DE2832639A1

DE2832639A1 - Treibstoffregelsystem

Info

Publication number: DE2832639A1
Application number: DE19782832639
Authority: DE
Inventors: Lauren Lee Bowler; John Oliver Rice
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1977-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1979-02-08
Also published as: AU3813078A; JPS5423834A; AU526847B2; CA1100603A; US4122811A; GB2001456A; GB2001456B

Description

Die Erfindung betrifft ein Treibstoff-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor.

Es ist bekannt, daß die Arten und Anteile bestimmter in Motorabgasen vorhandener Substanzen in einem großen Ausmaß durch das Luft/Treibstoff-Verhältnis in dem dem Motor zugeführten Luft/Treibstoff-Gemisch beeinflußt werdenjette Gemische mit einem Treibstoffüberschuß erzeugen höhere Anteile von Kohlenwasserstoffen und von Kohlenmonoxid bei der Verbrennung, während magere Gemische mit überschüssigem Luftanteil größere Anteile von Stickoxiden bei der Verbrennung erzeugen. Es ist gleichfalls gut bekannt, daß Abgase katalytisch behandelt werden können, um die Anteile dieser unerwünschten Bestandteile zu verringern; die katalytische Behandlung umschließt dabei eine Oxidation des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe und eine Reduktion der Stickoxide.

Sowohl die Oxidation als auch die Reduktion, die zur Verringerung dieser unerwünschten Abgasbestandteile nötig sind, können mit ein und demselben Katalysator erreicht werden, vorausgesetzt, das Luft/Treibstoff-Verhältnis, das dem Motor, dessen Abgase katalytisch gewandelt werden sollen, zugeführt wird, wird innerhalb eines vorgeschriebenen Bereiches um das stöchiometrische Verhältnis gehalten. Dabei ist das stöchiometrische Verhältnis dasjenige Luft/Treibstoffverhältnis, das einem Luft/Treibstoff-Gemisch entspricht, in dem Treibstoff und Sauerstoff in solchen Anteilen enthalten sind, daß bei idealen Verbrennungsbedingungen beide Bestandteile vollständig verbraucht werden. Wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis kleiner als das stöchiometrische Verhältnis wird, nimmt die Umwandlungswirksamkeit des Konverters für Stickoxide zu und die Wirksamkeit für Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe nimmt ab, während bei einem Luft/Treibstoff-Verhältnis, das größer als das stöchiometrische Verhältnis

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ist, die entgegengesetzten Änderungen der Wirksamkeiten eintreten.

Zahlreiche Regel-Systeme für Treibstoffe sind bekannt, um das Luft/Treibstoff-Verhältnis eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches auf einen Wert innerhalb des vorgeschriebenen Bereiches um den stöchiometrischen Punkt in Abhängigkeit von einem erfaßten Gasbestandteil in dem Abgas des Verbrennungsmotors zu regeln. Der Gasbestandteil, beispielsweise Sauerstoff, ist für das Mischungsverhältnis von Luft und Treibstoff in dem dem Motor zugeführten Gemisch repräsentativ. Diese Systeme benutzen allgemein einen Sensor wie einen Zirkonoxid-Sauerstoff-Sensor, der ein Ausgangssignal ergibt, das am stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis zwischen zwei Spannungswerten wechselt. Diese Art von Sensor wirkt faktisch wie ein Schalter, so daß allgemein eine Information geschaffen wird, die anzeigt, ob das Luft/Treib-r stoff-Verhältnis geringer oder größer als das stöchiometrische Luft/Treibstoff-Verhältnis ist.

Ein bekanntes Treibstoff-Regelsystem enthält einen Schalter, der in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Sauerstoffsensors ein im wesentlichen ideales Schaltsignal ergibt, das am stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis zwischen zwei Spannungssignalen wechselt. Dieses Schaltsignal wird einem integral wirkenden Steuergerät zugeführt, das wiederum ein Luft/Treibstoff-Verhältnis-Steuersignal erzeugt, das sich mit konstanter Geschwindigkeit in einer Richtung ändert, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis ist und sich in der entgegengesetzten Richtung mit der gleichen konstanten Geschwindigkeit ändert, wenn das Luft/Treibstοff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Luft/Treibstoff-Verhältnis ist.

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Infolge der Verzögerungen im Steuersystem einschließlich der Weitergabeverzögerung zwischen der Gemischaufbereitung für das Luft/Treibstoff-Gemisch und dem Abgas-Sensor im Abgassystem, das in Strömungsrichtung hinter dem Motor liegt, oszilliert dieses System um den stöchiometrischen Luft/ Treibstoff-Verhältniswert, wobei der durchschnittliche Wert des Luft/Treibstoff -Verhältnisses im Gemisch eben dieses stöchiometrische Verhältnis ist. Die Oszillationen haben keine schädliche Auswirkung auf die Umwandlungswirksamkeit des Katalysator-Konverters; dieser bewirkt effektiv ein Ausfiltern der Oszillationen.

'Jährend das beschriebene System das Luft/Treibstoff-Verhältnis wirksam am stöchiometrischen Verhältnis hält, kann es erwünscht oder notwendig sein, ein Luft/Treibstoff-" Gemisch mit einem solchen Verhältnis dem Motor zuzuführen, das von dem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis verschieden ist. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, den Motor bei einem Luft/Treibstoff-Verhältnis innerhalb des erwähnten Bereichs um den stöchiometrischen Punkt zu betreiben, das größer als das stöchiometrische Verhältnis ist, so daß das Luft/Brennstoff-Gemisch im normalen Betriebsbereich des Motors etwas mager ist oder es kann nötig sein, den Motor mit einem Luft/Treibstoff-Verhältnis zu betreiben, das etwas kleiner als das stöchiometrische Verhältnis ist, so daß die UmwandlungsWirksamkeit für Stickoxide gesteigert wird, wenn sich der Motor in vorbestimmten Belastungsverhältnissen befindet, bei denen größere Anteile von Stickoxiden erzeugt werden.

Ein erfindungsgemäßes Treibstoff-Regelsystem zur Regelung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches umfaßt eine auf den Gehalt des

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Abgases des Verbrennungsmotors reagierende und ein abrupt zwischen ersten und zweiten Spannungswerten wechselndes Luft/ "Treibstoff-Verhältnis-Signal in Übereinstimmung mit der Beziehung des Luft/Treibstοff-Verhältnisses zu dem stöchiometrischen Verhältnis erzeugende Einrichtung, einen Aufwärts-Abwärts-Digital-Zählor mit auswählbaren Aufwärts- und Abwärts-Zählmoden, eine Einrichtung, die Takt-Impulse mit im wesentlichen konstanter Frequenz erzeugt, eine Einrichtung die auf die Spannungswerte des Luft/Treibstoff-Verhältnis-ßignals reagiert und in Abfrage-Intervallen mit vorbestimmter Zeitlänge wirksam wird, um (1) den Aufwarts-Abwärts-Zähler zur Zählung einer vorbestimmten ersten Anzahl von Takt-Impulsen in einem. Zählmodus freizugeben und den Netto-Zählwert bis zum nächsten Abfragezeitraum zu halten, wenn sich das Luft/ Treibstoff-Verhältnissignal bei einem der Spannungswerte befindet und (2) den Aufwärts-Abwärts-Zähler zur Zählung einer vorbestimmten zweiten Anzahl von Takt-Impulsen im anderen Zählmodus freizugeben und den Netto-Zählinhalt bis zum nächsten Abfrage-Zeitraum zu halten, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis-Signal sich am anderen Spar^rgswert befindet und eine Einrichtung, die eine Änderung des Luft/ Treibstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit dem Netto-Zählinhalt des Aufwärts-Abwörts-Zählers bewirkt, wobei das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch die zuletzt erwähnte Einrichtung auf einen vom stöchiometrischen Wert entfernt liegenden Wert einregelt, wobei der Unterschied der Werte durch die erste und zweite Anzahl der Taktirapulse bestimmt ist.

Es ist allgemein ein Ziel der Erfindung, ein verbessertos digitales Regel-System für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das eine Regelung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses des dem Motor zugeführten Gemisches auf einen von einem erfaßten Wert um einen vorbestimmten Unterschiedswert entfernten Wert bewirkt.

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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Treibstoff-Regelsystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, das auf ein Signal dessen Wert zwischen zwei Zuständen bei einem vorbestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnis wechselt, anspricht und bei dem das Regelsystem ein Luft/Treibstoff-Verhältnis schafft, das von dem vorbestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnis um einen vorgeschriebenen Wert abweicht.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein digitales Treibstoff-Segelsystem zu schaffen, das auf ein Signal reagiert, das einen abrupten Wechsel zwischen ersten und zweiten Spannungswerten bei einem vorbestimmten Luft/Treibs__toff-Verhältnis besitzt, bei dem ein Auf wärt s-Abwärts-Zähler wiederholt mit jeweiligen ersten und zweiten vorbestimmten Anzahlen von Takt-Impulsen zum Takten des Zählers in Aufwärts- oder Abwärtsrichtung versorgt wird, je nachdem, ob das Luft/Treibstoff-Verhältnis sich über oder unter dem vorbestimmten Luft-Treibstoff-Verhältnis befindet, um ein Regel-Signal zur Regelung des Luft/Treibstoff-Gemisches zu schaffen, so daß das Luft/Treibstoff-Gemisch einen Durchschnittswert aufweist, der vom vorbestimmten Luft/Treibstoff-Verhältnis abweicht.-

Diese und andere Ziele der Erfindung werden dadurch erreicht, daß das Ausgangssignal eines Sauerstoff-Sensors mit einer konstanten Abfragefrequenz abgefragt wird.

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Wenn das Ausgangssignal des Sauerstoffsensors ein Luft/Treibstoff verhältnis anzeigt, das größer als das stöchiometrische Verhältnis ist, wird ein Aufwärts-Abwärtszähler in einen Zählmodus versetzt und wenn ein Luft/Treibstoffverhältnis angezeigt wird, das niedriger als das stöchiometrische Luft/ Treibstoffverhältnis ist, wird der Aufwärts-Abwärtszähler in den anderen Zählmodus versetzt. Eine erste vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen taktet dann den Aufwärts-Abwärtszähler während jedes Abfrageintervalls, wenn das Luft/Treibstoff verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis ist und eine zweite vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen taktet den Aufwärts-Abwärtszähler während jedes Abfrageimpulses, wenn das Luft/Treibstoffverhältnis geringer als das stöchiometrische Luft/Treibstoffvcrhältnis ist. Der Netto-Zählinhalt des Zählers wird nach dem Zählen der ersten oder der zweiten vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen bis zum nächsten Abfrageintervall beibehalten. Das Luft/Treibstoffverhältnis wird in Übereinstimmung mit dem Netto-Zählinhalt des Aufwärts-Abwärtszählers gesteuert. Das durchschnittliche Luft/Treibstoffverhältnis des Gemisches, das dem Verbrennungsmotor zugeführt wird, ist um einen Betrag von dem stöchiometrischen Luft/Treibstoffverhältnis verschieden, der durch den Unterschied zwischen der ersten und der zweiten vorbestimmten Anzahl von Taktimpulsen bestimmt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

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Figur T die räumliche Anordnung des erfindungsgemäßen digitalen Regelsystems,

Figur 2 ein Diagramm der typischen Ausgangsspannung eines Luft/Treibstoff-Verhältnis-ßensors als Funktion des Luft/Treibstoff-Verhältnisses,

Figur 3 ein Blockschaltbild des in der bevorzugten Ausführung der Erfindung verwendeten Zeit-Impuls-Generators,

Figur k ein Schaltbild der Digital-Logik der bevorzugten Ausführung der Erfindung und

Figur 5 ein Zeit-Spannungs-Diagramm der verschiedenen Ausgangssignale der Schaltung in Fig. Zf·

Nach Fig. 1 wird ein Verbrennungsmotor 2 über eine konventionelle Gemisch-Aufbereitung mit einem Gemisch von Luft und Treibstoff versehen. In dieser Ausführung enthält die Gemischbildung einen Vergaser 3 und ein Luftfilter 4; es ist jedoch auch die Verwendung eines Treibetoff-Einspritzsystoms möglich.

Der Motor 2 gibt seine Abgase durch eine Abgasleitung 6 ab, die einen Katalysator-Konverter 7 enthält. Der Konverter 7 ist ein Gerät, in dem die durchströmenden Abgase einer katalytischen Substanz, beispielsweise Platin oder Palladium,ausgesetzt werden, die bei richtigem Luft/Treibstoff-Verhältnis gleichzeitig eine Oxidation des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe und eine Reduktion der Stickoxide im Auspuff fö_rdert. Die Abgasleitung 6 ist in Strömungsrichtung vor dem Katalysator-Konverter mit einem Sauerstoff-Sensor 8 versehen,

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der vorzugsweise vom Zirkonoxid-Elektrolyt-Typ ist und bei Berührung mit Motorabgasen bei hohen Temperaturen eine Ausgangsspannung erzeugt, die sich abrupt ändert, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch den stöchiometrischen Luft/Treibctoff-Verhältniswert geht. Derartige Sensoren sind bekannt und beispielsweise kann der in der US-PS 3 QL\-k 920 beschriebene Sensor Verwendung finden.

In Fig. 2 ist die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Sensors als Funktion des Luft/Treibstoff -Verhältnisses dargestellt. Es ist zu sehen, daß die Spannungsabgabe des Sauerstoff-Sensors ihren höchsten Wert bei fetten Luft/Treibstoff-Gemischen annimmt und den niedrigsten Wert dann erreicht, wenn der Sensor einem mageren Luft/Treibstoff-Gemisch ausgesetzt ist. Weiter ist zu sehen, daß die Ausgangsspannung den Sauerstoff-Sensors einen abrupten Wechsel zwischen dem hohen und dem niederen Spannungswert aufweist, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Goniir--bon den stöchiometrischen Verhältniswert durchläuft. Diese charakteristische Eigenschaft des Sauerstoff-Sensors ergibt seine Anwendbarkeit für die Regelung des dem Motor Z zugeführten Luft/ Treibstoff-Gemisches auf einen stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältniswert. Es kann jedoch sein, daß der Motor mit Luft/Treibstoff-Verhältnissen betrieben wird,die nicht dem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis entsprechen. Beispielsweise kann es erforderlich sein, den Motor mit einem Luft/Treibstoff-Verhältnis zu betreiben, das innerhalb des maximalen TJmwandlungswirksamkeitsbereiches für gleichzeitige Umwandlung von Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden liegt und das größer ist als das stöchiometrische Verhältnis, so daß das zugeführte Luft/Treibstoff-Gemisch während des normalen Motorbetriebs leicht abgemagert ist. Ferner kann es bei hoher Beanspruchung des Motors, wenn

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größere Anteile von Stickoxiden durch den Verbrennungsvorgang im Motor erzeugt werden,erforderlich sein, das Luft/ Brennstoff-Verhältnis zu fetteren Werten hin zu ändern, als es dem stöchiometrischen Verh'.l¹ tr is entspricht, um einen Arbeitspunkt für den katalytischen Konverter 7 zu schaffen, an dem er eine größere Wirksamkeit bei der Reduzierung der im Abgas vorhandenen Stickoxide aufweist. Die digitale Regelschaltung 10 nach der Erfindung, von der eine bevorzugte Ausführungsform in Fig. 3 und l± gezeigt ist, reagiert auf das Ausgangssignal des Sauerstoff-Sensors 8 so, daß das Luft/Treibstoff-Verhältnis des durch den Vergaser 3 gelieferten Gemisches auf den erforderlichen Wert geregelt wird, der vom-stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis entfernt liegt.

In Fig. 3 und 1+ w.ird ein Hochfrequenz-Taktgenerator 12 gezeigt, der Taktimpulse CLK mit konstanter Frequenz an einen Frequenzteiler 1/f liefert. Die Ausgangsimpulse des Spannungsteilers 14 werden einem Ringzähler 16 zugeführt, der eine logische Impulsreihe zur Steuerung der Betriebsabfolge des Systems nach Fig. l\. schafft. Die nacheinander erzeugten Impulse umfassen einen Abfrage-Impuls SP, einen Voreinstell-Impuls P/S und einen Rückstellungs-Impuls CL, die der Reihe nach niederholt erzeugt werden. Diese Impulse und ihre zeitliche Beziehung sind in Fig. 5 dargestellt. Der Zeitabschnitt zwischen dem Auftreten zweier Abfrage-Impulse SP bildet ein Abfrage-Intervall. Der Zähler 16 kann ein konventioneller Binärzähler und ein Binär-Kodiert-Dezimal-Dekoder sein, dessen Ausgangs-Impuls erforderlichenfalls invertiert sein kann, so daß sich Digital-Impulse vom Wert logisch 1 ergeben.

Nach Fig. 1+ gibt der Sauerstoff-Sensor 8, der ein Zirkonoxid-Sensor sein kann, der das in Fig. 2 dargestellte Aus-

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gangssignal ergibt, seine Ausgangsspannung an den positiven Eingang eines Komparator-Schaltkreises 18 ab. Eine Referenzspannung mit einem zwischen den oberen und unteren Spannungswerten des Ausgangssignals des Sauerstoff-Sensors 8 liegenden Wert (siehe Fig. 2) liegt an dem negativen Eingang des Komparator-Schaltkreises an. Wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis des dem Motor 2 zugeführten Gemisches größer als das stöchiometrische Verhältnis ist, hat die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Sensors 8 einen Wert, der größer als die Vergleichsspannung ist, so daß der Ausgang des Komparatorschaltkreises 18 ein positiver Spannungswert ist, der ein Niveau vom digitalen Wert logisch 1 besitzt. Diese Ausgangsspannung der !Comparatorschaltung 18 wird im folgenden als das Luft/Treibstoff-Verhältnis-Logik-Signal A/F bezeichnet, Wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Luft/Treibstοff-Verhältnis ist, befindet sich das Ausgangssignal des Sauerstoff-Sensors 8 bei einem Spannungswert, der unterhalb des Vergleichsspannungswertes liegt, so daß der Ausgang des Komparator-Schaltkreises 18 sich im wesentlichen auf Erdpotential befindet und damit einen Digital-Wert logisch 0 bildet.

Das dem Luft/Treibstoff-Verhältnis entsprechende Logik-Signal A/F des Komparatorschaltkreises 18 wird an einen Eingang eines UND-Gatters 20 zugeführt, an dessen zweiten Eingang die Abfrageimpulse SP anliegen. Das UND-Gatter 20 ergibt zusammen mit dem Abfrageimpuls SP eine Abfragung oder Abtastung des erfaßten Luft/Treibstoff-Verhältnisses, das durch das dem Luft/Treibstoff-Verhältnis entsprechende Logik-Signal A/F dargestellt wird,und zwar am Anfang jedes AbfrageZeitraums. Wenn der Ausgang des Schaltkreises 18 sich beim Wert logisch befindet, wodurch ein erfaßtes Luft/Treibstoff-Verhältnis unter dem stöchiometrischen Verhältnis repräsentiert wird, ist das Ausgangssignal des UND-Gatters 20 auf dem Wert

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logisch 1,solange der Abfrageimpuls SP anhält; wenn der Ausgang des Schaltkreises 18 sich beim Wert logisch 0 befindet, wodurch ein erfaßtes Luft/Treibstοff-Verhältnis repräsentiert wird, das größer als das stöchiometrische Verhältnis ist, verbleibt der Ausgang des UND-Gatters 20 konstant auf dem Wert logisch 0.

Das Ausgangssignal des UND-Gatters 20 liegt an dem Takteingang eines bistabilen Multivibrators oder eines Flip-Flop 22 an, an dessen Rückstell- oder Löscheingang der Rückstell-Impuls CL anliegt. Das Flip-Flop 22 wird durch einen übergang von logisch 0 auf logisch 1 an seinen Takteingang getaktet. Bei dieser Taktung wechselt der Q-Ausgang des Flip-Flop seine logischen Zustände. Der Rückstell-Impuls CL bewirkt, daß der Q-Ausgang des Flip-Flop in den Zustand logisch versetzt wird.

Das Ausgangssignal des Flip-Flop 22 besteht aus einem Aufwärts/Abwärt s-Logik-Signal U/D, das an dem Aufwärts/Abwärts-Steuereingang eines konventionellen Aufwärts/AbwärtsZählers 21+ anliegt. Der Aufwärts/Abwärtszähler 24 wird in den Aufwärtszählzustand versetzt, wenn der Q-Ausgang des Flip-Flop 22 den Zustand logisch 1 besitzt und er wird in den Abwärtszählzustand versetzt, wenn der Q-Ausgang des Flip-Flop 22 den Zustand logisch 0 besitzt.

Das Flip-Flop 22 reagiert auf das Ausgangssignal des UND-Gatters 20 und auf den Löschimpuls oder Rückstellimpuls CL und ergibt die Logik-Signale U/D in folgender Weise, wobei nach der Rückstellung des Flip-Flop 22 durch einen Rückstellimpuls CL begonnen wird: Nach dem Auftreten des Abfrageimpulses SP liefert das UND-Gatter 20 einen Impuls logisch 1, wenn das dem Luft/Treibstoff-Verhältnis entsprechende logische Signal

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A/F von der !Comparatorschaltung 18 sich im Zustand logisch 1 befindet, wodurch ein erfaßtes Luft/Treibstoff-Verhältnis repräsentiert wird, das geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist. Dieser Impuls logisch 1 taktet das Flip-Flop ZZ, dessen Q-Ausgang auf den Wert logisch 1 geht; dadurch wird der Aufwärts/Abwärtszähler in seinen Aufwärtszählzustand versetzt. Wenn das dem Luft/Treibstoff-Verhältnis entsprechende logische Signal A/F beim Wert logisch 0 ist, wodurch ein erfaßtes Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis angezeigt wird, bleibt das Ausgangssignal des UND-Gatters 20 bei einem konstanten digitalen Wert logisch 0 auch beim Auftreten des Abfrageimpulses SP, so daß der Q-Ausgang des Flip-Flop 22 0 bleibt und der Aufwärts/Abwärtszähler in seinen Abwärtszählzustand versetzt wird. Der sich ergebende Zustand des Aufwärts/Abwärtssignals U/D am Q-Ausgang des Flip-Flop 22 während des Zeitintervalls zwischen dem Abfrageimpuls S.F und dem darauffolgenden Löschimpuls CL' repräsentiert die Beziehung des durch den Sensor 8 erfaßten Luft/Treibstoff-Verhältnisses bezogen auf das stöchiometrische Luft/Treibstoff-Verhältnis. In dieser Hinsicht befindet sich das Aufwärts/Abwärts-Logik-Signal U/D bei logisch 1 in dem Zeitraum zwischen Abfrageimpuls SP und Rückstellimpuls CL, wenn das erfaßte Luft/Treibstoff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist und bei einem Wert logisch 0 zwischen dem Abfrageimpuls SP und dem Rückstellimpuls CL, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Luft/Treibstoff-Verhältnis ist. Wie angedeutet, steuert das Aufwärts/Abwärtssignal U/D den Zählzustand des Aufwärts/Abwärtszählers Zk, der in seinen Aufwärtszählmodus versetzt wird, wenn das Aufwärts/Abwärts-Signal bei logisch liegt, wodurch ein fettes Luft/Treibstοff-Verhältnis angezeigt ist und der in seinen Abwärtszählmodus versetzt wird, wenn das Aufwärts/Abwärts-Signal ein mageres Luft/Treibstoff-Verhältnis anzeigt.

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Ein voreinstellbarer Abwärtszähler 26 ist wahlweise auf eine von zwei vorbestimmten Binärzählen voreinstellbar, die jeweils in einem Aufwärtszählraten-Steuerkreis 28 bzw. in einem Abwärtszählraten-Steuerkreis 30 gespeichert sind. Die in dem Aufwärtszählraten-Steuerkreis 28 enthaltene binäre Zahl wird auf die jeweiligen Eingänge einer Torschaltung 32 angekoppelt, deren Ausgänge mit den jeweiligen Voreinstell-^ingängen in den Stufen des Abwärtszählers 26 gekoppelt sind. In gleicher V/eise ist der Binär-Ausgang der Abwärtszählraten-Steuerschaltung 30 mit den entsprechenden Eingängen einer Torschaltung 3k gekoppelt, deren Ausgänge mit entsprechenden Vorstell-Eingängen der Stufen des Abwärtszählers 26 gekoppelt sind.

Die Torschaltungen 32. und 3k besitzen jeweils einen Freigabe-Eingang EN, wobei ein anliegendes Logisch-1-Signal die Torschaltung zur Kopplung der binären Zahl im Aufwärtszählraten-Steuerkreis 28 bzw. in der Abwärtszählraten-Steuerschaltung mit den Vorstelleingängen des Abwärtszählers 26 öffnet, der dann mit der jeweiligen Binärzahl voreingestellt ist. Der Abwärtszähler 26 zählt auf die Taktimpulse hin abwärts, die an seinem Takteingang anliegen und gibt ferner ein Ausgangssignal ab, das kontinuierlich digital logisch 0 ist, wenn alle Stufen im Abwärtszähler 26 logisch 0 haben und das logisch 1 ist, wenn irgendeine der Stufen im Abwärtszähler 26 ein Ausgangssignal logisch 1 besitzt. Demnach besitzt das Ausgangssignal des Abwärtszählers 26 den Wert logisch 1 immer dann, wenn die Binärzahl im Zähler von 0 verschieden ist und befindet sich bei logisch 0, wenn die Binärzahl im Abwärtszähler 26 den Wert 0 hat. Das Ausgangssignal des Abwärtszählers 26 kann beispielsweise dadurch geschaffen werden, daß die Ausgänge der jeweiligen Stufen an Eingänge eines internen ODER-Gatters gelegt sind,dessen Ausgangssignal den erwünschten Logikwert gibt.

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Das Aufwärts/Abwärts-Logiksignal U/D wird an einen Eingang eines UND-Gatters 36, an einen Eingang eines UND-Gatters 38 und einen Eingang eines Inverters ^O angelegt. Die Taktimpulse CLK liegen an den jeweiligen Eingängen der UND-Gatter 38 und 1+2. an. Der Voreinstell-lmpuls P/S wird an einen zweiten Eingang des UND-Gatters 36 und an einen Eingang eines UND-Gatters 1+1+ angelegt. Der Ausgang des UND-Gatters 36 ist mit dem Freigabe-Eingang (EN = enable) der Torschaltung 32 und mit dem Eingang eines Inverters l±G verbunden, dessen Ausgang wiederum mit einem zugeordneten Eingang des UND-Gatters 38 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters l+Q istmit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 1+1+ und mit einem zugeordneten Eingang des UND-Gatters 1+2 verbunden. Der Ausgang des UND-Gatters 1+1+ ist mit. dem Freigabe-Eingang der torschaltung 3k und mit dem Eingang eines Inverters Zf8 verbunden, dessen Ausgang wiederum an einem zugeordneten Eingang des UND-Gatters 1+ 2 anliegt. Der Ausgang des Abwärtszählers 26 ist mit jeweiligen Eingängen der UND-Gatter 38 und 1+2 verbunden, deren. Ausgänge mit dem Takteingang (CLK) des Abwärtszählers 26 und mit dem Takt-Eingang des Aufwärts/Abwärtszählers 21+ verbunden sind.

Wenn das Aufwärts/Abwärts-Logiksignal U/D den Wert logisch hat, was einem erfaßten Luft/Treibstoff-Verhältnis kleiner als das stöchiometrische Verhältnis entspricht, bewirkt der sich' ergebende Wert logisch 0 am Ausgang des Inverters 1+0, daß der Ausgang des UND-Gatters 1+2 am Wert logisch 0 gehalten wird, während das Aufwärts/Abwärts-Logiksignal das UND-Gatter 38 freigibt, so daß an dessen Ausgang ein Wert logisch 1 vorhanden ist, wenn die anderen Eingänge ebenfalls auf logisch liegen. Ferner entsteht am Ausgang des UND-Gatters 36 ein Impuls vom Wert logisch 1, wenn der Voreinstell-lmpuls P/S erzeugt wird, wodurch die Torschaltung 32 zum Durchgeben der

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gespeicherten Aufwärtsraten-Steuerzahl von der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 zu den Vorstell-Eingängen des Abwärtszählcrs 26 freigegeben wird; dieser Abwärtszähler 26 ist dann auf die Aufwärtsraten-Steuerzahl eingesteilt.Wenn der Abwärtszähler 26 auf diese Weise eingestellt ist, liegt sein Ausgang auf dem Wert logisch 1, so daß bei der Beendigung des Voreinste11-Impulses P/S und dem sich daraus ergebenden Wert logisch 1 am Ausgang des Inverters Zf6 das UND-Gatter 38 durch die Takt-Impulse so geschaltet wird, daß die Takt-Impulse an die Takteingänge der beiden Zähler 2l\ und 26 weitergegeben werden. Der Abwärtszähler 26 wird durch die Taktimpulse abwärts getaktet, bis der Zählinhalt des Zählers 0 erreicht und sich sein Ausgang auf den Wert logisch 0 ändert, so daß das UND-Gatter 38 gesperrt wird. Folglich ist die Anzahl von Taktimpulsen, die durch das UND-Gatter 38 weitergegeben werden_?gleich der gespeicherten Zahl in der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28, die in den Zähler 26 zur Voreinstellung desselben weitergegeben wurde. Der Aufwärts/Abwärts zähler 2if, der durch den Wert logisch 1 des Aufwärts/Abwärts-Logiksignals U/D in seinen Aufwärtszählmodus versetzt wurde, wird gleichfalls in Aufwärtsrichtung um die gleiche Anzahl von Takt-Impulsen getaktet.

Wenn das Aufwärts/Abwärts-Logiksignal U/D den Wert logisch 0 besitzt, nachdem der Abfrageimpuls S/P vorbei ist, wodurch ein erfaßtes Luft/Brennstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis angezeigt wird, verbleibt der Ausgang des UND-Gatters 38 am Wert logisch 0 und der sich daraus ergebende Wert logisch 1 am Ausgang des Inverters 1+0 gibt das UND-Gatter 1+2 frei, so daß an dessen Ausgang ein Wert logisch erscheint, wenn die anderen Eingänge dieses Gatters den Wert logisch 1 haben. Dazu wird das UND-Gatter k¹+ so geschaltet, daß ein Impuls logisch 1 an dessen Ausgang erscheint, wenn der Voreinstellimpuls P/S erzeugt wird, so daß die Torschal-

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tung 3k die gespeicherte Abwärtsraten-Steuerzahl aus der Abwärtsraten-Steuerschaltung 30 auf die Voreinstelleingänge des Abwärtszählers 26 weitergeben kann, wodurch dieser auf die Abwärtsraten-Steuerzahl voreingestellt ist. Wenn der Abwärtszähler 26 auf diese Weise voreingestellt ist, befindet sich sein Ausgang auf dem Wert logisch 1, so daß nach Beendigung des Voreinstell-Impulses P/S und dem sich daraus ergebenden Wert logisch 1 am Ausgang des Inverters Zf8 das UND-Gatter 42 durch die Takt-Impulse zur Weitergabe von Takt-Impulsen an die Takteingänge der beiden Zähler Zl\. und 26 freigegeben wird. Der Abwärtszähler 26 wird durch die Takt-Impulse abwärts getaktet, bis sein Zählinhalt 0 ist und sich gleichzeitig sein Ausgang auf den Wert logisch 0 begibt, so daß das UND-Gatter 1+2. gesperrt wird. Infolgedessen ist die Anzahl der durch das UND-Gatt.er£f2 weitergegebenen Taktimpulse gleich der gespeicherten Zahl in der Abwärtsraten-Steuerschaltung 30, auf die der Zähler 26 voreingestellt wurde. Der Aufwärts/ Abwärtszähler, der durch den Wert logisch 1 des Aufwärts/ Abwärts-Logiksignals U/D in seinen Abwärtszählmodus gesetzt wurde, wird gleichfalls in Abwärtsrichtung um dieselbe Anzahl von Takten getaktet.

Der beschriebene Schaltkreis wirkt als Integrator, dessen Ausgang durch den Netto-Zählinhalt des Aufwärts/Abwärts Zählers 2.1+ dargestellt wird und dessen bei der Integration wirksame Zeitkonstante durch die gespeicherte Zahl in der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 bestimmt wird, wenn in Aufwärtsrichtung auf ein anliegendes Signal integriert wird, das ein erfaßtes Luft/Treibstoff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Verhältnis darstellt, und dessen bei der Integration wirksame Zeitkonstante durch die gespeicherte Zahl in der Abwärtsraten-Steuerschaltung 30 bestimmt wird, wenn in Abwärtsrichtung auf ein Signal, das ein erfaßtes Luft/Treibstoff-Ver-

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hältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis darstellt, integriert wird. Wie später beschrieben wird, ergibt sich ein Luft/Treibstoff-Verhältnis des dem Motor 2 zugeführten Gemisches, dessen Wert vorn stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis in einem Ausmaß entfernt liegt, das durch die zwei in der Aufwärts- bzw. der Abwärtsraten-Steuerschaltung 28 bzw. 30 gespeicherten Zahlen bestimmt ist.

Der in Binärform vorliegende Netto-Zahlinhalt des Aufwärts/ Abwärts-Zählers 2.1+ wird einem Digital/Analog-'.Vandler 50 weitergegeben, dessen Ausgangsspannung ihrer Größe nach durch den Net to-Zählausgang des Aufwärts/Abwärtszählers 21+ bestimmt wird. Diese Spannung wird entweder direkt oder, wenn erforderlich, durch einen V/andelverstärker einem Steuergerät am Vergaser 3 zugeführt, um das Luft/Treibstoff-Verhältnis so zu regeln, daß bei einem ansteigenden Netto-Zählinhalt des Aufwärts/Abwärtszählers 21+ das Luft/Treibstoff-Verhältnis erhöht und bei einem sinkenden Netto-Zählinhalt des Aufwärts/ Abwärtszählers 2^ das Luft/Brennstoff-Verhältnis vermindert wird. Beispielsweise kann das in der ÜS-PS 3 939 65*t beschriebene Steuergerät unter Zwischenschaltung eines Wandelverstärkers am Ausgang des Digital-Analog-V/andlers 50 verwendet werden.

Der Botrieb der Schaltung nach Fig. 1+ wird im folgenden mit Bezug auf die Spannungs-Zeit-Diagramme der Fig. 5 beschrieben. Die Anfangsbedingung zur Zeit T soll für die Beschreibung wie folgt angenommen werden: Das durch den Vergaser 3 gelieferte Luft/Treibstoff-Verhältnis ist geringer als das stöchiometrische Verhältnis, d.h. es wird ein fettes Luft/Treibstoffgemisch geliefert, so daß die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Sensors 8 größer als die Vergleichsspannung ist, die an dem Schaltkreis 18 anliegt; daraus ergibt sich ein das Luft/Treibstοff-Verhältnis darstellendes logisches Signal A/F

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mit dem Wert logisch 1. Weiter sei angenommen, daß der Q-Ausgang des Flip-Flop 22 den Wert logisch 0 hat und daß der Ausgang des AbwärtsZählers 26 den Digitalwert logisch 0 hat, so daß die Ausgänge der UND-Gatter 38 und /+2 sich ebenfalls am Wert logisch 0 befinden.

Zum Zeitpunkt T₁ wird ein Abfrageimpuls SP erzeugt, um den Ausgang des Sauerstof ^-Sensors 8 abzufragen; dieser Wert ist durch das dem Luft/Treibstoff-Verhältnis entsprechende Signal A/F dargestellt. Während der Dauer des Abfrage-Impulses befinden sich beide Eingänge des UND-Gatters 20 auf dem Wert logisch 1, so daß am Ausgang dieses Gatters ein Impuls logisch 1 erscheint, der das Flip-Flop 22 so taktet, daß das Aufwärts/ Abwärts-Signal U/D auf einen Digital-Wert logisch 1 gesetzt wird, wodurch ein erfaßtes fettes Luft/Brennstoff-Verhältnis dargestellt wird. Der Aufwärts/Abwärts-Zähler 24 wird durch den Wert logisch 1 des Signals U/D in seinen Aufwärtszählmodus eingestellt.

Zum Zeitpunkt T~ wird das Voreinstell-Signal P/S erzeugt, das das UND-Gatter 36 zur Abgabe eines -Impulses logisch T freigibt wodurch wiederum die Torschaltung 32 die gespeicherte Aufwärtsraten-Steuerzahl in der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 an die Voreinstelleingänge des Abwärtszählers 26 durchgeben läßt. Der Zähler 26 ist dann auf die gespeicherte Aufwärtsraten-Steuerzahl eingestellt. Der Ausgang des Abwärtszählers 26 geht auf den Wert digital logisch 1, Nach Beendigung des Voreinstell-Impulses wird der Ausgang des Inverters 46 auf den-Wert logisch 1 gebracht, so daß nun alle Eingänge des UND-Gatters 38 bei anliegendem Takt-Impuls CP auf dem Wert logisch 1 befinden. Folglich entsteht . am Ausgang des UND-Gatters 38 eine Reihe von Takt-Impulsen CP, die an die Takt-Eingänge des Abwärtszählers 26 und des Aufwärts/AbwärtsZählers 24

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-Zk-

weitergegeben werden. Die beiden Zähler Zk und 26 werden synchron getaktet, bis der Abwärtszähler den Zählinhalt O erreicht hat. Dann nimmt sein Ausgang den Wert digital logisch O an und sperrt das UND-Gatter 38. Auf diese V/eise wird der Aufwärts/Abwärtszähler Zk um die gleiche Schrittzahl getaktet, wie die in der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 gespeicherte Zahl beträgt. Der sich ergebende SpannungsauGgang des Digital-Analog-Wandlers 50 ist in Fig. 5 dargestellt; die Spannung wird schrittweise um die Anzahl von Schritten erhöht, die der Anzahl der Takt-Impulse entspricht, um die der Aufwärts-Abwartszähler Zk in Aufwärtsrichtung getaktet wird. Für die Darstellung sei angenommen, daß in der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 die Zahl 5 gespeichert ist, so daß 5 Taktimpulse an den Aufwärts/Abwärtszähler Zk nach dem zum Zeitpunkt Tp beendeten Voreinstell-Impuls P/S abgegeben werden.

Zum Zeitpunkt T^ wird der Rückstell- oder Löschimpuls CL erzeugt, der den Flip-Flop ZZ so zurückstellt, daß die Schaltung sich in dem Zustand befindet, der eine Wiederabfragung des Ausgangswertes des Sauerstoff-Sensors 8 zum Zeiptunkt T, ermöglicht, zu dem wieder ein Abfrageimpuls. SP erzeugt wird. Diese Abfolge wird fortlaufend wiederholt, wobei der den Netto-Zählinhalt des Aufwärts/Abwärtszählers Zk darstellende Ausgang in Gruppen von fünf Schritten während jedes Abfrage-Intervalls zwischen Abfrage-Impulsen erhöht wird. Wie in Fig. 5 zu sehen, wird während jedes Abfrage-Intervalls nach dem fünften Zählschritt der Netto-Zählinhalt des Aufwärts/Abwärtszählers Zk beibehalten bis zum Beginn des nächsten Abfrage-Intervalls.

Während des mit dem Zeitpunkt Tp beginnenden Zähl-Intervalls nimmt der Spannungsausgangswert des Digital-Analog-Wandlers

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50 einen Wert an, der bewirkt, daß das aus dem Vergaser 3 abgegebene Luft/Brennstoff-Gemisch ein dem stöchiometrischen Wert entsprechendes Luft/Brennstο ff-Verhältnis bekommt. Dieser ßpannungswert für die jeweiligen Motorbetriebsbedingungen, bei denen das stöchiometrische Luft/Treibstoff-Gemisch erreicht wird, ist durch die durchgezogene Linie in dem Spannungsdiagramm Fig. 5 dargestellt. Wegen den Verzögerungen des Gecamt-Regelkreises, einschließlich der Durchgangs-Laufzeit zwischen der Einstellung des Vergasers 3 und der Erfassung des sich ergebenden eingestellten Wertes des Luft/ Treibstoff-Verhältnisses durch den Sauerstoff-Sensor 8 wird der übergang des Luft/Treibstoff-Verhältnisses über die stöchiometrische Grenze erst zum Zeitpunkt T₁- erfaßt, der erst um den Ablauf der Verzögerungszeit T₀ später eintritt, als das Durchlaufen des vom Vergaser abgegebenen Luft/Treibstoff-Verhältnisses durch den stöchiometrischen Wert. Zu diesem Zeitpunkt wechselt das das Luft/Treibstοff-Verhältnis darstellende Signal A/F am Ausgang des Komparator-Schaltkreisos 18 auf den Wert digital logisch 0, wodurch dann erst ein erfaßtes Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis angezeigt wird.

Beim Eintreten des nächsten Abfrage-Intervalls, das mit einem Erfassungs-Impuls SP zum Zeitpunkt T/- beginnt, bleibt der Ausgang des Flip-Flop 22 auf dem Wert digital logisch 0, so daß der Aufwärts/Abwärts-Zähler 24 im Abwärtszählmodus bleibt.

Zum Zeitpunkt T„ wird ein Voreinstell-Impuls P/S erzeugt. Dieser erzeugt am Ausgang des UND-Gatters 44 einen Impuls logisch 1, wodurch die Torschaltung 34 die in der Abwärtsraten-Steuerschaltung 30 gespeicherte Abwärtsraten-Steuerzahl an die Voreinstell-Eingänge des Abwärtszählers 26 durchleitot. Dieser ist dann auf die gespeicherte Abwärtsraten-Steuerzahl einge-

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stellt. Der Ausgang des Abwärtszählers nimmt den Y/ert digital logisch 1 an. Zur Darstellung der Erfindung sei angenommen, daß in der Abwärtsraten-Steuerschaltung 38 die Zahl 3 gespeichert ist, die damit auch den Abwärtszähler 26 voreinstellt.

Nach Beendigung des Voreinstell-Impulses P/S nimmt der Ausgang des Inverters 48 den V/ert logisch 1 an, so daß alle Eingänge des UND-Gatters 42 sich bei Anliegen eines Takt-Impulses CP auf dem V/ert logisch 1 befinden. Folglich gibt das UND-Gatter 1+2. eine Reihe von Takt-Impulsen CP ab, die an die Takteingänge des Aufwärts/Abwärtszählers ZL\. und des Abwärtszählers 26 weitergegeben werden. Die beiden Zähler 24 und 26 werden synchron durch die Taktimpulse CP getaktet, bis der Abwärtssähler 26 den V/ert 0 erreicht hat; zu diesem Zeitpunkt geht sein Ausgang auf den V/ert digital logisch 0, sperrt das UND-Gatter 1+1 ¹¹^r¹ verhindert so die Weitergabe weiterer Taktimpulse CP. Auf diese Weise wird derAufwärts/Abwärtszähler 24 um die der in den Abwärtszähler 26 voreingestellten Binärzahl entsprechende Zahl abwärtsgetaktet. Diese Zahl entspricht der in der Abwärtsraten-Stcuorschaltung 30 eingespeicherten Zahl, die mit_ dem V/ert 3 angenommen wurde. Wie in Fig. 5 gezeigt, wird der Spannungszug um drei Stufen schrittweise vermindert infolge der Abwärtszählung des Netto-Zählinhalts im Aufwärts/Abwärtszähler 24, beginnend mit dem Zeitpunkt T₇. Daraufhin werden zu den Zeitpunkten Tg bzw. T„ der Rückstell- oder Lösch-Impuls CL und ein weiterer Abfrage-Impuls erzeugt.

Solange das Ausgangssignal des Sauerstoff-Sensors 8 ein Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis anzeigt, wird der Aufwärts/Abwärtszähler 2.1+

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urn die in der Abwärtsraten-Steuerschaltung 30 gespeicherte Zahl in jedem Abfrage-Intervall abwärtsgetaktet, wobei der Netto-Zählinhalt daraufhin über die restliche Dauer eines Abfrage-Intervalls bis zum Beginn des nächsten Intervalls gehalten wird. Der Vorgang wird solange wiederholt, bis die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers wieder dem Wert gleich ist, der die Abgabe eines Gemisches mit stöchiometrischem Luft/Treibstoff-Verhältnis vom Vergaser 3 ergibt und zusätzlich die Verzögerungszeit T^ abgelaufen ist. Nach dem Ablauf dieser Verzögerungszeit T^ wechselt das Ausgangssignal des Sauerstoff-Sensors 8 wiederum auf den hohen Wert in Reaktion auf die Abnahme des Luft/Treibstoff-Verhältnisses auf einen geringeren als den stöchiometrischen Wert. Damit wird der Ausgang des Komparatorschaltkreises 18 logisch 1. Fach diesem Zeitpunkt wird der Aufwärts/Abwärtszähler 24 wieder um die vorbestimmte Anzahl von Taktimpulsen aufwärtsgetaktet, wobei die vorbestimmte Zahl, wie bereits beschrieben, durch die Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 bestimmt ist.

Diese Betriebsabläufe werden fortlaufend wiederholt, wobei das Luft/Treibstoff-Verhältnis um den stöchiometrischen Wert schwankt, wie es durch den Sauerstoff-Sensor 8 erfaßt wird. Da jedoch die Anzahl von Takt-Impulsen, die der Aufwärts/ Abwärts.zähler 24 erhält, in jedem Abfrageintervall verschieden ist, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist im Vergleich zu dem Zustand, in dem das Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis ist, wird der durchschnittliche Luft/Treibstoff-Verhältniswert von dem stöchiometrischen Luft/Treibstoff-Verhältnis nach Erfassung durch den Sauerstoff-Sensor 8 um einen Betrag abgesetzt, der durch den Unterschied zwischen den vorbestimmten, in den beiden Aufwärts- bzw. Abwärtsraten-Steuerschaltungen 28 bzw. 30 gespeicherten Zahlen bestimmt ist. ■

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Bei der beschriebenen Ausführung wird das sich aus den gespeicherten Zahlen 5 bzw. 3 ergebende durchschnittliche Luft/ Brennstoff-Verhältnis durch die gestrichelte Linie in dem Spannungs-Zeitdiagramm in Fig. 5 dargestellt; das durchschnittliche Luft/Treibstoff-Verhältnis ist dabei größer als das stöchiometrische Verhältnis. Durch Beeinflussung der Differenz der beiden Voreinstellzahlen für den Abwärtszähler 2.6 kann das Luft/Treibstoff-Verhältnis auf jeden erforderlichen Wert eingestellt werden. Beispielsweise kann durch Auswechseln der Beispielszahlen in den Aufwärts- und Abwärtsraten-Steuerschal tungon 28 bzw. 30 ein Luft/Treibstoff-Verhältnis eingestellt werden, das geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist und bei Gleichheit der beiden Zahlen kann ein dem stöchiometrischen Verhältnis entsprechendes durchschnittliches Luft/Treibstoff-Verhältnis erreicht werden.

Zusammengefaßt kann gesagt werden, daß der Aufwärts/Abwärtszähler ZL\. so beeinflußt wird, daß er als ein Integrator mit einer ersten Zeitkonstante wirkt, der eine gewisse vorbestimmte Durchschnitts-Zuwachsrate ergibt, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist und die durch die in der Aufwärtsraten-Steuerschaltung 28 gespeicherte Binärzahl bestimmt wird und der eine zweite die Änderungsrate im Zähler bestimmende Zeitkonstante besitzt, wenn das Ausgangssignal des Sauerstoff-Sensors ein Luft/ Treibstoff-Verhältnis anzeigt, das größer als das stöchiometrische Verhältnis ist, wobei diese zweite Konstante durch die in der Abwärtsraten-Steuerschaltung 30 gespeicherte Binärzahl bestimmt wird. Durch eine Auswahl dieser Zahlen oder durch Änderung der gespeicherten Binärzahlen in dynamischer V/eise in Abhängigkeit von bestimmten Fahrzeugparametern kann der Abstand des durchschnittlichen Luft/Treibstoff-Verhältnisses von dem Wert des Luft/Treibstoff-Verhältnisses, bei dem

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der Sensor den Spannungswechsel ergibt, beeinflußt werden. Dies wird durch eine Digital-Sehaltung erreicht, die keine varia.ble Frequenzquelle erforderlich macht, sondern Signale mit konstanter Frequenz in einer sehr einfachen und wirtschaftlichen Steuerschaltung verwendet.

Das dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel zeigt die grundsätzlichen erfindungsgemäßen Anordnungen; dem Fachmann auf diesem Gebiet sind vorteilhafte Weiterentwicklungen und Abwandlungen im Rahmen der Erfindungsmaßnahmen leicht ersichtlich.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche Iy Treibstoffregelsystem zur Regelung des Luft/Treibstoffverhältnisses eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft/Treibstoffgemisches mit einer auf die Zusammensetzung des Abgases des Verbrennungsmotors ansprechenden Einrichtung, die ein Luft/ Treibstoffverhältnis-Signal erzeugt, das abrupt zwischen er-' sten und zweiten Spannungswerten in Übereinstimmung mit der Beziehung des Luft/Treibstoffverhältnisses in bezug auf ein stöchiometrisches Verhältnis wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Aufwärts-Abwärts-Digitalzähler (24) mit wählbaren Aufwärts- und Abwärtszählmoden vorgesehen ist, daß eine Einrichtung (12) vorgesehen ist, die Taktimpulse mit im wesentlichen konstanter Frequenz erzeugt, daß eine Einrichtung (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) vorgesehen ist, die auf die Spannungswerte des Luft-Treibstoff-Verhältnis-Signals reagiert und während Abfrageintervallen mit vorbestimmtem Zeitabstand 886/0920 MANlTZ · FINSTERWALD · HEYN · MORGAN 8000 MÜNCHEN 22 · ROBERT-KOCH-STRASSE 1 ■ TEL. (089) 2242 11 ■ TELEX 05-29672 PATMF ORIGINAL INSPECTED -Z-

1. eine Freigabe des Aufwärts-Abwärts-Zählers (2/f) zur Zählung einer vorbestimmten ersten Zahl von Taktimpulsen in einer seiner Zählmoden und eine Aufrechterhaltung des Nettozählinhaltes bis zum nächsten Abfrageintervall bewirkt, wenn das Luft/Treibstοff-Verhältnissignal einen seiner Spannungswerte besitzt und

2. eine Freigabe des Aufwärts-Abwärts-Zählers zur Zählung einer vorbestimmten zweiten Zahl von Taktimpulsen in seinem anderen Zählmodus und ein Aufrechterhalten des Nettozählinhaltes bis zum nächsten Abfrageintervall bewirkt, wenn das Luft/TreibstoffVerhältnissignal den anderen Spannungswert besitzt und daß eine Einrichtung (3, 50) vorgesehen ist, die eine Änderung des Luft/Treibstoff-Verhältnisses in Übereinstimmung mit dem Nettozählinhalt des Aufwärts-Abwärts-Zählers bewirkt, wobei das Luft/Treibstoff-Verhältnis durch die letzterwähnte Einrichtung (3, 50) auf einen Wert eingeregelt wird, der vom stöchiometrischen Wert um einen durch die erste und zweite Zahl von Taktimpulsen bestimmten Abstand entfernt liegt.

2. Treibstoffregelsystem nach Anspruch 1 zur Regelung des Mischungsverhältnisses eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft/Treibstoffgemisches, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpuls-Erzeugungseinrichtung (12) eine Logik-Schaltung (1if, 16) enthält, die drei getrennte Reihen von Steuerimpulsen (SP, P/S, CL) erzeugt und daß die auf die Spannungswerte des Luft/Treibstoffverhältnis-Signals reagierende /exnen ersten mit der Einrichtung (8) zur Erzeugung des Luft/ Brennstoff-Verhältnis-Signals verbundenen logischen Schaltkreis (20, 2.2.) enthält, der sowohl auf das Luft/Brennstoff-Verhältnis-Signal als auch auf eine der Reihen von Steuerimpulsen (SP) zur Erzeugung eines Aufwärts-Abwärts-Logik-Signals (U/D)reagiert, wobei dieses Logik-Signal sowohl zur

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Auswahl des Zählmodus des Aufwärts-Abwärts-Digitalzählers (24) als auch in Verbindung mit den Taktimpulsen (CLK) und einer weiteren Sirrnalreihe (P/S) der Reihe von Steuerimpulsen zur Regelung der Wirksamkeit einer zweiten logischen Schaltung (26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48) benutzt wird, wobei diese zweite logische Schaltung den Aufwärts-Abwärts*- Digitalzähler (24) während jedes Zeitraums zwischen aufeinanderfolgenden Steuerimpulsen aus der einen Reihe von Steuerimpulsen freigibt, oder sperrt.

3. Treibstoffregelsystem zur Regelung des Mischungsverhältnisses eines einem Verbrennungsmotor zugeführten Luft/Treibstoffgemisches auf einen vom stöchiometrischen Wert um einen vorgeschriebenen Abstand abliegenden Durchschnittswert, mit einer Steuereinrichtung für das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Gemisches und mit einem Abgassensor, der auf die Abgasabgabe des Verbrennungsmotors reagiert und ein Signal erzeugt, das im wesentlichen bei dem stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis rasch wechselt, um das Luft/Treibstoff-Verhältnis des dem Motor zugeführten Luft/Treibstoffgemisches anzuzeigen, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine auf das Signal des Abgassensors reagierende Einrichtung (20, 22) vorgesehen ist, die die Erzeugung eines in zwei Zuständen bstehenden Signals bewirkt, dessen erster Zustand eintritt, wenn das Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis ist und dessen zweiter Zustand eintritt, wenn das Luft/Treibstοff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist, daß ein Aufwärts-Abwärts-Digitalzähler (24) mit auswählbarem Aufwärts- und Abwärts-Zählmodus vorgesehen ist, der eingegebene Takt-Impulse (CLK) in Übereinstimmung mit dem Zählmodus zu dem in ihm enthaltenen Zählinhalt zuzählt oder von diesem abzieht, daß ein zweiter Digitalzähler (26) vorgesehen ist, der ihm zugeführte Takt-

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Impulse (CLK) zählt, daß eine Einrichtung (12) vorgesehen ist, die Taktimpulse mit im wesentlichen konstanter Frequenz erzeugt, daß eine Einrichtung (26, 28, 30, 32., 34, 36, 38, 40, 42, 44j 46, 48) vorgesehen ist, die in wiederholter und zeitlich abgestimmter Reihenfolge
A eine Einstellung des Aufwärts-Abwärtszählers (24) in

eine seiner Zählmoden bewirkt, wenn das in zwei Zuständen auftretende Signal in seinem ersten Zustand ist und in den anderen Zählmodus, wenn das Signal in seinem zweiten Zustand ist,
B eine Voreinstellung eines ersten Referenzzählinhaltes

in dem zweiten Zähler (26) bewirkt, wenn das in zwei Zuständen auftretende Signal in seinem ersten Zustand ist und ein Voreinstellen eines zweiten Referenzzählinhaltes in dem zweiten Zähler bewirkt, wenn das in zwei Zuständen auftretende Signal in seinem zweiten Zustand ist, und C ein übergeben der Taktimpulse (CLK) auf den Aufwärts-

Abwärtszähler (24) und den zweiten Zähler (26) bewirkt, bis der zweite Zähler zu einer vorbestimmten Zahl hin getaktet ist, wobei die Reihenfolge mit konstanter Frequenz wiederholt wird,

daß die Durchschnittswechselrate des Zählinhaltes des Aufwärts-Abwärtszählers (24) während des Ablaufes der wiederholten und zeitlich abgestimmten Folge einen ersten, durch den Wert des ersten Referenzzählinhaltes bestimmten Wert hat, wenn das in zwei Zuständen auftretende Signal in seinem ersten Zustand ist, der ein größeres Luft/Treibstoff-Verhältnis als das stöchiometrische Verhältnis darstellt und einen zweiten durch den Wert des zweiten Referenzzählinhaltes bestimmten Wert besitzt, wenn das in zwei Zuständen auftretende Signal sich in seinem zweiten Zustand befindet, der ein Luft/Treibstοff-Verhältnis anzeigt, das geringer ist als das stöchiometrische Verhältnis und daß eine Einrichtung (50)

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vorgesehen ist, die ein Stellen der das Luft/Treibstoff-Verhältnis des Gemisches steuernden Einrichtung in Übereinstimmung mit dem Zählinhalt des Aufwärts-Abwärts-Zählers (2Zf) bewirkt, wobei das Luft/Treibstoff .-Verhältnis des dem Motor zugeführten Luft/Treibstoff-Gemisches mit einer Durchschnittsrate bei sich änderndem Zählinhalt des Aufwärts-Abwärts-Zählers (2/f) vermindert wird, wenn das in zwei Zuständen auftretende Signal im zweiten Zustand ist, der ein Luft/ Treibstoff-Verhältnis darstellt, das geringer als das stöchiometrische Verhältnis ist und mit einer anderen Durchschnittsrate mit sich änderndem Zählinhalt des Aufwärts-Abwärts-Zählers (2£|.) vergrößert wird, wenn das in zwei Zuständen auftretende· Signal sich in seinem ersten Zustand befindet, der ein Luft/Treibstoff-Verhältnis größer als das stöchiometrische Verhältnis anzeigt, so daß ein durchschnittliches Luft/ Treibstoff-Verhältnis geschaffen wird, das vorn stöchiometrischen Verhältniswert abgelegen ist, wobei die ersten und zweiten Referenzzählinhalte sich voneinander um einen durch den erforderlichen Unterschied des Luft/Treibstoff-Verhältnisses gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis bestimmten Betrag unterscheiden.

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