DE3024606C2

DE3024606C2 -

Info

Publication number: DE3024606C2
Application number: DE3024606A
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing.(Grad.) 7141 Murr De Guenther; Richard 7144 Asperg De Bertsch; Siegfried Ing.(Grad.) 7148 Remseck De Boettcher; Herbert Ing.(Grad.) 7147 Eberdingen De Arnold; Hans 7121 Walheim De Schnuerle; Michael Ing.(Grad.) 7141 Schwieberdingen De Horbelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-06-28
Filing date: 1980-06-28
Publication date: 1990-01-11
Also published as: JPS6342102B2; US4392470A; JPS5728841A; DE3024606A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Regeleinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer solchen bekannten Ein richtung (DE-OS 23 01 354) ist eine Überwachungseinrichtung beschrieben, die die Funktion des als Abgasfühler verwendeten Sauerstoffmeßfühlers überwacht und bei nicht funktionsberei tem Fühler die Regeleinrichtung außer Betrieb setzt. Weiterhin ist dort über einen Zusatzkontakt die Möglichkeit gegeben, die Regeleinrichtung erst bei Erreichen einer bestimmten Betriebs temperatur der Brennkraftmaschine einzuschalten.

Sauerstoffmeßfühler, die auf dem Prinzip der Ionenleitung durch einen Festelektrolyten arbeiten und deren Ausgangssig nale bei einer Luftzahl λ = 1 einen Spannungssprung aufweisen, sind in ihrer Arbeitsweise sehr stark temperaturabhängig. Erst wenn eine Mindesttemperatur erreicht wird, gibt der Meßfühler aufgrund der temperaturabhängigen Diffusionsgeschwindigkeit ein für die nachgeschaltete Regelung ausreichend schnelles Spannungssignal ab, wodurch sich einer Reaktionszeit verringert.

Es sind Einrichtungen bekannt, die bei Verwendung eines sol chen Sauerstoffmeßfühlers die frühestmögliche Arbeitsfähig keit des Meßfühlers erfassen und die Regeleinrichtung für das Kraftstoff-Luft-Gemisch der Brennkraftmaschine zu- oder ab schalten (DE-OS 27 07 383, DE-OS 25 59 046). Ein solches frühes Einschalten der Regeleinrichtung, wie es durch diese bekannten Einrich tungen angestrebt wird, hat jedoch den Nachteil, daß der Sauer stoffmeßfühler noch nicht schnell genug auf Gemischzusammen setzungsänderungen reagiert. Das kann insbesondere bei Leer laufbetrieb zu einem sogenannen Sägen der Brennkraftmaschine führen.

Mit dem sogenannten Sägen der Brennkraftmaschine wird üblicherweise ein Effekt bezeichnet, der die Drehzahl der Brennkraftmaschine, insbe sondere im Leerlaufbetrieb, abwechselnd steigen und sinken läßt. Dies kann u. a. auftreten, wenn die Totzeiten, die durch die Regelungsge schwindigkeit und damit auch durch die Reaktionszeit des Meßfühlers bestimmt werden, zu hoch werden, da dann die Verweilzeit des Reglers bei "fett" oder "mager" so lang ist, daß die Drehzahl der Brennkraft maschine sich jeweils ändert.

Das Sägen der Brennkraftmaschine tritt also bevorzugt auf, wenn

- die Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb arbeitet,
- die Totzeit der Lambda-Regelung besonders hoch ist.
Diese Totzeit ist abhängig von der Temperatur, da die Diffusionsgeschwindigkeit mit zunehmender Temperatur steigt.

Das heißt also, daß die beiden o. g. Bedingungen gleichzeitig erforder lich sind, damit das sogenannte Sägen auftritt.

Aufgabe der hier vorgestellten Regeleinrichtung ist es, dieses Sägen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst. Damit wird erreicht, daß eine niedrigere Temperatur als Einschaltkriterium für die Lambda-Regelung nur dann zu gelassen wird, wenn die Brennkraftmaschine nicht im Leerlaufbetrieb arbeitet. Andererseits, wenn die Brennkraftmaschine im Leerlaufbetrieb arbeitet, dürfen nur höhere Betriebstemperaturen zugelassen werden.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein Einschalten der Regeleinrichtung bei Leerlaufbetrieb der Brennkaftmaschine erst nach Überschreiten einer bestimm ten Betriebstemperatur u. a. des Motors, bei der ein Sägen der Brenn kraftmaschine nicht auftritt, möglich ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Lösung möglich.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel in prinzipieller Darstellung und

Fig. 2 ein Diagramm über die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lösung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 1 darge stellt, mit einem Ansaugsystem 2, in dem eine übliche Dros selklappe 3 zur Lastregelung vorgesehen ist, und mit einem Abgassystem 4. Dort ist in die Wand ein Sauerstoffmeßfühler 5 bekannter Bauart eingesetzt. Der Meßfühler arbeitet nach dem Prinzip der Sauerstoffionenleitung in einem Festelektrolyt körper und hat ein Ausgangssignal, das bei einer Luftzahl λ = 1 einen Spannungssprung aufweist. Die Lage des Sprunges wird dabei bekannterweise zur Regelung des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraft stoff-Luft-Gemisches verwendet. Eine dem Sauerstoffmeßfühler nachgeschaltete Regeleinrichtung weist eine bekannte Bauart auf, wie sie z. B. in der DE-OS 26 38 119 beschrieben ist. Die Regeleinrichtung 7 enthält dabei u. a. einen Schwellenwert schalter 8 und einen nachgeschalteten Integrator 9, der eine Stelleinrichtung 10 ansteuert, durch die der Kraftstoff- oder Luftanteil des der Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsge misches geändert werden kann. In üblicher Weise erfolgt dabei die Einstellung des Betriebsgemisches zunächst gesteuert in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine wie z. B. die Ansaugluftmenge. Das so eingestellte Kraftstoff-Luft- Gemisch wird dann, falls notwendig, über die Regeleinrichtung 7 korrigiert. Dazu können Zusatzluftmengen oder Zusatzkraft stoffmengen oder die Steuerzeiten von Kraftstoffeinspritzven tilen geändert werden.

Weiterhin ist in Fig. 1 ein Schwellenwertschalter gezeigt, der durch einen Operationsverstärker 14 dargestellt ist. Im ausge führten Beispiel ist der invertierende Eingang des Operations verstärkers mit einem zwischen die Stromversorgungsleitungen 15 und 16 gelegten Spannungsteiler aus den Widerständen 17 und 18 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang liegt an einem Spannungsteiler aus zwei Widerständen 20 und 21, von denen der eine Widerstand 21 an die Masseleitung 16 gelegt ist und der andere Widerstand 20 mit einem Temperatursignalgeber 22 ver bunden ist, der die Temperatur des Motors oder der Sauerstoff meßsonde direkt oder mittelbar mißt. Der Temperatursignalgeber gibt dabei im ausgeführten Beispiel eine Spannung ab, die mit zunehmender Temperatur abfällt, wie das in Fig. 2 der Kurve 24 dargestellt ist.

An den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers bzw. Schwellenwertschalters 14 ist ferner über einen Widerstand 25 und einen Schalter 26 das positive Potential der Stromver sorgungsleitung 16 gelegt. Der Schalter 26 wird von der Stel lung der Drosselklappe 3 gesteuert, derart, daß er bei geschlos sener Drosselklappe geschlossen ist. Der Schalter 26 kann da bei direkt ein Kontakt an der Drosselklappenwelle sein oder auch ein Halbleiterschaltelement, das durch eine entsprechende Steuerspannung gesteuert wird.

In einer alternativen Ausgestaltung, die gestrichelt dargestellt ist, kann auch der Mittelabgriff SW zwischen den Widerständen 17 und 18 des Referenzspannungsteilers über einen Schalter 26′ und einen Widerstand 25′ an Masse gelegt werden.

Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen:

Solange die Drosselklappe 3 geschlossen ist, liegt am nicht invertierenden Eingang des Schwellenwertschalters 14 eine Vor spannung an, die mit steigender Temperatur bzw. mit abnehmen der an den Widerstand 20 gegebener Spannung allmählich ab nimmt. Bei Erreichen der durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 17 und 18 eingestellten Spannung schaltet der Operationsverstärker um und gibt ein Signal "L" an die Regel einrichtung 7 ab, durch die dieselbe durch eine geeignete Einrichtung in die Lage versetzt, ihre Regelfunktion auszu führen. Bei dem zuvor am Ausgang des Schwellenwertschalters anliegenden Signal "H" war die Regeleinrichtung abgeschaltet, so daß der Brennkraftmaschine nur die durch die obenerwähnte Steuereinrichtung dosierten Kraftstoff- und Luftmengen zuge führt wurden. Die am nicht invertierenden Eingang anliegende Spannung verläuft gemäß der Kurve 27 in Fig. 2. Dort ist über der Temperatur die vom Temperaturwertgeber abgegebene bzw. am nicht invertierenden Eingang anliegende Spannung aufgetra gen. Die Linie SW zeigt die Lage des am invertierenden Ein gang anliegenden Schwellwertes.

Ist bei Teillaststellung der Drosselklappe 5 jedoch der Schalter 26 geöffnet, so ergibt sich am nichtinvertierenden Eingang des Schwellenwertschalters 14 der in der Fig. 2 der Kurve 24 wiedergegebene Spannungsverlauf. Damit wird bereits bei einer niedrigeren Betriebstemperatur der Schwellenwert SW erreicht und die Regeleinrichtung von "steuern" auf "regeln" umgeschaltet.

Ist statt dem Schalter 26 in der Verbindung zwischen nicht invertierenden Eingang des Schwellenwertschalters und der Span nungsversorgungsleitung 15 die gestrichelte Version mit dem Schalter 26′ zwischen der negativen Spannungsversorgungslei tung 16 bzw. zwischen Masse und Abgriffpunkt SW vorgesehen, so erhält man statt einer Verschiebung der Kurve 24 in Fig. 2 eine Verschiebun der Kurve SW mit gleichwertigem Erfolg. Statt der gezeigten Schaltung des Operationsverstärkers kann bei umgekehrter Logik auch das Temperatursignal auf den in vertierenden Eingang geführt werden.

Mit der beschriebenen Einrichtung werden in vorteilhafter Weise zwei Schaltpunkte des Schwellenwertschalters bereitge stellt, mit der Möglichkeit, in Abhängigkeit von der Dros selklappenstellung von einen auf den anderen Schaltpunkt umzu schalten. Es wird erreicht, daß bei geschlossener Drossel klappe, d. h. bei Leerlaufbetätigung der Brennkraftmaschine, ein Umschalten des Schwellenwertschalters erst bei einer höhe ren Temperatur erfolgt, bei der gewährleistet ist, daß die danach zugeschaltete Regeleinrichtung kein "Sägen" der Brenn kraftmaschine im Leerlaufbetrieb bewirken kann. Liegt keine Leerlaufbetriebsbedingung vor, so kann mit der erfindungs gemäßen Einrichtung bereits bei einem niedrigeren Temperatur punkt die Regeleinrichtung zugeschaltet werden.

Claims

1. Einrichtung zum Regeln der Zusammensetzung des in einer Brennkraft maschine zur Verbrennung kommenden Betriebsgemisch (Lambda-Regelung) mit

- einem Abgasfühler (5)
- einer Regeleinrichtung (7) mit Integrierverhalten, der das Ausgangssi gnal des Abgasfühlers (5) zugeführt wird und die ein die Gemischzu sammensetzung regelndes Signal erzeugt,
- einem Temperatursignalgeber (22), der ein Temperatursignal bezüglich der Brennkraftmaschine oder des Abgasfühlers (5) direkt oder mittel bar erzeugt,
- einer Einrichtung (17, 18, 20, 21, 14) zum Ein- und Ausschalten der Lambda-Regelung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Temperatursignalgebers (22),

gekennzeichnet durch

- einen Schwellenwertschalter (14), dem das Ausgangssignal des Temperatur signalgebers (22) zugeführt wird und der ein Signal für die Einschaltung der Lambda-Regelung abgibt, wenn das Signal des Temperatursignalge bers einen einer vorgegebenen ersten Temperatur (ϑ₁) entsprechenden Schwellenwert überschreitet,
- eine Einrichtung (25, 26; 25′, 26′) zum Verändern des Schaltpunkts des Schwellenwert schalters (14), die in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe (3) den Schaltpunkt derart verändert, daß der Schwellenwert erst beim Erreichen einer vorgegebenen zweiten Temperatur (ϑ₂) überschritten wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltpunkt des Schwellenwertschalters (14) in der Leerlaufstellung der Drosselklappe (3) verändert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leerlaufstellung der Drosselklappe (3) ein Schalter (26; 26′) betätigt wird, durch den Mittel (25; 25′) zum Verändern des Schaltpunkts mit einem der Eingänge (+; -) des Schwellenwertschalters (14) verbunden werden.