeugen, ob die Dreieckimpulse oberhalb oder unterhalb des Wertes des Ausgangssignals der Einsiellscha!- tung (19) liegen.

2. Brennstoff regelvorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (241) zur Erzeugung der Dreieckimpulse einen Operationsverstärker (30) mit einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang, eine RC-Zcitkonstantschaltung (7? 8, Ci) zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers (30) und Masse und einen ersten Widerstand (R 5) zwischen dem ersten Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers (30) umfaßt, daß der zweite Eingang mit dem Ausgang über den Widerstand (RS) der RC-Konstantzeitschaltung verbunden ist, daß die Einstellschallung eine Einrichtung (19W. 19Z-/ zur Einstellung eines hohen Vergleichspotentials (Viii) entsprechend dem ersten Wert und eines niedrigen Verglcichspotentiais (Vu.) entsprechend dem zweiten Wert aufweist, daß weiterhin ein erstes, polaritäts-empfindli- t>o ches Element (D 2) zwischen dem Ausgang der Steuerung (18) zur Erzeugung des zweiten Signals und der Einstelleinrichtung (19WJ für das hohe Potential, das in dessen Richtung durchlässig ist, ein zweites polaritäls-empfindliches Element (D4)v.w'\- ei sehen der l-'insicllcinrii'liliing (19/Jfilr ihis niedrige Vergleichspoieniial inul der Steuerung (18). ilus in dessen Richtung durchlassig ist, ein drittes, polaritäls-empfindliches Element (D S) zwischen dem ersten Eingang des Operationsverstärkers (30) und der Einstelleinrichtung (19WJ für das hohe Vergleichspotential, das Strom der ersten Polarität über einen zweiten Widerstand (R 6) in dessen Richtung durchläßt, und ein viertes polaritäts-cmpfindliches Element (D 6) vorgesehen ist, das mit der Einstelleinrichtung (19LJ für das niedrige Verglcichspotential verbunden ist und in Richtung des ersten Eagangs des Operationsverstärkers (30) über einen dritten Widerstand (R 7) durchlässig ist (F i g. 4).

3. Brennstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (18) eine Integral-Steuerung (18/J und eine Proportionai-Steuerung (18PJ umfaßt, deren Eingänge miteinander verbunden sind, daß der Sägezahngenerator (242) einen Operationsverstärker (30) mit einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang, einer RC-Konstantzeitschaliung (R 8, Cl) zwischen dem Ausgang und Masse und einen ersten Widerstand (PS) /.wischen dem ersten Eingang und dem Ausgang umfaßt, daß der zweite Eingang mit dem Ausgang über den Widerstand (RS) der RC-Konstantzeitschaltung verbunden ist, und daß die Einstelleinrichtung (19W, 19LJ zum Einstellen des hohen Vergleichspotcntials (Vpn) entsprechend dem maximalen Wert des D;eieckimpulses und des niedrigen Vergleichspotentials (Vm.) entsprechend dem minimalen Wert des Dreieckimpulses vorgesehen ist, daß ein erstes, polaritäts-empfindliches Element (D 2) mit dem Ausgang der Integral-Steuerung (18/J verbunden ist und Strom in Richtung der Einstelleinrichtung (19WJ für das hohe Vergleichspotential durchläßt, daß ein zweites, polaritäts-empfindliches Element (D4) mit der Einstelleinrichtung für das niedrige Potential verbunden ist und Strom in Richtung des Ausgangs der Integral-Steuerung (18/J hindurchläßt, daß ein drittes, poiaritäts-cmpfindlichcs Element (D7) mit dem Ausgang der Proportional-Steuerung (18PJ verbunden ist und Strom in Richtung der Einstelleinrichtung (19WJ für das hohe Potential hindurchläßl, daß ein viertes, polaritäts-empfindliches Element (D 8) mit der Einstelleinrichtung (19LJ für das niedrige Potential verbunden ist und Strom in Richtung des Ausgangs der Potential-Steuerung (18PJhindurchläßt, daß ein fünftes, polaritäts-empfindliches Element (DS) mit dem ersten Eingang des Operationsverstärkers (30) verbunden ist und Strom in Richtung der Einstelleinrichtung (19WJ für das hohe Potential hindurchläßt, daß ein sechstes polaritäts-cmpfindliches Element (D6) mit der Einstelleinrichtung (I9LJ für das niedrige Potential verbunden ist und Strom in Richtung des ersten Eingangs des Operationsverstärkers durchläßt, und daß eine Widcrstandsschaltung (R 9—R 11) mit den Ausgängen der Intcgrnl- und Proportionalsteucrungcn verbunden ist und den Ausgangswert dieser Steuerungen modifiziert (F i g. 5).

4. Brennstoffregelvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (243) eine Einstcllschaltung (40) zum Einstellen eines ersten, zweiten, dritten und vierten Vergleichspotentials mit in dieser Reihenfolge zunehmendem Wert, einen ersten Komparator (53), dessen erster Eingang wahlweise an das erste und vierte Verglcichspotcntiul entsprechend seinem Ausgangssignal iin/ulcgcn ist, und eine RC-Konslantzcitschiillung (R 14, C2) umfaßt, die zwischen dem Ausgang

des ersten Komparator (53) und Masse liegt und deren Verbindung zwischen dem Widerstand (R 14) und dem Kondensator (C2) mit einem zweiten Eingang des ersten Komparator (53) verbunden ist, und daß die Einstelleinrichtung zweite und dritte Komparatorcn (47,48) umfaßt, die erste und zweite Eingänge und jeweils einen Ausgang aufweisen, daß der erste Eingang des zweiten und dritten Komparators (47,48) e:emeinsam mit dem Ausgang der zweiten Steuerung (181) verbunden ist, daß der zweite Eingang des zweiten Komparator (48) mit dem zweiten Vergleichspotcntial (Vui) und der zweite Eingang des dritten Komparators (48) mit dem dritten Vergleichspotential (VuJ verbunden ist, daß ein erstes polaritäts-empfindliches Element (D 9) mit dem Ausgang des zweiten Komparators (47) verbunden ist und Strom in Richtung des zweiten Komparatcrs (47) durchläßt und daß ein zweites polaritäts-empfindliches Element (D 10) mit dem Ausgang des dritten Komparators (48) verbunden ist und Strom in Richtung des Eingangs der zweiten Steuerung (181) durchläßt (F i g. 6).

5. Brennstoffregel vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einstelleinrichtung einem ersten Spilzenwertdetektor (60) zum Abtasten des Maximalwerts des Dreieckimpulses und einen zweiten Spilzenwertdetektor (61) zum Abtasten des Minimalwertes des Dreieckimpulses, eine Widerstandsschaltung (R 16 bis R 18) in Verbindung mit den Ausgängen der beiden Spitzenwertdetektoren zur Erzeugung eines ersten und zweiten Potentials fV,·.//. Vu.) entsprechend den ersten und zweiten Werten, einen ersten und zweiten Komparator (64, 65) mit jeweils zwei Eingängen und einem Ausgang, wobei der erste Eingang beider Komparatoren gemeinsam mit dem Ausgang de;r zweiten Steuerung (1JI2) verbunden ist, der zweite Eingang des ersten Komparators (64) mit dem ersten Potential (Vui) und der zweite Eingang des zweiten Komparator (7-5) mit dem zweiten Potential (Va.) in Verbindung steht, ein erstes polaritäts-empfindliches Element (D lii) in Verbindung mit dem Ausgang des ersten Komparators (64), das Strom in Richtung des Ausgangs des ersten Komparator (64) hindurchläßt, und ein zweites polaritäts-empfindliches Element in Verbindung mit dem Ausgang da* .'.weiten Komparators (65), da:s Strom in Richtung des Eingangs der zweiten Steuerung hindurchläßt, umfaßt (F i g. 8).