DE2854905C2

DE2854905C2 - Einrichtung zur Überwachung der Betriebsbereitschaft einer Abgassonde

Info

Publication number: DE2854905C2
Application number: DE2854905A
Authority: DE
Inventors: Akio Yokohama Hosaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1977-12-21
Filing date: 1978-12-19
Publication date: 1984-05-17
Also published as: AU4263678A; DE2854905A1; US4214563A; JPS5486025A; AU511342B2; JPS6118666B2; CA1114475A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung der

to im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einer solchen, aus der DE-OS 26 23 018 bekannten Einrichtung vergleicht der Vergleicher des Detektors die am Ausgang der Abgassonde infolge des ihr zugeführten Stromes auftretende Spannung mit einer

>5 konstanten Bezugsspannung, die den stöchiometrischen Wert des Luft/Kraftstoffverhältnisses angibt Der Vergleicher ist dabei als ein Operationsverstärker ausgebildet, der an seinem einen Eingang die Spannung am Ausgang der Abgassonde nach ihrer Integration in Form einer Gleichspannung erhält Am Ausgang des Operationsverstärkers wird der der Abgassonde zuzuführende Strom nach Maßgabe des Vergieichsergebnisses erzeugt so daß die Abgassonde auch in ihrem Übergangsbetriebsbereich unterhalb ihrer normalen Betriebstemperatur, jedoch oberhalb einer bestimmten Grenztemperatur, bei der sich ihre innere Impedanz bereits bei einer Änderung des Luft/Kraftstoffverhähnisses deutlich ändert, für eine reiche oder magere Mischung sich deutlich voneinander unterscheidende Kennlinienzweige zeigt Dadurch kann auch in diesem Übergangsbereich mit einer konstanten Bezugsspannung gearbeitet werden. Auch in diesem Bereich arbeitet daher die Steuerung für das Luft/Kraftstoffverhältnis mit geschlossener Regelschleife. Der der Abgassonde zu diesem Zweck zugeführte Strom ändert sich dabei mit der augenblicklichen inneren Impedanz der Abgassonde, also auch in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Temperatur.
Aus der DE-OS 26 23 113 ist eine eine Abgassonde benutzende Steuerung für das Luit/Kraftstoffverhälmis bekannt, bei der ebenfalls das Ausgangssignal in einem Übergangsbereich der Abgassonde unterhalb ihrer normalen Betriebstemperatur, jedoch oberhalb einer eine deutliche Änderung ihrer inneren Impedanz zeigenden Grcn/.lcmpcralur, wenn sie Abgasen unterschiedlichen Luft/Kraftstoffverhältnisses ausgesetzt wird, zur Regelung mit geschlossener Regelschleife benutzt wird. Während dieses Übergangsbereiches, wird die mit der Ausgangsspannuig der Abgassonde zu vergleichende

so Bezugsspannung derart geändert, daß auch dann noch zwischen einer reichen oder mageren Mischung unterschieden werden kann, wenn die innere Impedanz der Abgassonde einen noch relativ hohen Wert zeigt Mit der DE-OS 27 58 273 wurde eine Temperaturerfassungs-Einrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine in einer Betriebsweise mit offener Regelschleife vorgesehlagen, wenn die Temperatur der Abgassonde unterhalb der normalen Betriebstemperatur liegt. Diese Einrichtung weist eine Stromquelle zum Zuführen eines Gleichstromes an die Abgassondc auf, um ein Spannungssigna! zu erzeugen. Da die innere Impedanz der Abgassonde sich als Umkehrfunktion zu der Temperatur ändert, gibt die so erzeugte Spannung die Temperatur des Abgasfühler an. Die Abgassonde cibi zeugt jedoch auch ein von dem Lufi/Kr.iftstoffverhältnis abhängiges Spamiiingssignnl. das einen Spannungspegcl hat, der dem Vorliegen oder !-"chlen eines bestimmten Bestandteils der Abgase entspricht, selbst

wenn die Temperatur niedrig ist. und dieses Spannungssignul wird dem in Abhängigkeit von dem ziigefilhrten Strom erzeugten Signal überlagert.

Diese "zusammengefaßte Spannung gibt duher keine genaue Wiedergabe der Temperatur der Abgassonde an. Ms wird /_ B. angenommen, daß der zugeführte Strom ein Mikroampere und der /iisummcnKcfüßlc S|>iiiiiuiii(-:s|ic{!cl I.j Voll liclfiigl. Wenn die vom l.tifl/ Krafistoffverhältnis abhängige Spannungskomponente bei 0 Volt liegt, was einer mageren Mischung entspricht, so ist die innere Impedanz der Abgassonde 13 Megaohm, was einer Temperatur von etwa 320° C entspricht. Liegt eine solche Spannungskomponente bei 03 Volt für eine fette Mischung, so liegt die innere Impedanz bei 500 Kiloohm, was einer Temperatur von etwa 400° C entspricht Es ergibt sieb also eine Differenz von 80°C für die gleiche Ausgangsspannung. Wenn das Fahrzeug bei niedriger Geschwindigkeit fährt, ist die Größe des Temperaturanstieg gewöhnlich sehr niedrig. Versuche zeigen, daß bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 20 Stundenkilometern auf einer ebenen Straße die Abgassonde etwa 10 Minuten braucht, um ihre Temperatur von 320°C auf 400°C anzuheben, während sie bei Leerlaufbedingungen 20 Minuten für den gleichen Temperaturanstieg benötigt Die Wiederaufnahme des Betriebs mit geschlossener Regelschleife wird daher um eine Zeitdauer von 10 bis 20 Minuten verzögert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so weiterzubilden, daß die Betriebsbereitschaft der Abgassonde unabhängig von dem jeweils vorliegenden Luft/Kraftstoffverhältnis, mit dem die Brennkraftmaschine betrieben wird, mit hoher Genauigkeit zuverlässig zu erkennen ist

Bei einer Einrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Stromquelle zum Zuführen des Stromes hat vorzugsweise einen hohen Impedanzwert gegenüber der inneren Impedanz der Abgassonde, so daß die Amplitude des sich periodisch ändernden Stromes unabhängig von Änderungen der inneren Impedanz der Abgassonde im wesentlichen konstant bleibt. Der an die Abgassonde gegebene Strom erzeugt eine Spannung, die ein Produkt des Stroms und der inneren Impedanz der Abgassonde ist Der sich periodisch ändernde Strom kann irgendeine alternierende Sinussignalform, bipolare Impulse, eine Dreieck- oder Sägezahn-Signalform oder unipolare Impulse haben, solange die Amplitude konstant ibt und die Wiederholungsfrequenz einen bestimmten Wert hat. Ein Detektor ist vorgesehen, um die Amplitude der sich periodisch ändernden Komponente des Ausgangssignals der Abgassonde zu erfassen. Im einzelnen weist der Detektor Maximal- und Minimal-Spitzendetektoren und einen Differenzverstärker auf, der Ausgangssignale von den Spitzendetektoren erhält, um ein Differenzsignal zu erzeugen, wodurch die von dem Luft/Kraftstoffverhältnis abhängige Spannungskomponente beseitigt wird. Das Äusgangssignal von dem Detektor wird mit einem Bezugspegel verglichen, der der Betriebstemperatur des Abgasfühler entspricht, und wenn das Signal sich oberhalb des Bezugspegels befindet, wird ein Abschalt-Befehlssignal erzeugt, das angibt, daß die Temperatur der Abgassondi unterhalb der Betrit Jstemperatur liegt. Vorzugsweise wird der zugeführte Strom hinsichtlich seiner Periode mit der Drehzahl der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine synchronisiert, so daß das Ausgangs-signal der Abgassonde immer einer bestimmten festgestellten Betriebsbedingung entspricht, wodurch Faktoren beseitigt sind, die die Temperaiurcrfassung ungünstig beeinflussen könnten.

Aii.sffihningshei.spiflL· der l-'rfiiultiuK werden anluiiul der /ck'hiiiiM}-: crliUiierl. Im ein/einen /ν\μ{

F i g. 1 ein Blockschallbild einer crfindungsgemäßen

to Einrichtung in Verbindung mit einer geschlossenen Regelschleife für das Luft/Kraftstoffverhältnis,

F i g. 2 bis 4 Ausführungsbeispiele der Stromquelle für den sich mit der Zeit ändernden Strom in F i g. 1,

F i g. 5 und 6 Ausführungsbeispiele des Detektors der Fig. 1,

F i g. 7 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der F i g. 6,

Fig.8 ein modifiziertes Austuhrungsbeispiel der Fig. 6,

F i g. Sr ein weiteres Ausführungsbeispiel des Detektors der F ig. 1,

Fig. 10 eine Verzögerungsschaltur.^ zum Verzögern der Zuführung eines Abschaltsignals an die in F i g. 1 gezeigte geschlossene Regelschleife und

F i g. 11 eine Abwandlung der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung, die die Merkmale der F i g. 10 enthält

In F i g. 1 ist ein Steuersystem für das Kraftstoff-Mischungsverhältnis mit geschlossener Regelschleife schematisch dargestellt Das Mischungs-Steuersystem weist eine Abgassonde (Abgasfühler) 11, wie einen Zirkon-Sauerstoff-Fühler auf, der in der Abgasleitung der Brennkraftmaschine 10 stromauf von einem katalytischen Umformer 12 angeordnet ist Das Ausgangssignal der Abgassonde wird über einen Pufferverstärker 13 mit einer Verstärkung von 1 an einen Differenzverstärker 14 zum Vergleich mit einer Bezugsspannung von einer Bezugspegelquelle 18 gegeben, die ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt, das gewöhnlich einem Wert nahe dem stöchiomeirischen Punkt entspricht. Das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker 14 ist ein die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, das der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, von dem stöchiometrischen Verhältnis sngebendes Signal. Dieses Abwcichungssignal wird an eine Steuerung 15, wie Proportional- und/oder Integidi-Stcuerung, gegeben, die die Amplitude des Abweichungssignals nach Maßgabe von bestimmten Steuereigenschaften modifiziert, um ein verzögertes Ansprechen der geschlossenen Regelschleife so klein wie möglich zu machen und auch den Durchschnittsfehler des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so klein wie möglich zu machen. Das Korrektursignal von der Steuerung 15 wird an eine Luft-Kraftstoff-Zufiihreinrichtung 16 gegeben, wie einen elektronischen Vergaser oder eine elektronische Kraftstoffeinspritzung.

Eine Stromquelle 20 für einen sich mit der Zeit ändernden Strom ist vorgesehen, um einen Strom, der sich periodisch zwischen zwei konstanten Werten ändert, an die Abgassondi. 11 zu geben, um ein entsprechendes Spannungssignal über seiner inneren Impedanz zu erzeugen. Da die Abgassonde Ii ihr eigenes Spannungssignal in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Abgase erzeugt, ist die zusammengefaßte Spannung V der Abgassonde Zi + e, wobei Z die innere Impedanz der Abgassonde, / der sich mit der Zeit ändernde Strom von der Stromquelle 20 und c die in Abhängigkeit von den Umgcbungsbedingungen des Abgasfühlers erzeugte Spannungskomponente sind. Wie dieses später be-

schrieben wird, hat die Stromquelle 20 eine hohe innere Impedanz verglichen mit der inneren Impedanz der Abgassonde, so daß die Amplitude des Stroms r unabhängig von Änderungen der inneren Impedanz Z im wesentlichen konstant bleibt. Der Pufferverstärker 13 mit einer Verstärkung von 1 dient zum Isolieren der Abgassonde 11 von den mit ihm verbundenen Schaltungen, die das Ausgangssignal der Abgassonde verarbeiten. Die Spannung am Ausgang des Pufferverstärkers 13 ist daher eine Wiedergabe des Signals des Abgasfühlers mit einer Spannungsänderung von V.

Ein Detektor 21 für das sich mit der Zeit ändernde Signal ist mit dem Ausgang des Pufferverstärkers 13 verbunden, um die Spannungskomponente zu erfassen, die nach Maßgabe des Stroms / in der Abgassonde U erzeugt wird. Wie dieses später beschrieben wird, erzeugt der Detektor 21 eine die Amplitude der Spannungskomponente Zi angebende Spannung und gibt diese an einen Vergleicher 22. wo sie mit einer Bezugsspannung verglichen wird, die von einer Bezugspegelquelle 23 zugeführt wird. Die Bezugsspannung entspricht der Betriebstemperatur der Abgassonde 11. Da die Spannungskomponente Zi umgekehrt proportional der Temperatur der Abgassonde 11 ist, ist das Ausgnngssignal von dem Detektor 21 höher als der Bezugspegel, wenn die Abgassondentcmpcraiur niedriger als die Betriebstemperatur ist. Das Ausgangssignal vom Vergleicher 22 ist daher eine Anzeige, daß die Temperatur der Abgassonde U unterhalb der Betriebstemperatur liegt. Das Ausgangssignal des Vergleichers wird als ein Signal zum Abschalten der Steuerung 15 benutzt, so daß bei Betriebsbedingungen mit niedriger Temperatur das Steuersystem mit offener Regelschleife betrieben wird.

Einzelheiten der Stromquelle 20 sind in den F i g. 2 bis 4 gezeigt. Wie in F i g. 2 gezeigt ist, weist die Stromquelle 20 einen Wechselstrom- oder Impulsgenerator 30 mit einer bestimmten Frequenz und eine Konstantstromquelle 31 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel durch einen Widerstand 32 dargestellt ist, der einen hohen Widerstand verglichen mit der maximalen Impedanz der Abgassonde 11 hat, so daß die Amplitude des einzuführenden Stroms im wesentlichen konstant unabhängig von den Impedanzänderungen der Abgassonde bleibt.

Andererseits kann die Konstantstromquelle 31 aus einem Transistor 34 und einem Widerstand 33 gebildet sein, der mit einer Gleichspannungsquelle 35 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors mit der Abgassonde 11 verbunden ist, wie dieses in F i g. 3 gezeigt ist. Da der Transistor als mit einer unendlichen inneren Impedanz versehen betrachtet werden kann, dient der Transistor 34 als ein Stromgenerator, der Strom an die Abgassonde 11 in Abhängigkeit von einem Signal gibt, das von dem Wechselstrom- oder Impulsgenerator 30 an seine Basis gegeben wird, wobei der Strom einen Wert hat, der unabhängig von Änderungen der inneren Impedanz der Abgassonde konstant ist

Andererseits weist die Konstantstromquelle 31 zwei Operationsverstärker 36 und 37 und eine in F i g. 4 gezeigte Rückkopplungsschaltung auf. Der Operationsverstärker 36 hai einen unendlichen Verstärkungsfaktor und (.τ/eiigi seine Aiisgmigsspannung über einem WidcrMiinil J8 in Abhängigkeit vwn einem Kitigiuigssignal an dem nichiinverlierenden F.ingungsanschliiU von dem Wechselstrom- <xler Impulsgenerator 30. Der Operationsverstärker Ώ spricht auf die Spannung über dein Widerstand 38 an. um ein Rückkopplungssteuersignal für den invertierenden Eingang des Verstärkers 36 derart zu erzeugen, daß die Spannung über dem Widerstand 38 auf der Spannung an dem nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 36 gehalten wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel hat jeder der Widerstände 39 bis 41 einen gleichen Widerstandswert, der sehr viel größer als der des Widerstandes 38 ist.

Einzelheiten des Detektors 21 für das sich mit der Zeit ändernde Signal sind in den F i g. 5 und 6 gezeigt. Der in

ίο F i g. 5 gezeigte Detektor 21 weist einen Maximal-Spitzendetektor 50 und einen Minimal-Spitzendetektor 51 auf, deren Eingangsanschlüsse zusammen mit dem Ausgang des Pufferverstärkers 13 und deren Ausgangsanschlüsse jeweils mit Eingangsanschlüssen eines Diffe- renzverstärkers 52 verbunden sind, dessen Ausgangsanschluß mit dem Eingang des Vergleichers 22 verbunden ist Da die von dem Abgasfühler 11 erzeugte Spannung V sich zwischen einem maximalen Spannungspegel, der Zi,„*\ + e entspricht, und einen minimalen Spannungs pegel ändert, der Zimn + e entspricht, ist das Ausgangs signal von dem Differenzverstärker 52 eine Spannung, die einen Wert von Z/_nu» — Zimm hat. Die Spannungskomponcntc c wird daher beseitigt und das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker 52 gibt nur die Am- pliiudc der Spannungskomponente an, die genau eine Umkehrfunktion der Temperatur der Abgassondc ist.

Gemäß Fig.6 weist der Detektor 21 ein Paar von Abt3"t- und Haltcschalhingcn 54 und 55 auf. deren Eingangsanschlüsse zusammen mit dem Ausgang des Puf-

jo fcrverstärkers 13 und deren Ausgangsanschlüsse jeweils mit den Eingangsanschlüssen des Differenzverstärkers 52 verbunden sind. Abtastimpulse 58 und 59, die in den F i g. 7b und 7c gezeigt sind, werden in einer Abtastschaltung 56 in Abhängigkeit von Eingangsansteuerim- pulsen 60 erzeugt, die in F i g. 7a gezeigt sind und von einem Impulsgenerator 57 zugeführt werden. Die Abtastschaltung 56 kann im wesentlichen ein Paar von monostabilcn Muitivibratoren enthalten, inn Zeiiverzögerungen in Abhängigkeit von den Vorder- oder Rück- flanken der Ansteuerimpulse zu erzeugen sowie ein weiteres Paar von monostabilen Muitivibratoren, die jeweils mit den monostabilen Muitivibratoren des ersten Paars verbunden sind, um einen Abtastimpuls in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von dem zuge ordneten monostabilen Multivibrator zu erzeugen. Der Impulsgenerator 57 ist mit dem Impulsgenerator 30 synchronisiert oder kann fortgelassen sein, wenn die Impulse von diesem unmittelbar an die Abtastschaltung 56 wie auch an die Abgassonde gegeben werden. Die Ab tastimpulse 58 treten während eines hohen Pegels des zugeführten Stromimpulses auf, während Abi' jtimpulse 59 während eines niedrigen Pegels des zugeführten Impulses auftreten. Die Abtast-Halte-Schaltung 54 wird in Abhängigkeit von dem Abtastimpuis 58 angesteuert, um den maximalen Wert der Spannungskomponente Zi abzutasten und zu halten, und die Abtast-Halte-Schaltung 55 wird in Abhängigkeit von dem Abtastimpuls 59 angesteuert um den niedrigen Spannungspegel Zi zu erfassen.

to Da die Menge der Abgase von der Brennkraftmaschine 10 sich im wesentlichen in Abhängigkeit von der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine oder tier Drehzahl ändern, so daß sieh clic Teiiipeniiiir der Abgassoiidi- riilsprci-lieiid iiiiilt-rl. ist es erwüiisi-iil. <laü

hi die Abiasliiitervalle mil den Umdrehungen der liri-iiii· kraftmaschine synchronisiert oder auf diese bc/ogen sind. 7m diesem Zweck weist die in I-ig.8 gezeigte Schaltung einen Drchzahl-Impulsgcneratnr 61 auf. der

im wesentlichen einen Drehzahlfühler uinfiiüi. der ein Frequenzsign.il erzeugt, das der Drehzahl proportional ist. sowie eine Inipulsforinerschalliing iimfuLli. Die sich auf die Drehzahl beziehenden Impulse werden an eine durch η teilende Teilerschaltung 62 gegeben, wodurch das Signal hinsichtlich seiner Frequenz uiiterieilt wird, um eine Impulsfolge niedriger Frequenz zu erzeugen, die ν nerseils an die Abgassimde ti Ober eine Konsianistroiiiquclle 63 und andcrerseil.s an eine Ablaslschaltung 64 gegeben wird, die monostabile Multivibratoren 65 und 66 umfaßt, die in Reihe geschaltet sind, um einen Abtastimpuls zu erzeugen, der während des hohen Spannungspegels des Ausgangssignals von der Frequenzteilerschaltung 62 auftritt und an die Abtast-Halle-Schaltung 54 gegeben wird. Ein weiterer Abtastimpuls, der während des niedrigen Spannungspegels des Ausgangssignals des Frequenzteilers auftritt, wird von in Reihe geschalteten monostabilen Multivibratoren 67 imd fiÄ enreiigl und an Hip AhtaU-Haltp-SchalU'"⁰ 55 gegeben. Dieses Signal von dem Differenzverstärker 52 gibt daher die Wechselstromkomponente Zi an, die in zeillicher Beziehung mit den gleichen Umgebungsbedingungen der Abgassonde erzeugt wird und daher gegenüber Änderungen in den Abgasemissionen und dem Mischungsverhältnis unempfindlich ist.

Ein weiteres alternatives Ausführungsbeispiel des Detektors 21 für das sich mit der Zeit ändernde Signal ist in F i g. 9 gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel eignet sich, wenn der einzuführende Strom von dem Impulsgenerator 30 ein alternierender Strom oder ein bipolar pürierender Strom ist, d.h. der zuzuführende Strom keine Gleichstromkomponente hat. Das Ausgangssignal von dem Pufferverstärker 13 wird an ein Hochpaßfilter 70 gegeben, das einen Entkupplungskondensator 71 für die Gleichspannung und einen Widerstand 72 aufweist, wobei der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 71 und dem Widerstand 72 über einen Pufferverstärker 74 mit einer Glättungsschaltung 73 verbunden ist, die von einem Kondensator 75 und einem Widerstand 76 gebildet ist, die parallel zueinander zwischen den Ausgang des Pufferverstärkers 74 und Erde geschaltet sind. Das Hochpaßfilter 70 überträgt Wechselströme oberhalb einer Grenzfrequenz, die der Frequenz des einzuführenden Stroms entspricht. Die Spannung über der Glättungsschaltung 73 gibt daher die Amplitude der alternierenden Spannungskomponente Zi an und wird an den Vergleicher 22 zum Vergleich mit der Bezugsspannung von der Quelle 23 gegeben.

Da der Zweck der Zuführung des sich mit der Zeit ändernden Stromes an die Abgassonde 11 die Erfassung ihrer inneren Impedanz und damit der Temperatur der Abgassonde ist, um das Steuersystem in einer Betriebsweise mit offener Regelschleife zu betreiben, ist die Zuführung dieses Stromes an die Abgassonde während der Betriebsweise mit geschlossener Regelschleife unerwünscht Zu diesem Zweck wird das Abschaltsignal von dem Vergieicher 22 mit Hilfe eines Inverters 80 in seiner Polarität invertiert und an die Stromquelle 20 für den sich mit der Zeit ändernden Strom gegeben, um den Strom während der Betriebsweise mit geschlossener Regelschleife zu unterbrechen; vgl. F i g. 1. Im einzelnen wird dieses Abschaltsignal über eine Diode 8t, Fig.3, an die Basis des Transistors 34 gegeben, um diesen zu sperren.

Wegen der Übergangsinstabilität der Abgassonde, die unmittelbar nach dem Sperren des zuzuführenden Stroms auftritt, soll das Mischungs-Steuersystem vorzugsweise warten, bis die Abgassonde ihre normalen Betriebsbedingungen wieder annimmt, /u diesem Zweck wird das Abschalisiignal von dem Vergieicher 22 an eine Ver/.ögurungsschaltung 87 gegeben, die in Fig. 10 gezeigt isi. Diese Vcr/ögcrtingsschaltung weist

Ί einen Integrator auf. der einen Widerstand 8Λ und einen Kondensator 84 umfaßt, sowie einen Vergieicher 85. dessen einer EingangsanschliiU mit dem Verbindung¹;· piinkl zwischen dem Widerstund 83 und dem Kondensator 84 verbunden ist. um einen Vergleich mit einer Be- zugsspannung durchzuführen, die von einer Bezugsspannungsquelle 86 zugeführt wird. Die Spannung über dem Kondensator 84 steigt exponentiell an und wenn der Bezugspegel erreicht ist, erzeugt der Vergleicher 85 ein Ausgangssignal, das an die Steuerung 15 als ein Ab schalt-Befehlssignal für diese gegeben wird.

Eine andere Maßnahme zum Beseitigen der Übergangsinstabilität der Abgassonde 11 ist in Fig. Il gezeigt, bei der während des Verzögerungsintervalls der Ver7ft«rerun«jv>chaltiing 1)7 dnx Steuersignal von Her Steuerung 15 auf einen Wert eingestellt wird, der zur Wiederaufnahme des Betriebs mit geschlossener Regelschleife unabhängig von dem Ausgangssignal der Abgassonde geeignet ist. Das Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung 87 wird an einen invertierten Eingang eines UND-Gliedes 88 gegeben, das an seinem anderen Eingang ein Signal erhält, das von dem Vergleicher 22 erzeugt wird, so daß das Ausgangssignal des UND-Gliedes 88 einen hohen Spannungspegel während des Verzögerungsintervalls annimmt. Das Signal von dem UND-Glied 88 wird an einen Analog-Schalter 89 gegeben, um durch diesen ein Spannungssignal von der Quelle 89 hindurchzulassen, das so eingestellt ist, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf den stöchiometrischen Punkt gesteuert wird, wobei das Spannungssignal über einen Widerstand ill an den invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 93 gegeben wird, der eine Integra torschaltung mit einem Kondensator 94 und einem Widerstand 95 bildet. Der Kondensator 94 wird bis zu dem Spannungspegel von der Quelle 90 aufgeladen und das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird nach Maßgabe der Ladespannung des Kondensators 94 eingestellt. Das Ausgangssignal von dem Differenzverstärker 14, das die Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem gewünschten Wert angibt, wird über einen Analogschalter 96 und einen Widerstand 95 an den Operationsverstärker 93 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal von der Verzögerungsschaltung 87 gegeben, so daß beim Verstreichen des Verzögerungsintervalls der Schalter % aktiviert wird, um das Steuersi- gnal von dem Differenzverstärker 14 an die integrale Steuerung 15 zu geben, woraufhin das Mischungs-Steuersystem in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Abgassonde in einer Betriebsweise mit geschlossener Regelschleife arbeitet

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Überwachung der Betriebsbereitschaft einer Abgassonde, die ein die Konzentration eines bestimmten Bestandteils der Abgase einer Brennkraftmaschine angebendes Signal erzeugt, wobei die Brennkraftmaschine mit einem gewünschten Luft/Kxaftstoffverhältnis betrieben wird, das nach Maßgabe des Signals der Abgassonde über eine geschlossene Regelschleife regelbar ist, mit einer Stromquelle zum Zuführen eines Stroms an die Abgassonde und einem einen Vergleicher aufweisenden Detektor zum Erfassen der an der Abgassonde infolge des ihr zugeführten Stroms und ihrer Betriebstemperatur auftretenden Spannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom sich periodisch zwischen zwei konstanten Werten ändert und daß der Detektor (21) den Minimal- und Maximalwert der aufgrund des sich ändernden Stroms auftretenden Spannung erfaßt, die Differenz zwischen Minimal- und Maximaiwert bildet und diese Differenz mit einem Bezugswert vergleicht, der einer die Betriebsbereitschaft der Abgassonde (11) herstellenden Betriebstemperatur entspricht

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle eine Konstantstromquelle (31) aufweist, so daß die Amplitude unabhängig von der inneren Impedanz der Abgassonde ist

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (21) einen Maximal-Spitzciidetektor (50) und einen Minimal-Spitzendetektor (51) fü~ die S^innung und einen Differenzverstärker (52) i'um Erzeugen eines die Differenz zwischen den erfaoten π iximalen und minimalen Pegeln angebenden Signals aufweist (F i g. 5).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (21) ein Paar von Abtast-Halte-Schaltungen (54,55), eine Abtastschaltung (56), die bewirkt, daß die Abtast-Halte-Schaltungen die Spannung zu abwechselnden Intervallen, die den maximalen und minimalen Pegeln der Spannung jeweils entsprechen, abtasten, und einen Differenzverstärker (52) zum Erzeugen eines Signals aufweist, das die Differenz der Ausgangssignalc von den Abtast-Haltcschaltungen angibt (F i g. 6).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der sich periodisch ändernde Strom mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine synchronisiert ist (F i g. 8).

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der sich periodisch ändernde Strom ein Wechselstrom ist und daß der Detektor (21) ein Hochpaßfilter (70) zum Übertragen der Ströme oberhalb der Frequenz des sich periodisch ändernden Stroms aufweist (F i g. 9).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (80) zum Unterbrechen der Zufuhr des sich periodisch ändernden Stroms nach Erreichen der Betriebstemperatur.

8. Einrichtung nach Anspruch 7. gekennzeichnet durch eine Einrichtung (87) zum Verzögern der Einschaltung der geschlossenen Regclschleifc während eines Intervalls, das ausreicht, daß die Abgassonde (11) ihren normalen Betriebszustand wieder einnehmen kann, nachdem ilcr ihr /ugcführtc Strom abgeschaltet ist (Fi g. 10).

9. Einriehlung nach Anspruch 8. gekennzeichnet

durch eine Einrichtung (90) zum Einstellen eines das Luft/Kraftstoffverhältnis steuernden Steuersignals auf einen bestimmten Spannungspegel während des Verzögerungsintervalls (F i g. 11).