DE3634015C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine luftansaugseitige Sekundär­ luftversorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung ist aus der US PS 41 29 105 bekannt.

Eine luftansaugseitige Sekundärluftversorgungs­ vorrichtung dient dazu, das Luft-Brennstoff-Verhältnis das der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Brennstoff- Gemisches dadurch zu regeln, daß dieses Luft-Brennstoff- Gemisch aus dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentra­ tionssensors bestimmt wird.

Aus der DE OS 25 53 696 ist eine weitere luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrichtung bekannt, bei der das Tastverhältnis eines Ventils mit Auf/Zu-Charakteristik, das in einer luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungs­ leitung angeordnet ist, die in der Luftansaugleitung strom­ ab vom Vergaser mündet, in Abhängigkeit von dem Ausgangs­ signalpegel eines Sauerstoffkonzentrationssensors in der Abgasleitung bestimmt wird.

Bei einer derartigen luftansaugseitigen Sekundärluftver­ sorgungsvorrichtung mit Steuerung des Tastverhältnisses eines Ventils mit Auf/Zu-Charakteristik ändert sich die Menge an Sekundärluft, die durch das Ventil in der Sekun­ därluftversorgungsleitung strömt, nur geringfügig mit einer Änderung des anliegenden Steuersignals bei kleinen Tastverhältnissen von beispielsweise 0 bis 20% des Ven­ tils mit Auf/Zu-Charakteristik. Wenn die Drehzahl der Ma­ schine niedrig ist und der Unterdruck in der Ansaugluft­ leitung hoch ist, d. h. wenn die Maschine im Leerlauf ar­ beitet, ist jedoch die Luftmenge, die durch das Drossel­ ventil strömt, relativ gering, so daß auch die Menge an Sekundärluft, die zur Regelung des Luft-Brennstoff-Ver­ hältnisses erforderlich ist, klein ist. Das hat zur Fol­ ge, daß bei geringen Ansaugluftmengen die Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses mit der bekannten luftan­ saugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung ungenau wird.

Aus der DE-PS 27 16 164 ist weiterhin eine luftansaugsei­ tige Sekundärluftversorgungsvorrichtung bekannt, bei der ein lineares Magnetventil, d. h. ein Magnetventil mit einem Öffnungsgrad entsprechend der Höhe des Erregungsstromes, in einer luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsleitung vorgesehen ist, die in der Luftansaugleitung mündet. Bei dieser Vorrichtung wird der Öffnungsgrad des Magnet­ ventiles in Abhängigkeit von der ermittelten Sauerstoff­ konzentration im Abgas bestimmt.

Wenn die Maschinendrehzahl niedrig ist und der Unterdruck in der Luftansaugleitung hoch ist, d. h. beispielsweise dann, wenn die Maschine im Leerlauf arbeitet, dann werden auch bei dieser luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrich­ tung die angesaugte Luftmenge sowie die Sekundärluftmenge zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses klein. Wenn das lineare Magnetventil so ausgebildet ist, daß sein Öff­ nungsgrad mit steigendem Erregungsstrom zunimmt, dann hat unter diesen Betriebsbedingungen der Erregungsstrom des Magnetventiles eine geringe Stromstärke. Im allgemeinen ändert sich jedoch bei einem linearen Magnetventil der Öffnungsgrad nicht notwendigerweise genau proportional zum Erregungsstrom. Die Änderung im Öffnungsgrad pro Stromein­ heit ist bei geringen Stromstärken des Erregungsstroms kleiner. Bei der aus der DE-PS 27 16 164 bekannten Sekundär­ luftversorgungsvorrichtung kann daher die Menge an zugeführ­ ter Sekundärluft von dem zutreffenden Wert abweichen, was die Genauigkeit der Regelung des Luft-Brennstoff-Verhält­ nisses beeinträchtigt, wenn die angesaugte Luftmenge ge­ ring ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht demge­ genüber darin, die luftansaugseitige Luftversorgungsvor­ richtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine gelieferten Luft-Brennstoff-Gemisches auch dann genau geregelt werden kann, wenn der Brennkraft­ maschine eine kleine Ansaugluftmenge zugeführt wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Ausbildung gelöst, die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegeben ist.

Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Pa­ tentansprüche 2 bis 5.

Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung beson­ ders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Grundaufbaus eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 in einem Blockschaltbild den Aufbau der Steuer­ schaltung bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 bis 5 in Flußdiagrammen die Arbeitsweise der Zentral­ einheit der Steuerschaltung des in Fig. 1 darge­ stellten Ausführungsbeispiels, wobei Fig. 3 die Arbeitsschritte zum Feststellen der Ansaug­ luftmenge,

Fig. 4 das Hauptprogramm und

Fig. 5 das Programm zum Bestimmen des Luftbrennstoffver­ hältnisses zeigen,

Fig. 6 schematisch eine D _BASE -Datentabelle, die im Speicher der Steuerschaltung gespeichert ist,

Fig. 7 in einer Fig. 1 ähnlichen Ansicht den Grund­ aufbau eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 8 das Blockschaltbild des Aufbaus der Steuer­ schaltung bei dem in Fig. 7 dargestellten Aus­ führungsbeispiel,

Fig. 9 in einem Fig. 5 ähnlichen Flußdiagramm die Ar­ beitsweise der Zentraleinheit der Steuerschal­ tung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 10 schematisch eine D _BASE -Datentabelle, die im Speicher der Steuerschaltung gespeichert ist, und

Fig. 11 schematisch die Beziehung zwischen der Höhe des Erregungsstromes des Magnetventils und der Sekundärluftmenge bei dem zweiten Ausführungs­ beispiel der Erfindung.

Bei der in Fig. 1 dargestellten luftansaugseitigen Sekundär­ luftversorgungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine wird Ansaugluft von einer Lufteinlaßöffnung 1 einer Brennkraft­ maschine 5 über einen Luftfilter 2, einen Vergaser 3 und einen Ansaugkrümmer bzw. -verteiler 4 zugeführt. Der Ver­ gaser 3 ist mit einem Drosselventil 6 und einem Venturi 7 stromauf des Drosselventils 6 versehen. Die Innenseite des Luftfilters 2 ist nahe einer Luftauslaßöffnung mit dem Ver­ teiler 4 über eine luftansaugseitige Sekundärluftversor­ gungsleitung 8 verbunden, die mit einem ersten Auf-Zu-Mag­ netventil 9 versehen ist. Weiterhin sind ein zweites Auf- Zu-Magnetventil 17 und eine Drosselöffnung 18, die parallel zueinander geschaltet sind, in der luftansaugseitigen Sekun­ därluftversorgungsleitung 8 an einer Stelle stromauf des ersten Auf-Zu-Magnetventils 9 vorgesehen. Mit anderen Worten strömt ein Sekundärluftstrom, der das zweite Auf-Zu-Magnet­ ventil 17 umgeht, durch die Öffnung 18. Bei diesem Aufbau wird die Menge der Sekundärluft, die durch die Leitung 8 strömt, wenn das zweite Auf-Zu-Magnetventil 17 geschlossen ist, beispielsweise ein Zehntel der Menge der Sekundär­ luft betragen, wenn das zweite Magnetventil 17 offen ist. Die Vorrichtung umfaßt ferner einen Absolutdrucksensor 10, der im Verteiler 4 zur Erzeugung eines Ausgangssignals vorgesehen ist, dessen Pegel einem Absolutdruck im Vertei­ ler 4 entspricht, weiterhin einen Sensor 11 für den Kurbel­ wellenwinkel, der Impulse in Abhängigkeit von der Drehung der nicht dargestellten Kurbelwelle der Maschine erzeugt, einen Sensor 12 für die Kühlwassertemperatur der Maschine, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Pegel der Temperatur des Kühlwassers der Maschine entspricht, und einen O₂-Sen­ sor 14, der in einer Abgasleitung 15 der Maschine zur Er­ zeugung eines Ausgangssignals vorgesehen ist, dessen Pegel sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im Abgas ändert. Weiterhin ist ein katalytischer Wandler 33 für die Reduktion der schädlichen Komponenten im Abgas in der Abgasleitung 15 stromab der Stelle des O₂-Sensors 14 vorgesehen. Das erste und zweite Magnetventil 9 und 17, der Absolutdrucksensor 10, der Kurbelwellenwinkelsensor 11, der Kühlwassertemperatursensor 12 und der O₂-Sensor 14 sind elek­ trisch mit einer Steuerschaltung 20 verbunden. Ferner ist ein Geschwindigkeitssensor 16, der ein Augangssignal er­ zeugt, dessen Pegel proportional der Fahrzeuggeschwindig­ keit ist, elektrisch mit der Steuerschaltung 20 verbunden.

Fig. 2 zeigt den Aufbau der Steuerschaltung 20. Wie dar­ gestellt, umfaßt die Steuerschaltung 20 einen Pegelumsetzer 21, der eine Pegelumsetzung der Ausgangssignale des Absolut­ drucksensors 10, des Sensors 12 für die Kühlwassertempera­ tur, des O₂-Sensors 14 und des Sensors 16 für die Fahrzeug­ geschwindigkeit bewirkt. Ausgangssignale vom Pegelumsetzer 21 werden an einen Multiplexer 22 abgegeben, der selektiv eines der Ausgangssignale von jedem Sensor, das durch den Pegelum­ setzer 21 gegangen ist, abgibt. Das vom Multiplexer 22 abgegebene Ausgangssignal wird dann einem A/D-Umsetzer 23 zugeführt, in dem das Eingangssignal in ein Digitalsignal umgewandelt wird. Die Steuerschaltung 20 umfaßt ferner eine wellenformende Schaltung 24, die eine Wellenformung des Ausgangssignals des Sensors 11 für den Kurbelwellenwinkel bewirkt, um Signale für den oberen Totpunkt in Form von Impulssignalen zu liefern. Diese Signale von der Schaltung 24 werden einem Zähler 25 zugeführt, der ihre Intervalle zählt. Die Steuerschaltung 20 umfaßt eine Betätigungsschaltung 28 a zum Betätigen des ersten Auf-Zu-Magnetventils 9 in Öffnungs­ richtung, eine Betätigungsschaltung 28 b zum Betätigen des zweiten Magnetventils 17 in Öffnungsrichtung, eine Zentral­ einheit CPU 29, die Digitaloperationen entsprechend ver­ schiedener Programmen ausführt, und einen Festspeicher ROM 30, in dem verschiedene Arbeitsprogramme und Daten vorher gespeichert wurden, sowie einen Speicher mit direktem Zugriff RAM 31. Der Multiplexer 22, der A/D-Umsetzer 23, der Zähler 25, die Schaltungen 28 a und 28 b, die CPU 29, der ROM 30 und der RAM 31 sind gegenseitig über einen Eingangs/ Ausgangs-Bus 32 verbunden.

In der so aufgebauten Steuerschaltung 20 wird die Informa­ tion über den Absolutdruck in der Ansaugleitung bzw. im Verteiler 4, die Kühlwassertemperatur, die Sauerstoffkonzen­ tration im Abgas und die Fahrzeuggeschwindigkeit selektiv vom A/D-Umsetzer 23 der CPU 29 über den Eingangs/Ausgangs- Bus 32 zugeführt. Auch die Information, die die Maschinen­ drehzahl wiedergibt, wird vom Zähler 25 an die CPU 29 über den Eingangs/Ausgangs-Bus 32 gegeben. Die CPU 29 ist so ausgebildet, daß bei jedem Arbeitstakt T _SOL (beispielsweise 100 m sec) ein internes Unterbrechungssignal erzeugt wird. In Abhängigkeit von diesem internen Unterbrechungssignal führt die CPU 29 einen Arbeitsvorgang für die Steuerung der lufteinlaßseitigen Sekundärluftversorgung durch, wie nachfolgend erläutert wird. Abgesehen von dem Betrieb in Abhängigkeit von dem internen Unterbrechungssignal bestimmt die CPU 29, ob das zweite Magnetventil 17 in Intervallen bestimmter Länge oder synchron mit der Drehzahl der Maschine geöffnet werden soll oder nicht. Wenn bestimmt wird, daß das zweite Auf-Zu-Magnetventil 17 geöffnet wird, gibt die CPU 29 ein Steuersignal für die Ventilöffnung an die Be­ tätigungsschaltung 28 b, so daß das zweite Magnetventil 17 geöffnet wird.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 wird der Betrieb der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung näher erläutert.

Wie Fig. 3 zeigt, wird zunächst durch die CPU 29 in einem Schritt 41 festgestellt, ob die Maschinendrehzahl N _e kleiner ist als 1000 Upm. Wenn N _e < 1000 Upm, wird in einem Schritt 42 festgestellt, ob der absolute Wert des Druckes im Ansaug­ verteiler P _BA kleiner ist als 400 mm Hg oder nicht. Wenn N _e 1000 Upm oder P _BA 400 mm Hg, so wird bestimmt, daß die Menge der Ansaugluft nicht klein ist, und es wird ein Wert "1" für ein Zeichen F _Q in einem Schritt 43 für die An­ saugluftmenge gesetzt. Unter diesen Bedingungen wird ein erstes Steuersignal für die Ventilöffnung an die Betätigungs­ schaltung 28 b in einem Schritt 44 gegeben. In Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal für die Ventilöffnung liefert die Betätigungsschaltung 28 b einen Erregungsstrom einer Magnetspule 17 a des zweiten Magnetventils 17, um dieses zu öffnen. Andererseits wird, wenn N _e 1000 Upm und gleich­ zeitig P _BA kleiner 400 mm Hg, bestimmt, daß die Menge der Ansaugluft klein ist, und es wird ein Wert "0" für das Zeichen F _Q in einem Schritt 45 für die Ansaugluftmenge ge­ setzt. Gleichzeitig wird das erste Steuersignal für die Ventilöffnung in einem Schritt 46 unterbrochen.

Wie Fig. 4 zeigt, wird ein zweites Steuersignal zum Unter­ brechen der Ventilöffnung in einem Schritt 51 in der CPU 29 erzeugt und an die Betätigungsschaltung 28 a jedesmal bei Er­ zeugung des internen Unterbrechungssignals in der CPU 29 gegeben. Mit diesem Signal wird die Betätigungsschaltung 28 a gesteuert, um das erste Auf-Zu-Magnetventil 9 zu schließen. Dieser Betrieb ist vorgesehen, um eine Fehlfunktion des ersten Magnetventils 9 während des Berechnungsvorganges der CPU 29 zu verhindern. Danach wird das Ventilschließzeitinter­ vall T _AF des ersten Magnetventils 9 gleich dem Zeitintervall des Arbeitstaktes T _SOL in einem Schritt 52 gemacht, und es wird ein A/F-Programm für die Errechnung einer Ventilöff­ nungszeit T _OUT des ersten Magnetventils 9, wie in Fig. 5 ge­ zeigt, durch allgemein mit 53 bezeichnete Schritte ausge­ führt.

In diesem A/F-Programm wird in einem Schritt 531 festge­ stellt, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs (einschließlich Betriebszustände der Maschine) der Bedingung für die selbst­ tätige Regelung genügt. Diese Feststellung wird nach ver­ schiedenen Parametern durchgeführt, d. h. dem Absolutdruck der Ansaugleitung, der Kühlwassertemperatur der Maschine, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Drehzahl der Maschine. Wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeit gering ist, oder wenn die Kühlwassertemperatur niedrig ist, wird bestimmt, daß die Bedingung für die selbsttätige Regelung nicht erfüllt ist. Wenn festgelegt wird, daß die Bedingung für die selbst­ tätige Regelung nicht erfüllt ist, wird die Ventilöffnungs­ zeit T _OUT gleich 0 beim Schritt 532 gemacht, um die selbst­ tätige Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu stoppen. Wenn andererseits bestimmt wird, daß die Bedingung für die selbsttätige Regelung erfüllt ist, wird das Zeitintervall für die Zufuhr von Sekundärluft im Arbeitstakt T _SOL , d. h. ein Zeitintervall eines Grundtastverhältnisses D _BASE für das Öffnen des ersten Magnetventils 9 in einem Schritt 533 gesetzt bzw. einge­ stellt. Verschiedene Werte des Zeitintervalls des Grundtastver­ hältnisses D _BASE , die entsprechend dem Absolutdruck in der Ansaugleitung P _BA und der Maschinendrehzahl N _e bestimmt werden, werden vorher im ROM 30 in der Form einer D _BASE - Datentabelle, wie in Fig. 6 dargestellt, gespeichert und die CPU 29 liest zunächst die vorhandenen Werte des Absolut­ druckes P _BA und der Maschinendrehzahl N _e und sucht danach einen Wert des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D _BASE entsprechend den gelesenen Werten von der D _BASE -Datentabelle im ROM 30. Nach dem Einstellen des Zeitintervalls des Grundtast­ verhältnisses wird in einem Schritt 534 festgestellt, ob das Zeichen F _Q für die Ansaugluftmenge gleich "0" ist oder nicht. Wenn F _Q = 0, wird das Zeitintervall des Grundtastverhält­ nisses in einem Schritt 535 mit 10 (zehn) multipliziert. Danach wird in einem Schritt 536 festgestellt, ob ein Zeit­ intervall eines nicht dargestellten Zeitzählers A in der CPU 29 ein vorbestimmtes Zeitintervall Δ t₁ erreicht hat oder nicht. Dieses vorbestimmte Zeitintervall Δ t₁ ent­ spricht einer Verzögerungszeit vom Zeitpunkt der Zufuhr der luftansaugseitigen Sekundärluft bis zu dem Zeitpunkt, an dem eine Reaktion auf die Zufuhr der luftansaugseitigen Sekun­ därluft durch den O₂-Sensor 14 als eine Änderung der Sauerstoffkonzentration im Abgas festgestellt wird. Wenn das vorbestimmte Zeitintervall Δ t₁ abgelaufen ist, wird der Zähler beim Schritt 537 zurückgestellt, um die Zeit­ zählung wieder von einem vorbestimmten Ausgangswert an zu beginnen. Mit anderen Worten, wird beim Schritt 536 eine Feststellung durchgeführt, ob das vorbestimmte Zeitinter­ vall Δ t₁ nach dem Beginn der Zeitzählung vom Ausgangswert durch den Zeitzähler A, d.h. der Ausführung des Schrittes 537, abgelaufen ist oder nicht. Nach dem Beginn der Zählung des vorbestimmten Zeitintervalls Δ t₁ durch den Zeitzähler A wird ein Sollverhältnis, das magerer ist als das stöchiome­ trische Luft/Brennstoff-Verhältnis, im Schritt 538 gesetzt bzw. eingestellt.

Zum Einstellen dieses Sollverhältnisses werden verschie­ dene Werte für den Referenzpegel Lref, der entsprechend den Werten des Absolutdruckes innerhalb des Ansaugvertei­ lers P _BA und der Maschinendrehzahl N _e wie im Falle der D _BASE -Datentabelle bestimmt wird, vorher im ROM 30 als eine A/F-Datentabelle gespeichert. Die CPU 29 sucht einen Wert des Referenzpegels Lref von der A/F-Datentabelle im ROM 30 unter Verwendung vorhandener Werte des Absolut­ druckes P _BA und der Maschinendrehzahl N _e . Nach dem Ein­ stellen des Referenzwertes Lref wird in einem Schritt 539 festgestellt, ob der Ausgangssignalpegel des Sauerstoff­ konzentrationssensors 14 größer ist als der Referenzwert Lref oder nicht, der im Schritt 538 bestimmt wird. Mit an­ deren Worten wird im Schritt 539 festgestellt, ob das Luft/ Brennstoffverhältnis des Gemisches magerer ist als das Soll­ verhältnis oder nicht. Wenn L O₂ ≦λτ Lref, so bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches magerer ist als das Sollverhältnis und es wird in einem Schritt 5310 ein Subtraktionswert I _L errechnet. Der Subtraktionswert I _L wird durch Multiplikation zwischen einer Konstanten K₁, der Maschinendrehzahl N _e und dem Absolutdruck P _BA (K₁ · N _e · P _BA ) erhalten und ist abhängig von der Ansaugluftmenge der Ma­ schine 5. Nach dem Errechnen des Subtraktionswertes I _L wird ein Korrekturwert I _OUT , der vorher durch die Ausführung der Operationen des A/F-Programmes errechnet wird, von einem Speicherplatz a₁ im RAM 31 gelesen. Danach wird der Sub­ traktionswert I _L von dem Korrekturwert I _OUT abgezogen und ein Ergebnis wird wiederum an dem Speicherplatz a₁ des RAM 31 als ein neuer Korrekturwert I _OUT in einem Schritt 5311 eingeschrieben. Wenn andererseits L O₂ Lref im Schritt 539, so bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis reicher ist als das Sollverhältnis. Dann wird ein Summierwert I _R in einem Schritt 5312 errechnet. Der Summierwert I _R wird durch Multiplikation zwischen einem konstanten Wert K₂ (≠ K₁), der Maschinendrehzahl N _e und dem Absolutdruck P _BA (K₂ · N _e · P _BA ) errechnet und ist abhängig von der Ansaug­ luftmenge der Maschine 5. Nach dem Errechnen des Summier­ wertes I _R wird der Korrekturwert I _OUT , der vorher durch die Ausführung des A/F-Programmes errechnet wird, vom Spei­ cherplatz a₁ des RAM 31 ausgelesen und wird der Summier­ wert I _R zu dem ausgelesenen Korrekturwert I _OUT addiert. Ein Ergebnis der Summierung wird wiederum am Speicher­ platz a₁ des RAM 31 als neuer Korrekturwert I _OUT in einem Schritt 5313 gespeichert. Nach der Errechnung des Korrektur­ wertes I _OUT in dem Schritt 5311 oder 5313 werden der Kor­ rekturwert I _OUT und das Zeitintervall des Grundtastver­ hältnisses D _BASE , das im Schritt 533 gesetzt wurde, addiert, und wird das Ergebnis der Addition als die Ventilöffnungs­ zeit T _OUT in einem Schritt 5314 verwendet.

Zusätzlich wird nach dem Rücksetzen des Zeitzählers A und dem Beginn des Zählens vom Ausgangswert im Schritt 537 die Operation des Schrittes 5314 unmittelbar ausgeführt, wenn festgestellt wurde, daß das vorbestimmte Zeitintervall Δ t₁ im Schritt 536 noch nicht abgelaufen ist. In diesem Falle wird der bisherige Korrekturwert I _OUT , der durch das A/F­ Programm berechnet wurde, ausgelesen.

Nach dem Abschluß des A/F-Programms wird eine Ventilschließ­ zeit T _AF durch Subtrahieren der Ventilöffnungszeit T _OUT vom Zeitintervall eines Arbeitstaktes T _SOL in einem Schritt 54 errechnet. Danach wird ein Wert entsprechend der Ventilschließ­ zeit T _AF in einem Zeitzähler B in der CPU 29 (nicht darge­ stellt) eingestellt, und es wird das Abzählen des Zeitzählers B in einem Schritt 55 eingeleitet. Danach wird in einem Schritt 56 festgestellt, ob der Zählwert des Zeitzählers B einen Wert "0" erreicht hat oder nicht. Wenn der Zählwert des Zeitzählers B den Wert "0" erreicht hat, wird in einem Schritt 57 ein Steuersignal für das Öffnen des Ventils an die Betätigungsschaltung 28 a gegeben. In Überein­ stimmung mit diesem Steuersignal arbeitet die Betätigungsschal tung 28 a, um das erste Auf-Zu-Magnetventil 9 zu öffnen.

Das Magnetventil 9 wird bis zu einem Zeitpunkt geöffnet gehalten, an dem der Schritt 51 erneut ausgeführt wird. Wenn im Schritt 56 der Zählwert des Zeitzählers B den Wert "0" nicht erreicht hat, wird der Schritt 56 wieder­ holt ausgeführt. Damit wird in der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung das erste Magnetven­ til 9 unmittelbar in Abhängigkeit von der Erzeugung des internen Unterbrechungssignals INT geschlossen, um die Zufuhr der luftansaugseitigen Sekundärluft zur Maschine 5 zu stoppen. Wenn die Ventilschließzeit T _AF für das Magnet­ ventil 9 innerhalb des Zeitintervalls eines Arbeitstaktes T _SOL berechnet wird, und die Ventilschließzeit T _AF über die Erzeugung des Unterbrechungssignals hinausläuft, wird das erste Magnetventil 9 geöffnet, um Sekundärluft der Ma­ schine durch die Sekundärluftversorgungsleitung 8 zuzufüh­ ren.

Das zweite Auf-Zu-Magnetventil 17 wird geöffnet, wenn die Menge der Ansaugluft mittel oder groß ist. Unter dieser Be­ dingung wird die Ausgangsventilöffnungszeit T _OUT zum Steuern des ersten Magnetventils durch Korrektur des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D _BASE , das im Schritt 533 in Ab­ hängigkeit vom Ausgangssignal des O₂-Sensors gesetzt wurde, erhalten. Wenn andererseits die Menge der Ansaugluft klein ist, wird das zweite Magnetventil 17 geschlossen und wird die Ausgangsventilöffnungszeit T _OUT durch Korrektur des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D _BASE bestimmt, die erhalten wird durch Multiplizieren des Zeitintervalls des Grundtastverhältnisses D _BASE' gesetzt im Schritt 533, mit zehn in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des O₂-Sensors 14. Durch den Betrieb der Betätigungsschaltung 28 a wird das erste Magnetventil 9 für die Ausgangsventilöffnungszeit T _OUT in jedem Arbeitstakt T _SOL geöffnet. Wenn die Menge der An­ saugluft klein ist, wird somit die Sekundärluft in den An­ saugverteiler nur durch die Drosselöffnung 18 geliefert, wobei die Menge der Sekundärluft, wie vorher schon ange­ geben, ein Zehntel der Menge der Sekundärluft ist, die durch die Sekundärluftleitung 8 strömen kann, wenn das zweite Magnetventil 17 offen ist.

Somit ist die luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvor­ richtung mit einer Einrichtung zur Begrenzung der Menge an Sekundärluft, die durch die Sekundärluftleitung strömt, versehen, wenn die Menge der Ansaugluft der Maschine klein ist. Selbst wenn die Menge der Ansaugluft klein ist, kann deshalb eine sehr genaue Regelung des Luft-Brennstoff-Ver­ hältnisses unter Verwendung des Arbeitsbereichs des Auf-Zu- Magnetventils erhalten werden, wobei in diesem Bereich die Menge der Sekundärluft genau dem Tastverhältnis des Steuer­ signals folgt. Mit anderen Worten kann immer ein Teil des Tastverhältnisbereiches, in welchem die Linearität des Be­ triebs des Auf-Zu-Ventils gut ist, verwendet werden. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Regelung des Luft/ Brennstoff-Verhältnisses aufrechterhalten, auch wenn die Menge der Ansaugluft klein ist, so daß der Betrieb der Ma­ schine während des Leerlaufs stabilisiert wird.

Anhand der Fig. 7 bis 11 wird ein zweites Ausführungsbei­ spiel der Erfindung erläutert.

Wie Fig. 7 zeigt, ist der grundsätzliche Aufbau der gleiche wie der in Fig. 1 wiedergegebene, außer daß ein linear arbei­ tendes Magnetventil 9' mit einer Magnetspule 9 a' vorgesehen ist anstelle des Auf-Zu-Magnetventils 9. Der Öffnungsgrad des Magnetventils 9' wird in Abhängigkeit von der Größe eines Erregungsstromes variiert, der der Magnetspule 9 a' zugeführt wird. Weiterhin ist die Steuerschaltung mit 20' bezeichnet, da ihr Betrieb etwas verschieden ist von dem der Steuerschal­ tung 20 in Fig. 1. 17 bezeichnet ein Auf-Zu-Magnetventil, das gleich ist mit dem Magnetventil 17 in Fig. 1, wobei dieses Ventil 17 der Einfachheit halber lediglich als Auf-Zu-Magnet­ ventil bei diesem Ausführungsbeispiel bezeichnet wird. Da der Aufbau und die Arbeitsweise der anderen Teile in Fig. 7 gleich sind wie in Fig. 1 wird die Erläuterung nicht wieder­ holt.

Fig. 8 zeigt den Aufbau der Steuerschaltung 20', die das lineare Magnetventil 9' und das Auf-Zu-Magnetventil 17 steuert. Der Aufbau der Steuerschaltung 20' ist im wesentlichen der gleiche wie der der Steuerschaltung 20 in Fig. 2. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß eine von der Betätigungs­ schaltung 28 a in Fig. 2 unterschiedliche Betätigungsschal­ tung 28 a' vorgesehen ist und die Magnetspule 9 a' des Magnet­ ventils 9' in Reihe geschaltet ist mit einem nicht darge­ stellten Transistor der Betätigungsschaltung 28 a' und einem ebenfalls nicht dargestellten Widerstand zum Feststellen eines Stromwertes. Eine Spannung wird über zwei Klemmen an diese Reihenschaltung gelegt.

Die CPU 29 der Steuerschaltung 20' arbeitet wie folgt. Zu­ nächst erzeugt die CPU 29 interne Unterbrechungssignale, wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels. In Abhängig­ keit von diesem internen Unterbrechungssignal bestimmt die CPU 29 den Stromversorgungswert D _OUT für die Magnetspule 9 a' des Magnetventils 9', der an der Betätigungsschaltung 28 a' liegt. Diese führt einen Regelvorgang mit geschlossener Schleife durch, so daß die Größe des durch die Magnetspule 9 a' fließenden Stromes gleich dem Stromversorgungswert D _OUT wird. Abgesehen von dem Betrieb in Abhängigkeit von dem inter­ nen Unterbrechungssignal bestimmt die CPU 29, ob das Auf-Zu- Magnetventil 17 in bestimmten Zeitintervallen oder synchron mit der Drehung der Maschine geöffnet werden soll oder nicht, wie im Falle des vorausgehenden Ausführungsbeispiels. Wenn bestimmt wird, daß das Auf-Zu-Magnetventil 17 geöffnet werden soll, gibt die CPU ein Steuer- bzw. Befehlssignal zum Öffnen des Ventils an die Betätigungsschaltung 28 b, so daß das Mag­ netventil 17 geöffnet wird.

In ähnlicher Weise werden bei diesem Ausführungsbeispiel Schritte zum Feststellen der Luftansaugmenge der Maschine 5 ausgeführt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Wie Fig. 9 zeigt, wird in einem Schritt 531 festgestellt, ob der Betriebszustand des Fahrzeugs, einschließlich Be­ triebszuständen der Maschine, der Bedingung für die Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses genügt, wie beim voraus­ gehenden Ausführungsbeispiel. Wenn die Bedingung für die Regelung nicht erfüllt ist, wird der Stromversorgungswert D _OUT gleich "0" in einem Schritt 532' gemacht, um die Rege­ lung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses zu stoppen. Wenn andererseits die Bedingung für die selbsttätige Regelung erfüllt ist, wird ein Grundwert D _BASE' des dem Magnetven­ til 9' zugeführten Stromes in einem Schritt 533' gesetzt. Verschiedene Werte des Grundwertes D _BASE' , die entsprechend dem Absolutdruck P _BA , in der Luftansaugleitung und der Maschi­ nendrehzahl N _e bestimmt werden, werden vorher im ROM 30 in der Form einer D _BASE' -Datentabelle gespeichert, wie in Fig. 10 wiedergegeben, und die CPU 29 liest zunächst vorhandene Werte des Absolutdruckes P _BA und der Maschinendrehzahl N _e und sucht wiederum einen Wert des Zeitintervalls des Grundwertes D _BASE entsprechend den ausgelesenen Werten von der D _BASE' - Datentabelle im ROM 30. Nach dem Setzen des Grundwertes wird in dem Schritt 534 festgestellt, ob das Zeichen F _Q für die Ansaugluftmenge gleich "0" ist oder nicht. Wenn F _Q = 0, wird der Grundwert D _BASE' mit 10 (zehn) im Schritt 535' multipliziert. Dann wird im Schritt 536 festgestellt, ob das Zeitintervall des Zeitzählers A in der CPU 29 (nicht gezeigt) das vorbe­ stimmte Zeitintervall Δ t₁ erreicht hat oder nicht. Wenn das vorbestimmte Zeitintervall Δ t₁ abgelaufen ist, wird der Zähler im Schritt 537 rückgesetzt, um das Zeitzählen von dem vorbe­ stimmten Ausgangswert zu starten. Nach dem Start des Zählens des vorbestimmten Zeitintervalls Δ t₁ durch den Zeitzähler A wird in einem Schritt 539' festgestellt, ob der Ausgangssignal­ pegel des O₂-Sensors 14 größer ist als der Referenzwert Lref', der einem Soll-Luft/Brennstoff-Verhältnis entspricht. Mit anderen Worten wird in dem Schritt 539' festgestellt, ob das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches magerer ist als das Soll-Verhältnis oder nicht. Wenn L O₂ < Lref', so bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Ge­ misches magerer ist als das Sollverhältnis, und es wird in einem Schritt 5310 ein Subtraktionswert I _L errechnet. Nach dem Errechnen des Subtraktionswertes I _L wird ein Korrektur­ wert I _OUT , der vorher durch die Ausführung der Operationen der A/F-Programme errechnet wird, von einem Speicherplatz a₁ im RAM 31 gelesen. Danach wird der Subtraktionswert I _L von dem Korrekturwert I _OUT' abgezogen, und das Ergebnis wird wiederum an dem Speicherplatz a₁ des RAM 31 als neuer Kor­ rekturwert I _OUT' in einem Schritt 5311 eingeschrieben. Wenn andererseits L O₂ Lref' im Schritt 539', so bedeutet dies, daß das Luft/Brennstoff-Verhältnis reicher ist als das Sollverhältnis. Dann wird der Summierwert I _R im Schritt 5312 errechnet. Nach der Berechnung des Summierwertes I _R wird der Korrekturwert I _OUT' , der vorher durch die Ausführung des A/F-Programms errechnet wird, von dem Speicherplatz a₁ des RAM 31 ausgelesen, und der Summierwert I _R wird zu dem aus­ gelesenen Korrekturwert I _OUT addiert. Das Ergebnis der Summen­ bildung wird wiederum am Speicherplatz a₁ des RAM 31 als neuer Korrekturwert I _OUT in dem Schritt 5313 gespeichert. Nach der Berechnung des Korrekturwertes I _OUT im Schritt 5311 oder 5313 werden der Korrekturwert I _OUT und der Grundwert D _BASE' , gesetzt im Schritt 533' oder 535', addiert, und das Ergebnis der Addition wird als Stromversorgungswert D _OUT in dem Schritt 5314' verwendet. Danach wird der Stromversorgungs­ wert D _OUT an die Betätigungsschaltung 28 a' im Schritt 5315 gegeben.

Die Betätigungsschaltung 28 a' arbeitet wie folgt. Zunächst wird die Stärke des durch die Magnetspule 9 a' des Magnet­ ventils 9' fließenden Stromes festgestellt. Danach wird die festgestellte Stromstärke mit dem Stromversorgungswert D _OUT verglichen, und wird der zuvor erwähnte Transistor in Abhän­ gigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs durchgeschaltet und gesperrt, um den Erregungsstrom zur Magnetspule 9 a' zu lie­ fern. Auf diese Weise wird der durch die Magnetspule 9 a' fließende Strom gleich dem Stromversorgungswert D _OUT . Die Sekundärluft, deren Menge proportional zur Stärke des durch die Magnetspule 9 a' des Magnetventils 9' fließenden Stromes ist, wird dem Ansaugverteiler 4 zugeführt.

Aus dem Vorhergehenden geht hervor, daß bei dem zweiten Aus­ führungsbeispiel der luftansaugseitigen Sekundärluftversor­ gungsvorrichtung das Auf-Zu-Magnetventil 17 geöffnet wird, wenn die Ansaugluftmenge mittel oder groß ist. Unter dieser Bedingung wird der Stromversorgungswert D _OUT durch Korrektur des Grundwertes D _BASE' , gesetzt im Schritt 533', in Abhängig­ keit von dem Ausgangssignal des O₂-Sensors bestimmt. Wenn andererseits die Ansaugluftmenge klein ist, wird das Auf-Zu­ Magnetventil 17 geschlossen, und wird der Stromversorgungs­ wert D _OUT durch Korrektur eines Grundwertes D _BASE' bestimmt, der durch Multiplizieren des Grundwertes D _BASE' , gesetzt im Schritt 533', mit zehn in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des O₂-Sensors 14 erhalten wird. Durch die Arbeit der Betä­ tigungsschaltung 28 a' wird die Magnetspule 9 a' des Magnet­ ventils 9' mit einem Erregungsstrom versorgt, dessen Stärke gleich dem Stromversorgungswert D _OUT ist. Das Magnetventil 9' öffnet bis zu einem Grad entsprechend dem Stromwert D _OUT . Auf diese Weise wird, wenn die Ansaugluftmenge klein ist, die Sekundärluft in den Ansaugverteiler 4 nur durch die Drosselöffnung 18 geliefert, wobei die Menge der Sekundärluft ein Zehntel jener Menge an Sekundärluft ist, die durch die Sekundärluftleitung 8 strömen kann, wenn das zweite Magnet­ ventil 17 offen ist.

Zusätzlich wird nach dem Rücksetzen des Zeitzählers A und dem Beginn des Zählens vom Ausgangswert in der Stufe 537, wenn im Schritt 536 festgestellt ist, daß das vorbestimmte Zeitintervall Δ t₁ noch nicht abgelaufen ist, der Schritt 5314' unmittelbar ausgeführt, wie im Falle des vorhergehen­ den Ausführungsbeispiels. In diesem Falle wird der bisherige Korrekturwert I _OUT ausgelesen.

Claims (6)

1. Luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrich­ tung für eine Luftansaugleitung, einen Vergaser in der Luftansaugleitung und eine Abgasleitung aufweisende Brennkraftmaschine mit

• - einer Sekundärluftversorgungsleitung (8), die in der Luft­ ansaugleitung (4) stromab des Vergasers mündet,
• - einem ersten Magnetventil (9) zur Steuerung der Sekundär­ luftmenge, das in der Sekundärluftversorgungsleitung (8) angeordnet ist,
• - einem Sauerstoffkonzentrationssensor (14), der in der Abgas­ leitung angeordnet ist, und
• - einer Steuereinheit (2), die ein Ausgangssignal als Sauer­ stoffkonzentrationssensors empfängt, daraus das Luft- Brennstoffverhältnis des der Brennkraftmaschine zuge­ führten Luft-Brennstoff-Gemisches bestimmt und dementspre­ chend das erste Magnetventil (9) ansteuert,

gekennzeichnet durch

• - eine Einrichtung (29) zum Feststellen, ob eine Betriebsbe­ dingung vorliegt, bei der der Brennkraftmaschine eine kleine Ansaugluftmenge zugeführt wird, und
• - eine Einrichtung (17, 18) zum Drosseln der durch die Sekundärluft­ versorgungsleitung strömenden Sekundärluftmenge, wenn das Vorliegen der Betriebsbedingung für die kleine An­ saugluftmenge festgestellt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Drosseln der durch die Sekundärluftversorgungsleitung strömenden Sekundärluftmenge ein zweites Magnetventil (17) mit Auf/Zu-Charakteristik, das in der Sekundärluftver­ sorgungsleitung (8) angeordnet ist, und eine Drosselöffnung (18) umfaßt, die parallel zum zweiten Magnetventil (17) in der Se­ kundärluftleitung vorgesehen ist, wobei das zweite Mag­ netventil geschlossen wird, wenn das Vorliegen der Be­ triebsbedingung für eine kleine Ansaugluftmenge festge­ stellt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (29) zum Feststellen einer Betriebsbedingung, bei der der Brenn­ kraftmaschine eine kleine Ansaugluftmenge zugeführt wird, diese Betriebsbedingung dann feststellt, wenn die Dreh­ zahl der Maschine und der Absolutdruck in der Luftansaug­ leitung (4) unter einem vorbestimmten Wert jeweils liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Magnetventil (9) ein Ventil mit Auf/Zu-Charakteristik und gesteuertem Tast­ verhältnis ist und die Steuereinheit (20) periodisch die Öff­ nungszeit des ersten Magnetventils bei jedem Maschinentakt in Abhängigkeit von dem durch sie bestimmten Luft-Brennstoff- Verhältnis berechnet und das erste Magnetventil so ansteuert, daß es für die berechnete Öffnungszeit öffnet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Magnetventil (9) ein Ventil mit einem Öffnungsgrad entsprechend der Größe des Erregungsstromes ist und die Steuereinheit (20) die Stär­ ke des Erregungsstromes in Abhängigkeit von dem durch sie bestimmten Luft-Brennstoff-Verhältnis festlegt und das erste Magnetventil mit dem entsprechenden Erregungs­ strom versorgt.