DE3644357C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-OS 26 51 087 bekannt, wobei eine Zusatzschaltung zu einer elektrischen Kraftstoffeinspritzanlage mit Regelung über einen Sauerstoffkonzentrationssensor vorgesehen ist, die dazu dient, beim Schubbetrieb der Brennkraftmaschine dafür zu sorgen, daß der im Bereich der Regelung vorgesehene Integrator bei dem im Schubbetrieb gleichzeitig erfolgenden Abschneiden der Kraftstoffeinspritzimpulse nicht bis zum Anschlag in Richtung auf fettes Gemisch läuft. Durch diese Zusatzschaltung wird sichergestellt, daß bei solchen Betriebszuständen, die notwendigerweise ein Fehlverhalten der Regelung nach sich ziehen, eingegriffen und die Regelung auf ein mittleres Niveau gelegt wird, von welchem dann nach Wiedereinsetzen der Kraftstoffeinspritzimpulse nach beiden Richtungen (fett oder mager) verhältnismäßig schnell regelnd reagiert werden kann.

Aus der DE-OS 31 16 245 ist es in Verbindung mit einem Vergaser bekannt, ein elektromagnetisches Steuerventil in einem Zusatzluftkanal über einen Sauerstoffkonzentrationssensor zu steuern, wobei im Schubbetrieb der Mittelwert des Potentialpegels gespeichert wird, der vor dem Schubbetrieb an das elektromagnetische Steuerventil angelegt wurde. Wenn während des Schubbetriebs die Drosselklappe geöffnet wird und der Sauerstoffkonzentrationssensor danach feststellt, daß ein fettes Luft-Kraftstoff-Gemisch eingeleitet wurde, wird sofort dieser Mittelwert an das elektromagnetische Steuerventil angelegt.

Während des Kraftstoffabschaltbetriebs wird aufgrund der Zunahme des durch das Schließen des Drosselventils erzeugten Unterdrucks im Ansaugrohr der an den Innenwänden des Ansaugrohrs haftende Kraftstoff in die Zylinder der Brennkraftmaschine angesaugt und es fällt auch die Temperatur in der Brennkammer. Aus diesen Gründen stellt die Ausgangssignalgröße des Sauerstoffkonzentrationssensors die Konzentration einer unverbrannten Sauerstoffkomponente unmittelbar nach Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs dar. Wie in Fig. 1A gezeigt, nimmt z. B. die Ausgangssignalgröße des Sauerstoffkonzentrationssensors nach einer Zeit t₂ der Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs allmählich ab. Wenn daher die Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Regelung, die auf dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors beruht, unmittelbar nach der Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs begonnen wird, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches auf die fette Seite geregelt, wie in Fig. 1B gezeigt. Der Grund hierfür ist der, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches unter diesen Bedingungen als magerer als ein Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis gemäß dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationssensors ermittelt wird. Die Zufuhr eines solchen fetten Gemischs ergibt die Erzeugung von unverbrannten Komponenten, insbesondere Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC).

Bei den bekannten Verfahren wird zwar bei Wiedereinsetzung der Regelung nach dem Schubbetrieb bzw. nach dem Kraftstoffabschaltbetrieb zunächst die Regelung auf mageres Gemisch eingestellt, jedoch erfolgt unmittelbar danach wieder der normale Regelbetrieb mit der Tendenz nach fett, auch wenn noch eine Abmagerung des Gemischs mit Rücksicht auf unverbrannte Komponenten zweckmäßig wäre.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß unmittelbar nach Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs durch die Regelung unverbrannte Komponenten im Abgas möglichst gering gehalten werden.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei wird während einer gegebenen Zeitdauer nach einer Erfassung des Übergangs vom Kraftstoffabschaltbetrieb auf Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis so eingestellt, daß es größer als der Wert ist, der nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer verwendet werden soll.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1A und 1B Diagramme der Veränderung einer Ausgangssignalgröße eines Sauerstoffkonzentrationssensors bzw. eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs zur Zeit eines Kraftstoffabschaltbetriebs;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Sauerstoffkonzentrationssensors, der sich zur Anwendung beim Verfahren nach der Erfindung eignet;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Sauerstoffkonzentrationsfühleinheit im Sensor von Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltdiagramm mit der Darstellung eines Stromspeisekreises des Sauerstoffkonzentrationssensors, in dem das Luft-Kraftstoff- Verhältnis-Steuersystem ebenfalls gezeigt ist;

Fig. 6 ein Diagramm einer Ausgangssignalcharakteristik des Sauerstoffkonzentrationssensors;

Fig. 7 und 8 Flußdiagramme der Schritte des Verfahrens nach der Erfindung, die durch die in Fig. 5 gezeigte Luft-Kraftstoff-Verhältnis- Steuerschaltung ausgeführt werden;

Fig. 9 bis 11 Diagramme der Art der Einstellung von Verzögerungszeiten T _L1, T _L2 bzw. T _L3;

Fig. 12A und 12B Diagramme der Änderung der Ausgangssignalgröße des Sauerstoffkonzentrationssensors bzw. des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs zur Zeit des Kraftstoffabschaltbetriebs.

Fig. 2 zeigt einen Sauerstoffkonzentrationssensor eines Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuersystems, in dem das Verfahren ausgeführt wird. Ein insgesamt dargestellter Sauerstoffkonzentrationssensor 40 enthält ein Gehäuse 42 mit einem Leitungsdraht-Einführungsloch 41 an einem Ende. Am anderen Ende des Gehäuses 42 ist eine Sauerstoffkonzentrationsfühleinheit 43 angebracht, die von einer Schutzabdeckung 44 umgeben ist, die als Zylinder ausgebildet und an einem Endteil mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Schutzabdeckung 44 ist mit mehreren Abgaseinführungslöchern 44 a versehen, die am Umfang in gleichen Abständen angeordnet sind. Bei diesem Beispiel sind vier Abgaseinführungslöcher 44 a vorgesehen. Zusätzlich werden zwei der Sauerstoffkonzentrationssensoren 40, dargestellt auf der linken Seite der Linie A-A von Fig. 2, in ein nicht gezeigtes Abgassammelrohr eingeführt, wenn der Sensor 40 für den Betrieb montiert wird.

Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, enthält die Sauerstoffkonzentrationsfühleinheit 43 einen Sauerstoffionen leitenden Trockenelektrolyten 1 von im allgemeinen kubischer Form. Im Trockenelektrolyt 1 sind erste und zweite Gasaufnahmekammern 2 und 3 vorgesehen, die Spaltabschnitte bilden. Die erste Gasaufnahmekammer 2 führt zu einer Gaseinlaßöffnung 4 zur Einführung des Meßgases, das heißt, des Abgases der Brennkraftmaschine, von der Außenseite des Trockenelektrolyten 1. Die Gaseinlaßöffnung 4 ist in einem nicht gezeigten Abgaskanal der Brennkraftmaschine derart positioniert, daß das Abgas leicht in die Gasaufnahmekammer 2 strömen kann. In einer Wand zwischen der ersten Gasaufnahmekammer 2 und der zweiten Gasaufnahmekammer 3 befindet sich ein Verbindungskanal 5 derart, daß das Abgas durch die Gaseinlaßöffnung 4, die erste Gasaufnahmekammer 2 und den Verbindungskanal 5 in die zweite Gasaufnahmekammer 3 eingeführt wird. Ferner ist der Trockenelektrolyt 1 mit einer Bezugsgaskammer 6 versehen, in die z. B. Außenluft eingeführt wird. Die Bezugsgaskammer 6 ist so angeordnet, daß sie von der ersten und der zweiten Gasaufnahmekammer 2 und 3 durch eine dazwischenliegende Trennwand getrennt ist. In einer Seitenwand der ersten und der zweiten Gasaufnahmekammern 2 und 3 befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Bezugsgaskammer 6 ein Elektrodenschutzraum 7. Die Wände zwischen der ersten Gasaufnahmekammer 2 und der Bezugsgaskammer 6 sowie dem Elektrodenschutzraum 7 sind mit zwei Elektroden 12 a und 12 b bzw. zwei Elektroden 11 a und 11 b versehen. Die Elektroden 11 a, 11 b und 12 a, 12 b bilden einen ersten Satz von der ersten Gasaufnahmekammer 2 zugeordneten Elektroden. In ähnlicher Weise ist die Wand zwischen der zweiten Gasaufnahmekammer 3 und der Bezugsgaskammer 6 sowie die Wand zwischen der zweiten Gasaufnahmekammer 3 und dem Elektrodenschutzraum 7 mit zwei Elektroden 14 a und 14 b bzw. zwei Elektroden 13 a und 13 b versehen. Die Elektroden 13 a, 13 b und 14 a, 14 b bilden einen der zweiten Gasaufnahmekammer 3 zugeordneten zweiten Satz von Elektroden. Bei diesem Aufbau arbeiten der Trockenelektrolyt 1 und die beiden Elektroden 11 a und 11 b als erste Sauerstoffpumpeinheit 15 zusammen. Andererseits arbeiten der Trockenelektrolyt 1 und die beiden Elektroden 12 a und 12 b als erste Sensorzelleneinheit 16 zusammen. In ähnlicher Weise arbeiten der Trockenelektrolyt 1 und die beiden Elektroden 13 a und 13 b als zweite Sauerstoffpumpeinheit 17 zusammen, während der Trockenelektrolyt und die beiden Elektroden 14 a und 14 b als zweite Sensorzelleneinheit 18 zusammenarbeiten. Ferner sind Heizelemente 19 und 20 auf einer Außenwand der Bezugsgaskammer 6 bzw. einer Außenwand des Elektrodenschutzraums 7 vorgesehen. Die Heizelemente 19 und 20 sind so elektrisch parallel geschaltet, daß sie die erste und die zweite Sauerstoffpumpeinheit 15 und 17 sowie in gleicher Weise die erste und die zweite Sensorzelleneinheit 16 und 18 erhitzen. Die Heizelemente 19 und 20 bewirken ferner eine Verbesserung der Wärmerückhaltung des Trockenelektrolyts 1. Der Trockenelektrolyt 1 ist aus mehreren Teilen hergestellt und bildet ein integrales Glied. Zusätzlich müssen die Wände der ersten und der zweiten Gasaufnahmekammer 2 und 3 nicht insgesamt aus Sauerstoffionen leitendem festen Elektrolyt hergestellt sein. Wenigstens Teile der Wand, an denen die Elektroden vorgesehen sind, müssen aus dem Trockenelektrolyt hergestellt sein.

Als Sauerstoffionen leitender Trockenelektrolyt wird zweckmäßig Zirkondioxid (ZrO₂) verwendet, während für die Elektroden 11 a bis 11 b Platin (Pt) verwendet wird.

Die erste Sauerstoffpumpeinheit 15 und die erste Sensorzelleneinheit 16 bilden einen ersten Sensor. Die zweite Sauerstoffpumpeinheit 17 und die zweite Sensorzelleneinheit 18 bilden einen zweiten Sensor. Die erste und die zweite Sauerstoffpumpeinheit 15 und 17, die erste und die zweite Sensorzelleneinheit 16 und 18 sind mit einem Stromzufuhrkreis 21 verbunden. Gemäß Fig. 5 enthält der Stromzufuhrkreis 21 Differentialverstärker 22 und 23, Stromprüfwiderstände 24 und 25 zur Erfassung der Stromstärke, Stromquellen 26 und 27 als Bezugsspannungen und einen Schaltstromkreis 28. Die auf der Außenfläche der ersten Sauerstoffpumpeinheit 15 vorgesehene Elektrode 11 a ist über den Stromprüfwiderstand 24 und ein Schaltelement 28 a des Schaltstromkreises 28 mit einer Ausgangsklemme des Differentialverstärkers 22 verbunden. Die auf der Innenfläche der ersten Sauerstoffpumpeinheit 15 vorgesehene Elektrode 11 b ist geerdet. Die auf der Außenfläche der ersten Sensorzelleneinheit 16 vorgesehene Elektrode 12 a ist mit einer umpolenden Eingangsklemme des Differentialverstärkers 22 verbunden, während die Elektrode 12 b an der Innenfläche der ersten Sensorzelleneinheit 16 geerdet ist. In ähnlicher Weise ist die Elektrode 13 a an der Außenfläche der zweiten Sauerstoffpumpeinheit 17 über den Stromprüfwiderstand 25 und ein Schaltelement 28 b des Schaltstromkreises 28 mit einer Ausgangsklemme des Differentialverstärkers 23 verbunden.

Die an der Innenfläche der zweiten Sauerstoffpumpeinheit 17 vorgesehene Elektrode 13 b ist geerdet. Die an der Außenfläche der zweiten Sensorzelleneinheit 18 vorgesehene Elektrode 14 a ist mit einer umpolenden Eingangsklemme des Differentialverstärkers versehen. Die an der Innenfläche der Sensorzelleneinheit 18 vorgesehene Elektrode 14 b ist geerdet. Eine nicht umpolende Eingangsklemme des Differentialverstärkers 22 ist mit der Stromquelle der Bezugsspannung 26 verbunden. Eine nicht umpolende Eingangsklemme des Differentialverstärkers 23 ist mit der Stromquelle der Bezugsspannung 27 verbunden. Die Ausgangsspannungen der Stromquellen der Bezugsspannung 26 und 27 sind auf eine Spannung eingestellt (z. B. 0,4 V), die dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht. Bei dem oben beschriebenen Schaltungsaufbau bildet die an den Klemmen des Stromprüfwiderstands 24 herrschende Spannung ein Ausgangssignal des ersten Sensors, während die an den Klemmen des Stromprüfwiderstands 25 herrschende Spannung ein Ausgangssignal des zweiten Sensors bildet. Die Spannungen an den Klemmen der Stromprüfwiderstände 24 und 25 werden über den A-D-Umsetzer 31 mit einem Differentialeingangskreis zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 geliefert. Auf diese Weise werden die durch die veränderlichen Widerstände 24 und 25 fließenden Pumpströme I _P (1) und I _P (2) durch den Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 gelesen. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 enthält einen Mikrocomputer. Ein Ausgangssignal eines Kühlwassertemperatursensors 36 zum Abfühlen einer Motorkühlwassertemperatur ist mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 verbunden. Dieser Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 wird ferner mit Ausgangssignalen von mehreren nicht gezeigten Sensoren zum Abfühlen von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine gespeist, etwa der Motordrehzahl und des absoluten Drucks im Ansaugrohr. Ferner ist ein Magnetventil 34 über einen Antriebskreis 33 mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 verbunden. Das Magnetventil 34 ist mit einem nicht gezeigten lufteinlaßseitigen Nebenluftzufuhrkanal versehen, der zu einem Einlaßsammelrohr an einer Stelle stromab eines Drosselventils eines Vergasers der Brennkraftmaschine führt. Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 steuert ferner den Umschaltbetrieb des Schaltstromkreises 28 derart, daß der Antriebskreis 30 den Schaltstromkreis 28 gemäß einem Befehl vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis antreibt. Zusätzlich werden die Differentialkreise 22 und 23 mit positiver und negativer Spannung beaufschlagt.

Andererseits sind die Heizelemente 19 und 20 mit einem Heizstromlieferkreis 35 verbunden, der Ströme zu den Heizelementen 19 und 20 in Abhängigkeit von einem Heizstromlieferstartbefehl vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 liefert. Werden die Heizelemente 18 und 19 auf diese Weise betrieben, so werden die Sauerstoffpumpeinheiten 15 und 17 sowie die Sensorzelleneinheiten 16 und 18 auf ein geeignetes Temperaturniveau erhitzt, das höher als die Temperatur des Abgases ist.

Bei diesem Sauerstoffkonzentrationssensor strömt das Abgas im Abgassammelrohr durch die Gaseinlaßöffnung 4 in die erste Gasaufnahmekammer 2 und wird darin verteilt. Auch wird das in die erste Gasaufnahmekammer 2 eingedrungene Abgas durch den Verbindungskanal 5 in die zweite Gasaufnahmekammer 3 eingeführt und darin verteilt.

Wenn das Schaltelement 28 a so positioniert ist, daß es die Klemme 11 a mit dem Stromprüfwiderstand 24 verbindet, und wenn das Schaltelement 28 b so positioniert ist, daß es die die Elektrode 13 a und den Stromprüfwiderstand 25 verbindende Leitung unterbricht (Fig. 5), befindet sich der Schaltstromkreis 28 in der Stellung für die Wahl des ersten Sensors.

In diesem Zustand für die Wahl des erstens Sensors ist die Ausgangssignalgröße des Differentialverstärkers 22 eine positive Größe, wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs in einem mageren Bereich befindet. Diese positive Ausgangsspannung wird an die Reihenschaltung der ersten Sauerstoffpumpeinheit 15 geliefert. Daher strömt ein Pumpenstrom durch die Elektroden 11 a und 11 b der ersten Sauerstoffpumpeneinheit 15. Da dieser Pumpenstrom von der Elektrode 11 a zur Elektrode 11 b fließt, wird der Sauerstoff in der ersten Gasaufnahmekammer 2 an der Elektrode 11 b ionisiert und bewegt sich durch die Sauerstoffpumpeneinheit 15 zur Elektrode 11 a. Der Sauerstoff wird an der Elektrode 11 a in Form von Sauerstoffgas freigesetzt. Auf diese Weise wird der in der ersten Gasaufnahmekammer 2 befindliche Sauerstoff herausgepumpt.

Durch Herauspumpen des in der ersten Gasaufnahmekammer 2 befindlichen Sauerstoffs entwickelt sich ein Unterschied in der Sauerstoffkonzentration zwischen dem Abgas in der ersten Gasaufnahmekammer 2 und einem Gas in der Bezugsgaskammer 6. Durch diesen Unterschied in der Sauerstoffkonzentration wird an den Elektroden 12 a und 12 b der Sensorzelleneinheit 16 eine Spannung V _s erzeugt und an die umpolende Eingangsklemme des Differentialverstärkers 22 angelegt. Daher wird die Spannung des Ausgangssignals des Differentialverstärkers 22 proportional zur Spannungsdifferenz zwischen der Spannung V _s und einer Spannung Vr₁ des Ausgangssignals der Stromquelle der Bezugsspannung 26. Auf diese Weise wird die Größe des Pumpenstroms proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas.

Wenn sich das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs in einem fetten Bereich befindet, überschreitet die Spannung V _s die Ausgangsspannung Vr₁ der Stromquelle der Bezugsspannung 26. Daher wendet sich die Ausgangssignalgröße des Differentialverstärkers 22 von der positiven Größe zur negativen Größe. Durch diese negative Größe wird der durch die Elektroden 11 a und 11 b der ersten Sauerstoffpumpeneinheit 15 fließende Pumpenstrom verringert, wobei die Strömungsrichtung des Stroms umgekehrt wird. Im einzelnen fließt der Pumpenstrom von der Elektrode 11 b zur Elektrode 11 a, so daß der Sauerstoff in der Außenseite an der Elektrode 11 a ionisiert wird und sich seinerseits durch die erste Sauerstoffpumpeinheit 15 zur Elektrode 11 b bewegt. Der Sauerstoff wird dann der Elektrode 11 b in Form von Sauerstoffgas in die erste Gasaufnahmekammer 2 freigesetzt. Auf diese Weise wird der Sauerstoff in die erste Gasaufnahmekammer 2 gepumpt. Zusammengefaßt arbeitet die Vorrichtung derart, daß der Pumpenstrom so geliefert wird, daß die Sauerstoffkonzentration in der ersten Gasaufnahmekammer 2 konstant gehalten wird, wobei der Sauerstoff gemäß der Richtung des Pumpenstroms hinein- oder herausgepumpt wird. Daher werden die Größe des Pumpenstroms und der Ausgangssignalspannung des Differentialverstärkers 22 proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas sowohl in den mageren als auch in den fetten Bereichen. In Fig. 6 zeigt die ausgezogene Linie die Größe des Pumpenstroms I _p.

Andererseits wird der Pumpenstrom I _P durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

I _P = 4e σ₀ (Poexh - Pov) (1)

in der e die elektrische Ladung, σ₀ den Diffusionskoeffizienten der Gaseinlaßöffnung 4 gegen das Abgas, Poexh die Sauerstoffkonzentration des Abgases und Pov die Sauerstoffkonzentration in der ersten Gasaufnahmekammer 2 darstellen.

Der Diffusionskoeffizient σ₀ kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

σ₀ = D · A/kTl (2)

in der A die Querschnittsfläche der Gaseinlaßöffnung 4, k die Boltzmann-Konstante, T die absolute Temperatur, l die Länge der Gaseinlaßöffnung und D eine Diffusionskonstante darstellen.

Andererseits wird der zweite Sensor gewählt, wenn das Schaltelement 28 a so positioniert ist, daß die die Elektrode 11 a und den Stromprüfwiderstand 24 verbindende Leitung unterbro­ chen ist, während das Schaltelement 28 b so positioniert ist, daß es die Elektrode 13 a mit dem Stromprüfwiderstand 25 verbindet.

In diesem Zustand der Wahl des zweiten Sensors wird Pumpenstrom durch die Elektroden 13 a und 13 b der zweiten Sauerstoffpumpeinheit 17 so geliefert, daß die Sauerstoffkonzentration in der zweiten Gasaufnahmekammer 3 durch einen Betrieb konstant gehalten wird, der gleich dem in dem Zustand ist, in dem der erste Sensor gewählt ist. Auf diese Weise wird der Sauerstoff durch den Pumpenstrom hinein- oder herausgepumpt, wobei die Größe des Pumpenstroms und des Ausgangssignals des Differentialverstärkers 23 proportional zur Sauerstoffkonzentration sowohl im mageren Bereich als auch im fetten Bereich variiert.

In dem Zustand, in dem der zweite Sensor gewählt ist, kann die Größe des Pumpenstroms durch Verwendung der Gleichung (1) ausgedrückt werden, wobei die Diffusionskonstante σ₀ für die Gaseinlaßöffnung 4 und auch den Verbindungskanal 5 berechnet ist und Pov die Sauerstoffkonzentration in der zweiten Gasaufnahmekammer 3 darstellt.

Andererseits gibt, daß die Größe des Pumpenstroms klein wird, wenn ein Diffusionswiderstand zunimmt, der dem Diffusionskoeffizienten σ₀ umgekehrt proportional ist, und zwar sowohl im mageren Bereich als auch im fetten Bereich des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Dies bedeutet, daß bei Wahl des zweiten Sensors der Diffusionswiderstand größer als im Zustand der Wahl des ersten Sensors wird. Daher ist, wie durch die gestrichelte Linie b in Fig. 6 gezeigt, die Größe des Pumpenstroms größer als diejenige im Zustand der Wahl des ersten Sensors, und zwar sowohl im mageren Bereich als auch im fetten Bereich.

Durch geeignete Wahl von Größe und Länge des Verbindungskanals 5 schließt sich ferner die Kennlinie des Pumpenstroms bei im fetten Bereich befindlichem zweiten Sensor geradlinig an die Kennlinie des Pumpenstroms bei im mageren Bereich befindlichem ersten Sensor an, und zwar an einem Punkt, in dem I _P gleich Null ist (I _P = 0). Auf diese Weise kann durch Kombinieren des ersten und des zweiten Sensors eine Kennlinie des Pumpenstroms erzielt werden, die eine durch den mageren und den fetten Bereich hindurchgehende gerade Linie bildet. Auch können bei geeignetem Betrieb die Kennlinien der Ausgangslinie des ersten und des zweiten Differentialverstärkers 22 und 23 an einem Punkt geradlinig miteinander verbunden werden, wo das Spannungsniveau gleich Null ist.

Die Einzelheiten des Verfahrens werden in Verbindung mit dem Flußdiagramm von Fig. 7 erläutert, das den Betrieb des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreises 32 zeigt.

Der Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32 ermittelt in einem Schritt 51, welcher von den Sensoren gewählt werden soll. Diese Ermittlung erfolgt in Abhängigkeit vom Motorbetrieb oder vom Zustand des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses. Wenn ermittelt wird, daß der erste Sensor gewählt werden soll, liefert der Steuerkreis 32 in einem Schritt 52 einen Wählbefehl für den ersten Sensor zum Antriebskreis 30. Wenn umgekehrt ermittelt wird, daß der zweite Sensor gewählt werden soll, liefert der Steuerkreis 32 in einem Schritt 53 einen Wählbefehl für den zweiten Sensor zum Antriebskreis 30. Der Steuerkreis 30 stellt in Abhängigkeit vom Wählbefehl für den ersten Sensor die Schalter 28 a und 28 b in die obengenannten Positionen für die Wahl des ersten Sensors. Diese Schalterpositionen werden eingehalten, bis vom Steuerkreis 32 der Wählbefehl für den zweiten Sensor oder ein Wahllöschbefehl geliefert wird. Wenn auf diese Weise der erste Sensor gewählt ist, wird der Pumpenstrom zur ersten Sauerstoffpumpeneinheit 15 geliefert. In ähnlicher Weise stellt der Steuerkreis 32 in Abhängigkeit vom Wählbefehl für den zweiten Sensor die Schalter 28 a und 28 b für die Wahl des zweiten Sensors in die genannten Stellungen. Diese Schalterstellungen für die Wahl des zweiten Sensors werden aufrechterhalten, bis der Wählbefehl für den ersten Sensor oder der Wähllöschbefehl vom Steuerkreis 32 geliefert wird. Wenn auf diese Weise der zweite Sensor gewählt ist, wird der Pumpenstrom zum zweiten Pumpelement 16 geliefert.

Dann wird durch den Steuerkreis 32 in einem Schritt 54 ein Lref-Einstellung-Unterprogramm ausgeführt zur Einstellung des das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis wiedergebenden Soll-Wert Lref. Ferner gibt der Steuerkreis 32 in einem Schritt 55 einen Pumpenstromwert I _P (1) oder einen Pumpenstromwert I _P (2) aus dem A/D-Umsetzer 31 ein. Dann ermittelt der Steuerkreis 32 in einem Schritt 56, ob ein Ausgangssignalwert LO₂ für die Sauerstoffkonzentrationserfassung, entsprechend dem Pumpenstromwert I _P (1) oder dem Pumpenstromwert I _P (2), größer als der Soll-Wert Lref ist oder nicht. Wenn LO₂ Lref ist, bedeutet dies, daß das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des zur Brennkraftmaschine gelieferten Gemischs fett ist. Daher erzeugt der Steuerkreis 32 in einem Schritt 57 einen Ventilöffnungsantriebsbefehl zum Öffnen des Magnetventils 34 und liefert ihn zum Antriebskreis 33. Wenn LO₂ < Lref ist, bedeutet dies, daß das Luft-Kraftstoff- Verhältnis des Gemischs mager ist. Durch den Steuerkreis 32 wird in einem Schritt 58 ein Ventilöffnungsantrieb-Stoppbefehl zum Schließen des Magnetventils 34 erzeugt und zum Antriebskreis 33 geliefert. Entsprechend dem Ventilöffnungsantriebsbefehl öffnet der Antriebskreis 33 das Magnetventil 34, um Nebenluft in das Einlaßsammelrohr der Brennkraftmaschine einzuführen, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs mager gemacht wird. Umgekehrt schließt der Antriebskreis 33 in Abhängigkeit vom Ventilöffnungsantrieb-Stoppbefehl das Magnetventil 34, so daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs angereichert wird. Durch wiederholtes Ausführen dieser Vorgänge in gegebenen Intervallen wird das Luft- Kraftstoff-Verhältnis des zur Brennkraftmaschine gelieferten Gemischs auf das Luft-Kraftstoff-Sollverhältnis geregelt.

Wie in Fig. 8 gezeigt, ermittelt der Steuerkreis 32 im Schritt 541 im Lref-Einstellunterprogramm, ob eine Bedingung für den Kraftstoffabschaltbetrieb erfüllt ist oder nicht. Die Bedingung für den Kraftstoffabschaltbetrieb besteht darin, daß das Drosselventil ganz geschlossen ist und sich die Motordrehzahl in einem gegebenen hohen Drehzahlbereich befindet. Wenn die Bedingung für den Kraftstoffabschaltbetrieb erfüllt ist, dann wird in einem Schritt 542 ermittelt, ob eine Kraftstoffabschaltmarkierung Fc gleich "1" ist oder nicht. Wenn Fc = 0 ist, bedeutet dies, daß der Kraftstoffabschaltbetrieb gerade begonnen hat, wobei der Steuerkreis 32 im Schritt 543 die Motordrehzahl Ne und den Druck P _B im Ansaugsammelrohr eingibt. Ferner stellt der Steuerkreis 32 in einem Schritt 544 eine erste Verzögerungszeitdauer T _L1 gemäß den gelesenen Werten der Motordrehzahl Ne und des Drucks P _B im Ansaugrohr ein. Verschiedene Werte für die erste Verzögerungszeitdauer T _L1, von denen jeder den Werten der Motordrehzahl Ne und den Druck P _B im Ansaugrohr entspricht, werden vorher in einem Speicher, etwa einem ROM, in der Steuerschaltung 32 in Form eines Kennfeldes eingespeichert. Die Beziehung zwischen der ersten Verzögerungszeitdauer T _L1 und der Motordrehzahl Ne für verschiedene Druckwerte P _B1, P _B2, P _B3 ist die in Fig. 9 gezeigte. Die Einstellung der ersten Verzögerungszeitdauer T _L1 erfolgt am Steuerkreis 32 durch Suchen eines Werts der ersten Verzögerungszeitdauer T _L1 aus dem Kennfeld unter Verwendung des gelesenen Werts der Motordrehzahl Ne und des Drucks P _B im Ansaugrohr. Die erste Verzögerungszeitdauer T _L1 wird gemäß der Motordrehzahl Ne und dem Druck P _B im Ansaugrohr derart bestimmt, daß sie verlängert wird, wenn die Menge der Einlaßluft zunimmt, da die Mengen des in die Brennkraftmaschine eingesaugten Kraftstoffs, der an den Innenwänden des Ansaugrohrs haftet, zunimmt, wenn die Menge der Einlaßluft vor und nach der Kraftstoffabschaltung zunimmt. Ferner sind die Motordrehzahl Ne und der Druck P _B im Ansaugsammelrohr, die zur Bestimmung der ersten Verzögerungszeitdauer P _L1 verwendet werden, nicht auf ihre unmittelbar nach dem Beginn des Kraftstoffabschaltbetriebs ermittelten Werte beschränkt. Zur Einstellung der ersten Verzögerungsdauer T _L1 können z. B. ein Motordrehzahlwert Ne und ein Druckwert P _B im Ansaugrohr verwendet werden, die während des Kraftstoffabschaltbetriebs oder unmittelbar nach dessen Beendigung ermittelt werden. Nach der Einstellung der ersten Verzögerungszeitdauer T _L1 beginnt in einem Schritt 545 das Aufwärtszählen eines nicht gezeigten Zeitzählers A im Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32, ausgehend von einem Standardwert. Dann wird an einem Schritt 546 ein Wert "1" für die Kraftstoffabschaltmarkierung Fc eingestellt zur Speicherung des Beginns des Kraftstoffabschaltbetriebs. Wenn andererseits im Schritt 542 die Markierung Fc als "1" (Fc = 1) ermittelt wird, wird angenommen, daß der Kraftstoffabschaltbetrieb kontinuierlich stattfindet.

Falls im Schritt 541 festgestellt wird, daß die Bedingung für den Kraftstoffabschaltbetrieb nicht erfüllt ist, wird im Schritt 547 festgestellt, ob die Kraftstoffabschaltmarkierung Fc gleich "1" ist oder nicht. Wenn Fc = 1, wird angenommen, daß der Kraftstoffabschaltbetrieb beendet ist, wobei der Steuerkreis 32 im Schritt 548 einen Zählwert T _A des Zeitzählers A liest. Dann wird im Schritt 549 der Zeitzähler A auf den Standardwert zurückgestellt. Gleichzeitig beginnt im Schritt 5410 das Aufwärtszählen eines nicht gezeigten Zeitzählers B im Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreis 32. Dann wird im Schritt 5411 eine zweite Verzögerungszeit T _L2 gemäß dem Zählwert T _A eingestellt, d. h. die Zeitdauer des Kraftstoffabschaltbetriebs. Ferner wird im Schritt 5412 der Kühlwassertemperaturwert T _W aus einem Eingang des Kühlwassertemperatursensors 36 gelesen, wobei im Schritt 5413 eine dritte Verzögerungszeitdauer T _L3 gemäß dem gelesenen Wert der Kühlwassertemperatur T _W eingestellt wird. Im oben erwähnten Speicher des Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreises 32 werden verschiedene Werte der zweiten Verzögerungszeit T _L2 in der in Fig. 10 gezeigten Weise als T _L2-Kennfeld gespeichert. Die zweite Verzögerungszeit T _L2 wird so festgelegt, daß sie lang wird, wenn die Dauer des Kraftstoffabschaltbetriebs verlängert wird, da die Menge des in die Brennkraftmaschine eingesaugten Kraftstoffs, der an den Innenwänden des Ansaugrohres haftet, zunimmt, wenn die Dauer des Kraftstoffabschaltbetriebs zunimmt. Ferner werden verschiedene Werte für die dritte Verzögerungszeitdauer T _L3 entsprechend der Kühlwassertemperatur T _W vorher als T _L3-Kennfeld in der in Fig. 11 gezeigten Weise im erwähnten Speicher des Luft- Kraftstoff-Verhältnis-Steuerkreises 32 gespeichert. Die dritte Verzögerungszeit T _L3 wird so festgelegt, daß sie groß wird, wenn die Temperatur der Brennkraftmaschine abnimmt. Dies erfolgt, weil die Menge des in die Brennkraftmaschine eingesaugten Kraftstoffs, der an den Innenwänden des Ansaugsammelrohrs haftet, bei der Abnahme der Temperatur der Brennkraftmaschine zunimmt. Daher sucht der Steuerkreis 32 einen Wert der zweiten Verzögerungszeitdauer entsprechend dem gelesenen Wert des Zählwertes T _A aus dem T _L2-Kennfeld bzw. einen Wert der dritten Verzögerungszeitdauer T _L3 entsprechend dem gelesenen Wert der Kühlwassertemperatur T _W aus dem T _L3-Kennfeld. Die Verzögerungszeiten T _L1, T _L2 und T _L3 sind vorgesehen, da die Ermittlung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses während der Dauer dieser Verzögerungszeiten ungenau ist aufgrund des Haftens des Kraftstoffs an den Innenwänden des Ansaugrohrs zur Zeit der Wiederaufnahme der Kraftstofflieferung. Nach der Einstellung der Verzögerungszeiten T _L1, T _L2 und T _L3 auf diese Weise werden diese Verzögerungszeiten im Schritt 5414 zusammengezählt, wobei der berechnete Wert seinerseits als Verzögerungszeit T _L verwendet wird. Um ferner zu speichern, daß der Kraftstoffabschaltbetrieb nicht stattfindet, wird im Schritt 5410 ein Wert "0" für die Kraftstoffabschaltmarkierung Fc eingestellt. Anschließend wird im Schritt 5416 der Soll-Wert Lref gemäß Betriebsparametern eingestellt, wie der Motordrehzahl Ne und dem Druck P _B im Ansaugrohr. Danach wird im Schritt 5417 unter Verwendung eines Zählwerts T _B des Zeitzählers B festgestellt, ob eine größere Zeitdauer als die Verzögerungszeitdauer T _L verstrichen ist oder nicht. Wenn T _B < T _L ist, bedeutet dies, daß die Verzögerungszeitdauer T _L nach der Unterbrechung des Kraftstoffabschaltbetriebs nicht verstrichen ist. Daher wird der im Schritt 5416 eingestellte Soll-Wert Lref mit einem Koeffizienten K₁ multipliziert (K₁ < 1), wobei im Schritt 5418 ein berechneter Wert als neuer Soll-Wert Lref eingestellt wird. Wenn T _B ≧ T _L ist, bedeutet dies, daß eine Zeitdauer, die gleich oder größer als die Verzögerungszeitdauer T _L ist, nach der Unterbrechung des Kraftstoffabschaltbetriebs verstrichen ist. In diesem Zustand wird der im Schritt 5416 eingestellte Soll-Wert Lref aufrechterhalten.

Zusätzlich werden die Zählvorgänge der Zeitzähler A und B in einem Rechenunterprogramm ausgeführt, das sich vom bisher beschriebenen Unterprogramm unterscheidet.

Zusammengefaßt wird bei diesem Verfahren während der Verzögerungszeitdauer T _L nach Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs der Soll-Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so gesteuert, daß er größer als der nach Ablauf der Verzögerungszeitdauer T _L verwendete Soll-Wert ist. Daher wird, wie in Fig. 12A gezeigt, das Ausgangssignalniveau des Sauerstoffkonzentrationssensors geringfügig höher als das Niveau V₁ vor der Startzeit t₁ des Kraftstoffabschaltbetriebs, anstatt sofort das Niveau V₁ zu erreichen. Zur Zeit t₃, d. h. bei Ablauf der Verzögerungszeit T _L, ausgehend vom Zeitpunkt t₂, erreicht das Ausgangssignalniveau des Sauerstoffkonzentrationssensors das Niveau V₁. Auf diese Weise arbeitet, wie in Fig. 12B gezeigt, das Verfahren in der Weise, daß es eine große Abweichung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses des zur Brennkraftmaschine zu liefernden Gemischs unmittelbar nach Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs im Zeitpunkt t₂ in der Richtung fettes Gemisch verhindert. Zusammengefaßt wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Gemischs im wesentlichen auf einem Niveau vor dem Zeitpunkt t₁ des Beginns des Kraftstoffabschaltbetriebs gehalten.

Bei der beschriebenen Ausführungsform wird die Verzögerungszeitdauer gemäß verschiedenen Betriebsparametern bestimmt, die während des Kraftstoffabschaltbetriebs ermittelt werden. Die Anordnung ist jedoch nicht darauf beschränkt, wobei für die Verzögerungszeitdauer stets eine feste Zeitdauer verwendet werden kann.

Aus dem Obigen ist ersichtlich, daß bei diesem Verfahren innerhalb der Verzögerungszeitdauer nach dem Zeitpunkt der Ermittlung des Übergangs des Kraftstoffabschaltbetriebs bis zur Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr der Soll-Wert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses so festgelegt wird, daß er größer als sein Wert ist, der nach dem Ablauf der Verzögerungszeitdauer verwendet werden soll. Daher wird eine große Abweichung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Gemischs in der Richtung fettes Gemisch, die sonst auftreten könnte, verhindert. Auf diese Weise wird die Genauigkeit der Regelung des Luft-Kraftstoff- Verhältnisses verbessert, und es wird gleichzeitig die Emission der unverbrannten Komponenten, wie CO, HC, unmittelbar nach Beendigung des Kraftstoffabschaltbetriebs wirksam verringert.

Claims (2)

1. Verfahren zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des einer Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff- Gemischs in einem Regelsystem mit folgenden Schritten:

• 1. Regeln des Ist-Werts des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Richtung auf einen Sollwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von einer gemessenen Sauerstoffkonzentration im Abgas der Brennkraftmaschine,
• 2. Feststellen, ob eine vorgegebene Bedingung für eine Kraftstoffabschaltung erfüllt ist,
• 3. Abschalten der Kraftstoffzufuhr und Versetzen des Regelsystems in einen Zustand entsprechend einem Kraftstoffabschaltbetrieb, wenn in Schritt 2 die vorgegebene Bedingung als erfüllt festgestellt wurde,
• 4. Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr und der Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, wenn die vorgegebene Bedingung als nicht mehr erfüllt festgestellt wurde, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:
• 5. Bestimmen eines Sollwertes (Lref) für das Luft-Kraftstoff- Verhältnis für den Zustand nach Wiederaufnahme der Regelung,
• 6. Vergrößern des im Schritt 5 bestimmten Sollwertes um einen vorbestimmten Wert (K₁),
• 7. Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf den im Schritt 6 vergrößerten Sollwert für eine vorgegebene Zeitdauer (T _L) nach Wiederaufnahme der Kraftstoffzufuhr,
• 8. Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses auf den im Schritt 5 bestimmten Sollwert nach Ablauf der vorgegebenen Zeitdauer (T _L).

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erfassen wenigstens eines Betriebsparameters (Ne, P _B) der Brennkraftmaschine während des Zustands der Kraftstoffabschaltung,
Berechnen der vorgegebenen Zeitdauer (T _L) in Abhängigkeit vom erfaßten wenigstens einen Betriebsparameter (Ne, P _B).