DE2204192B2 - Vorrichtung zur Verbesserung der Abgase einer Vergaser-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbesserung der Abgase einer über eine Drosselklappe geregelten Vergaser-Brennkraftmaschine mit einem dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Meßfühler zur Bildung eines den Sauerstoffgehalt kennzeichnenden Ausgangssignals, entsprechend dem ein in einer Luftbypaßleitung des Vergasers angeordnetes Ventil zur Steuerung der Zufuhr von Zusatzluft zum Saugrohr der Brennkraftmaschine betätigbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist schon durch die DE-OS 10 793 bekannt. Dabei wird der Sauerstoffgehalt der Abgase mit einem Sauerstoff-Meßfühler gemessen, der aus einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten — vorzugsweise Zirkondioxid — besteht Das Ausgangssignal des Sauerstoff-Meßfühlers beeinflußt über einen Regelverstärker die Stelllung des Bypaßventils in einer Luftbypaßleitung, die stromaufwärts der Drosselklappe in das Saugrohr der Brennkraftmaschine mündet. Bei Sauerstoffmangel in den Abgasen, der auf ein zu fettes Gemisch hinweist, wird das Bypaßventil weiter geöffnet, und das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird abgemagert.

Die bekannte Vorrichtune weist einen wesentlichen

Nachteil auf: Da nur das Ausgangssignal des Sauerstoff-Meßfühlers einen Einfluß auf die Stellung des Bypaßventils hat, ist die relative Änderung der Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches bei großem Luftdurchsatz im Ansaugrohr, d. h. bei weitgeöffneter Drosselklappe, wesentlich kleiner als bei niedrigem Luftdurchsatz. Die Zusammensetzung des Luft-Kraftstoff-Gemisches kann trotzdem bei allen Stellungen der Drosselklappe auf den gleichen Wert eingeregelt werden, weil ja der Regelkreis über den Sauerstoff-Meßfühler, das Bypaßventil und die Brennkraftmaschine geschlossen ist. Bei großem Luftdurchsatz ergeben sich aber erhebliche Verzögerungszeiten, bis die richtige Zusammensetzung des Gemisches eingestellt ist, weil die relative Änderung der Gemischzusammensetzung — wie oben erwähnt — sehr klein ist.

Weiterhin ist durch die US-PS 34 94 341 eine Steuereinrichtung für die Zusatzluftmenge, die einer Brennkraftmaschine über eine Bypaßleitung stromabwärts der Hauptdrosselklappe zugeführt wird, bekannt, wobei eine Drosselklappe in der Luftbypaßleitung für eine Grundverstellung in Abhängigkeit von der Stellung der Hauptdrosselklappe eingestellt wird und dem überlagert zusätzlich in Abhängigkeit vom Saugrohrdruck verstellt werden kann. Die Verstellung erfolgt dabei mittels eines Raumnockens, auf dem ein Kennfeld der Beziehung Drosselklappenwinkel zu Saugrohrdruck gespeichert ist. Es handelt sich folglich um eine feste Zuordnung der eingebrachten Zusatzluftmenge zur Drosselklappenstellung und zum Saugrohrdruck, womit jedoch nur ein Teil aller Betriebszustände erfaßbar ist und insbesondere eine genaue Regelung im Hinblick auf eine zu erzielende Abgaszusammensetzung nicht möglich ist. Im übrigen ist die Herstellung eines solchen Raumnockens sehr aufwendig und die Einrichtung im Betrieb störanfällig.

Es ist ferner durch die US-PS 20 83 650 eine Einrichtung bekannt, bei der ein erster Querschnitt einer stromabwärts der Hauptdrosselklappe ins Saugrohr einer Brennkraftmaschine mündenden Luftbypaßleitung in Abhängigkeit von der Stellung der Hauptdrosselklappe veränderbar ist. Stromabwärts dieses ersten variablen Querschnitts ist in der Bypaßleitung ein zweiter, von der Abgastemperatur gesteuerter variabler Querschnitt vorgesehen, durch den die vorgesteuerte Zusatzluftmenge weiterhin vermindert werden kann. Diese Einrichtung ist für eine Warmlaufanreicherung des Betriebsgemisches geeignet, indem die Zufuhr der Zusatzluft durch den zweiten variablen Querschnitt vollständig unterbunden werden kann und die Brennkraftmaschine nur das fette Kraftstoff/Luft-Gemisch vom Vergaser enthält. Bei betriebswarmer Brennkraftmaschine hat die Zusatzluft die Aufgabe, das Vergasergemisch gut zu durchmischen und aufzubereiten.

Mit einer solchen Einrichtung läßt sich jedoch keine genaue Regelung durchführen, da bei Steuerung des zweiten variablen Querschnitts dieser durch eine Regeleinrichtung gleichermaßen wie bei Gegenstand der DE-OS 20 10 793 über die gesamte Bypaßquerschnittsfläche veränderbar sein muß. Dies macht die Regelung langsam und genau.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorrichtung so zu verbessern, daß die Verzögerungszeit des geschlossenen Regelkreises unabhängig vom Luftdurchsatz im Ansaugrohr einen möglichst niedrigen Wert annimmt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Ventil wenigstens eine Verstelleinrichtung zugeordnet ist, durch die eine Grundeinstellung des Ventils in Abhängigkeit von der Drosselklappensteilung und eine der Grundeinstellung überlagerte Zusatzverstellung des Ventils in Abhängigkeit vom Steuersignal des Meßfühlers durchführbar ist.

Man kann so z. B. erreichen, daß bei einer plötzlichen Vergrößerung des Luftdurchsatzes das Bypaßventil gleichzeitig weiter geöffnet wird. Ein Regelverstärker kann dann die erforderliche Korrektur in einer ίο wesentlich kürzeren Zeit vornehmen, als sie ohne die Grundverstellung erforderlich wäre. Außer der Drosselklappenstellung hat auch die Drehzahl der Brennkraftmaschine einen Einfluß auf den Luftdurchsatz im Ansaugrohr. Dieser Einfluß läßt sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch berücksichtigen, daß die Grundverstellung des Bypaßventils abhängig von der Drosselklappenstellung und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert wird.

Die relative Änderung der Zusammensetzung des Luft-Gemisches läßt sich besonders genau an die relative Änderung der Meßfühler-Ausgangsspannung anpassen, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Regelhub oder die Regelgeschwindigkeit des die Zusatzverstellung bestimmenden Regelverstärkers in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine verstellt wird. Durch diese Maßnahme ergeben sich noch kürzere Verzögerungszeiten des Regelkreises.

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung werden nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben und erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Regelkreis,
Fig.2a eine Anordnung zur Steuerung eines Bypaßventils,

F i g. 2b einen Regelkreis zur Ansteuerung der Anordnung nach F i g. 2a,

F i g. 3 einen Schaltplan eines Teils des Regelkreises nach F i g. 2b,

F i g. 4a einen Sauerstoff-Meßfühler in schematischer Darstellung,

F i g. 4b ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Meßfühlers nach F i g. 4a,
F i g. 5 ein Blockschaltbild eines weiteren Regelkreises,

F i g. 6,7,8a und 8b verschiedene Ausführungsformen von Bypaßventilen,

F i g. 9 einen Schaltplan eines weiteren Regelkreises und

Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines Bypaßventils.

In Fig. 1 ist mit 11 eine Brennkraftmaschine bezeichnet, die über ein Luftfilter 12 und ein Ansaugrohr 13 Luft ansaugt. Im Ansaugrohr 13 ist eine Drosselklappe 14 beweglich gelagert, die von einem Gaspedal 30 betätigt wird. Vor der Drosselklappe 14 mündet eine Vergaserdüse 15 in das Ansaugrohr 13. Die Vergaserdüse 15 wird aus einer Kraftstoffleitung 16 mit Kraftstofl versorgt.

Ein Bypaß 17 zweigt vor der Vergaserdüse 15 vorr Ansaugrohr 13 ab und mündet hinter der Drosselklappe 14 wieder in das Ansaugrohr 13. Die durch den BypaO strömende Luftmenge kann mit Hilfe eines Bypaßven tils 18 eingestellt werden. Das Bypaßventil 18 weist einen elektrischen Eingang auf, der mit dem Ausgang eines Regelverstärkers 25 verbunden ist. Außerdem kann das Bypaßventil 18 mechanisch vom Gaspedal 3C

aus verstellt werden, wie es in Fig. 1 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist.

An die Auslaßventile der Brennkraftmaschine 11 schließt sich eine Abgas-Sammelleitung 19 an, deren Wand 20 thermisch gegenüber der Umgebungsluft isoliert ist. Die Abgas-Sammelleitung 19 mündet in einen katalytischen Reaktor 21, dessen Ausgangsleitung mit 22 bezeichnet ist.

Vor dem katalytischen Reaktor 21 ist in der Wand 20 der Abgas-Sammelleitung 19 ein Sauerstoff-Meßfühler 23 angeordnet. Der elektrische Ausgang des Sauerstoff-Meßfühlers 23 ist über einen Vorverstärker 24 an einen Eingang des Regelverstärkers 25 angeschlossen. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine Il treibt einen Drehzahlgeber an, der aus der Reihenschaltung eines Impulsgebers 32 und eines Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers 33 besteht. Der Ausgang des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers 33 ist mit einem zweiten Eingang des Regelverstärkers 25 verbunden.

Mit dem Gaspedal 30 wird weiterhin ein Weggeber 31 betätigt, der als Potentiometer ausgebildet ist. Die Ausgangsspannung des Weggebers 31 ist proportional zum Auslenkungswinkel des Gaspedals 30. Der Ausgang des Weggebers 31 ist mit einem dritten Eingang des Regelverstärkers 25 verbunden.

In Fig.2a ist eine mechanische Anordnung zur Ansteuerung des als Klappe ausgebildeten Bypaßventils 18 dargestellt. Die Drosselklappe 14 ist auf einer Drosselklappenwelle 34 befestigt. Von der Drosselklappenwelle 34 wird weiterhin der Abgriff des Potentiometers 31 angetrieben. Ein Stellmotor 35 treibt über eine Rutschkupplung 37 eine Bypaßklappenwelle 29 an. Auf der Bypaßklappenwelle 29 ist die Bypaßklappe 18 befestigt. Ein Drehwinkelgeber 36, der als Potentiometer ausgebildet ist, ist mit der Abtreibswelle des Stellmotors 35 mechanisch verbunden.

Zwischen der Bypaßklappenwelle 29 und der Drosselklappenwelle 34 ist eine in zwei Drehrichtungen wirksame Freilaufkupplung 38 angeordnet. Diese ist so ausgebildet, daß sie Drehbewegungen der Drosselklappenwelle 34 auf die Bypaßklappenwelle 29 überträgt, aber umgekehrt Drehbewegungen der Bypaßklappenwelle 29 nicht auf die Drosselklappenwelle 34 überträgt.

Bei dem Regelkreis nach F i g. 2b sind die Bauteile 23, 24, 25 und 31 in gleicher Weise miteinander verbunden wie bei der Schaltung nach F i g. 1. Der Regelverstärker 25 ist allerdings etwas einfacher aufgebaut: er weist keinen Eingang zum Anschluß eines Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers 33 auf. Ein weiterer Eingang 27 des Regelverstärkers 25 dient lediglich zur Eingabe eines Sollwertes für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. An den Regelverstärker 25 schließt sich ein N achlauf regler

39 an, dessen Ausgang die Betriebsspannung für den Stellmotor 35 abgibt. Mit einem Korrektureingang des Nachlaufreglers 39 ist der Ausgang des Drehwinkelgebers 36 verbunden.

In F i g. 3 ist der Schaltplan des Regelverstärkers 25 dargestellt. Der Regel verstärker ist als Integralregler ausgebildet und enthält einen integrierten Operationsverstärker 250. Der Ausgang des Operationsverstärkers 250 ist über einen Widerstand 252 mit einer Plusleitung

40 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 250 liegt über einem Eingangswiderstand 254 am Abgriff eines aus zwei Widerständen 255,256 bestehenden Spannungsteilers. Im Gegenkopplungspfad des Operationsverstärkers 250 liegt zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang ein Integrierkondensator 251.

Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 250 ist weiterhin über einen Eingangswiderstand 253 mit den Kollektorelektroden zweier Transistoren 257, 258 verbunden. Die beiden Transistoren 257, 258 sind von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp. Der Emitter des ersten Transistors 257 (npn-Transistor) ist direkt und der Emitter des zweiten Transistors 258 über einen Umkehrverstärker 261 an den Abgriff des Potentiometers 31 (Weggeber für Gaspedalstellung)

ίο angeschlossen.

Der dem Sauerstoff-Meßfühler 23 nachgeschaltete Vorverstärker 24 ist über einen Eingangswiderstand 265 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 262 verbunden. Der Operationsverstärker 262 ist mit Hilfe eines Rückkopplungswiderstandes 263, der zwischen dem Ausgang und dem nichtinvertierenden Eingang liegt, als Schwellwertschalter geschaltet. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 262 liegt über einem Eingangswiderstand 266 am Abgriff eines Spannungsteilers, der aus einem Widerstand 268 und einem Trimmwiderstand 267 besteht. Der Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 267, 268 dient dabei als Eingang 27 zur Sollwerteinstellung. Der Sollwert kann dabei mit dem Trimmpotentiometer 267 eingestellt werden. Der Ausgang des Operationsverstärkers 262 ist über einen Widerstand 264 an die Plusleitung 40 und über zwei Widerstände 260, 259 an die Basiselektroden der Transistoren 257, 258 angeschlossen.

Der Sauerstoff-Meßfühler nach Fig.4a besteht aus einem einseitig verschlossenen Röhrchen 42, das aus einem Festelektrolyten durch Sinterung hergestellt ist. Das Röhrchen 42 ist beiderseits mit mikroporösen Platinschichten 43 bedampft. Die beiden Platinschichten 43 sind mit Kontakten versehen, welche zu elektrischen Anschlußklemmen 44,45 geführt sind. Das Röhrchen 42 wird durch eine Fassung 41 in der Wand 20 der Abgas-Sammelleitung gehalten. Die Fassung 41 weist eine Bohrung auf, durch welche Außenluft in den

■»ο Innenraum des Röhrchens 42 eindringen kann. Die Außenfläche des Röhrchens 42 wird vom Abgas umströmt.

Zu Fig.4b sei zunächst bemerkt, daß die Luftzahl λ so definiert ist, daß sie bei stöchiometrischem Luft-Kraftstoff-Gemisch den Wert 1,0 annimmt. Die Luftzahl λ gibt das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff an. Bei magerem Gemisch ist die Luftzahl größer als 1,0 und bei fettem Gemisch kleiner als 1,0.

In Fig.4b ist die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers in Abhängigkeit von der Luftzahl λ dargestellt. Der Festelektrolyt ist bei höheren Temperaturen, wie sie im Abgasstrom vorherrschen, sauerstoffionenleitend. Als Festelektrolyt kann z. B. Zirkondioxid verwendet werden. Wenn der Sauerstoffpartialdruck des Abgases vom Sauerstoffpartialdruck der Außenluft abweicht, dann tritt zwischen den beiden Anschlußklemmen 44, 45 eine Potentialdifferenz auf, deren Verlauf über der Luftzahl λ durch eine Kurve 46 in Fig.4b wiedergegeben wird. Diese Potentialdifferenz hängt logarithmisch vom Quotienten der Sauerstoff-Partialdrücke zu beiden Seiten des Festelektrolyten 42 ab. Deshalb ändert sich die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers in der Umgebung der Luftzahl λ »» 1,0 sprungartig. Oberhalb von A = 1,0 tritt nämlich im Abgas plötzlich unverbrannter Sauerstoff auf. Infolge der starken Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Meßfühlers von der Luftzahl läßt sich der Sauerstoff-Meßfühler nach F i g. 4a außerordentlich gut

zur Ansteuerung des Regelverstärkers 24 verwenden.

Im folgenden wird der Vorgang zum Reinigen der Abgase anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Im katalytischen Reaktor 21 können die Stickoxide, die vorwiegend als NO und NO₂ vorliegen, nur dann reduziert werden, wenn die Abgase eine schwach reduzierende Zusammensetzung aufweisen. Die Luftzahl λ muß daher auf einen unterstöchiometrischen Wert eingeregelt werden, der kleiner als 1,0 ist. Da unterhalb der Luftzahl λ = 1,0 mit abnehmender Luftzahl die Abgase immer mehr Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe enthalten, ist es zweckmäßig, eine Luftzahl einzuregeln, die nur wenig kleiner als 1,0 ist. Ein Wert von 0,98 hat sich als besonders günstig erwiesen. Der Thermoreaktor, der sich unmittelbar an die Auslaßventile anschließt, dient zur Nachverbrennung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids. Er ist bei der beispielsweisen Vorrichtung nach F i g. 1 nur in sehr vereinfachter Form verwirklicht. Infolge der thermischen Isolierung heizt sich die Wand der Abgas-Sammelleitung 19 auf Temperaturen von 600 bis 800° C auf. Dies genügt zur Einleitung der Nachverbrennung. Es ist aber auch möglich, einen komplizierten aufgebauten Thermoreaktor zur Nachverbrennung einzusetzen, ohne daß der Erfindungsgegenstand beeinflußt würde.

Ebenso läßt sich die Erfindung auch dann anwenden, wenn überhaupt kein katalytisches Reaktor 21 vorgesehen ist. Man nimmt dann nur einen höheren Gehalt der Abgase an Stickoxide in Kauf.

Die Vorrichtung nach F i g. 2a dient zur Verstellung der Bypaßklappe 18, die hier anstelle eines Bypaßventils verwendet wird. Dabei erfolgt die Grundverstellung direkt von der Drosselklappenwelle 34 aus über die Freilaufkupplung 38. Bei größerer öffnung der Drosselklappe 14 wird auch die Bypaßklappe 18 weiter geöffnet. Es kann dabei zweckmäßig sein, die Freilaufkupplung 38 mit einem Untersetzungsgetriebe oder einer Hebeluntersetzung zu kombinieren, so daß die Bypaßklappe 18 um einen kleineren Winkel als die Drosselklappe 14 verstellt wird. Der Stellmotor 35 wird dabei nicht mitgedreht, da während der Grundverstellung die Rutschkupplung 37 durchdreht.

Meldet nun der Sauerstoff-Meßfühler eine Abweichung von der Luftzahl λ = 0,98, dann wird über den Nachlaufregler 39 (siehe Fig.2b) der Stellmotor 35 angesteuert. Der Stellmotor 35 verdreht über die jetzt nicht durchdrehende Rutschkupplung 37 die Bypaßkiappe 18. Die Drosselklappenstellung ändert sich dabei nicht, da die Freilaufkupplung 38 kein Drehmoment von der Bypaßklappenwelle auf die Drosselklappenweile 34 übertragen kann.

Der Nachlaufregler 39 ist ein Leistungsverstärker, der so ausgebildet ist, daß er an seinem Ausgang eine positive Versorgungsspannung für den Stellmotor 35 abgibt, wenn die Ausgangsspannung des Regelverstärkers 25 positiver als die des Drehwinkelgebers 36 ist. Eine derartige positive Ausgangsspannung des Nachlaufreglers 39 führt zu einer Linksdrehung des Stellmotors 35. Diese Linksdrehung dauert so lange an, bis die Ausgangsspannung des Drehwinkelgebers 36 auf den Wert der Ausgangsspannung des Regelverstärkers 25 angestiegen ist. Dann gibt der Nachlaufregler 39 keine Versorgungsspannung mehr ab, und der Stellmotor 35 bleibt stehen. Ist dagegen die Ausgangsspannung des Rcgclvcrstärkcrs 25 negativer als die des Drehwinkelgebers 36, dann gibt der Nachlaufregler 39 eine negative Versorgungsspannung für den Stellmotor 35 ab. Der Stellmotor 35 dreht sich dann nach rechts.

Zur Beschreibung eines speziellen Regelvorganges sei nun angenommen, daß die Bypaßklappe 18 infolge der Grundverstellung über die Freilaufkupplung 38 zu weit geöffnet wird. Die Luftzahl λ wird demzufolge zu groß, und der Sauerstoff-Meßfühler 23 gibt eine niedrige Ausgangsspannung ab. Diese wird vom Vorverstärker 24 weiter verstärkt. Die Ausgangsspannung des Vorverstärkers 24 ist in diesem Fall niedriger als die Spannung am Punkt 27. Da der Schwellwertschalter 262, 263 über den invertierenden Eingang angesteuert wird, nimmt in diesem Fall die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 262 nahezu den Spannungswert der Plusleitung 40 an. Diese positive Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 262 macht über den Widerstand 259 den Transistor 257 leitfähig.

Die positive Ausgangsspannung des Potentiometers 31 (Weggeber für Gaspedalstellung) wird auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 250 übertragen. Der Integrierer 250, 251 integriert demzufolge in negativer Richtung. Entsprechend gibt auch der Nachlaufverstärker 39 eine negative Versorgungsspannung an den Stellmotor 35 ab, so daß sich dieser nach rechts dreht. Durch die Rechtsdrehung wird die Bypaßklappe 18 (siehe F i g. 2a) so verstellt, daß im Bypaß 17 nur ein kleinerer Querschnitt für die durchströmende Luft zur Verfügung steht.

Wenn die Bypaßklappe 18 genügend weit verstellt ist, und demnach der Zusatzluftstrom genügend abgenommen hat, sinkt die Luftzahl λ unter den Wert 0,98 ab und die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers 23 steigt stark an. Entsprechend überschreitet auch die Ausgangsspannung des Vorverstärkers 24 das Potential am Punkt 27, so daß der Ausgang des Operationsverstärkers 262 auf Minuspotential springt. Durch dieses Minuspotential wird der bisher leitende Transistor 257 gesperrt, während der bisher gesperrte pnp-Transistor 258 leitend wird. Der Umkehrverstärker 261 weist eine Verstärkung ν = — 1 auf. Er kehrt daher die Ausgangsspannung des Weggebers 31 um.

Da dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 250 jetzt eine negative Eingangsspannung zugeführt wird, integriert er in positiver Richtung. Über den Nachlaufregler 39 ergibt sich jetzt eine Linksdrehung des Stellmotors 35, und die Bypaßklappe 18 wird wieder weiter geöffnet.

Wie aus den vorstehenden Absätzen hervorgeht, bestimmt die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers über den Schwellwertschalter 262, 263 nur die Richtung, in welcher sich die Ausgangsspannung des Integrierers 250, 251 langsam verschiebt. Dagegen bestimmt die Ausgangsspannung des Weggebers 31 die Geschwindigkeit, mit der sich die Ausgangsspannung des Integrierers 250, 251 ändert. Wenn die Drosselklappe weit geöffnet ist, dann liegt am Eingang des Integrierers 250,251 eine große positive oder negative Eingangsspannung, so daß sich das Ausgangspotential des Operationsverstärkers 250 schnell in negativer bzw. positiver Richtung verschiebt. Diese Verschiebung geschieht wesentlich langsamer, wenn die Drosselklappe nur wenig geöffnet ist und wenn demzufolge nur eine niedrige Eingangsspannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 250 liegt. Das eingangs genannte Ziel ist damit erreicht: bei großem Luftdurchsatz wird die Bypaßklappe schneller verstellt; die in einer vorgegebenen Zeit erreichbare relative Änderung des Luftdurchsatzes und damit der Luftzahl bleibt bei

allen Drosselklappenstellungen nahezu konstant.

Trotz dieser Anpassung der Verzögerungszeit an den Luftdurchsatz bleibt der Regelkreis unter allen Betriebsbedingungen stabil. Theoretisch wäre es auch möglich, anstelle des Integralreglers 250,251 einen Proportionalregler einzusetzen, der verglichen mit dem Integralregler verschwindend kleine Verzögerungszeiten aufweist. Dies ist jedoch aus zwei Gründen nicht möglich: erstens kann man nur mit Hilfe eines Integralreglers bleibende Regelabweichungen, wie sie z. B. durch alterungsbedingte Änderungen der Meßfühler-Ausgangsspannung bedingt sein können, sicher ausregeln, und zweitens würde infolge des steilen Verlaufes der Kurve 46 im Bereich um die Luftzahl λ = 1,0 ein Proportionalregler die Bypaßklappe in sehr rascher Folge weit öffnen und weit schließen.

Bei der beschriebenen Vorrichtung nach den F i g. 2 und 3 wird die Grundverstellung der Bypaßklappe 18 auf mechanischem Wege über die Freilaufkupplung 38 bewirkt. Die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers 23 bestimmt die Richtung, in der die Bypaßklappe 18 verstellt wird, während die Verstellgeschwindigkeit durch die Drosselklappenstellung beeinflußt wird. Es kann zweckmäßig sein, die Verstellgeschwindigkeit nicht durch die Drosselklappenstellung, sondern durch die Motordrehzahl zu beeinflussen. Dies ist in Abwandlung der Schaltung nach F i g. 3 leicht möglich, wenn man an den Eingang des Umkehrverstärkers 261 anstelle des Weggebers 31 den Frequenz-Gleichspannungs-Wandler 33 anschließt. Es ist weiterhin möglich, die Verstellgeschwindigkeit der Bypaßklappe 18 in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und von der Motordrehzahl zu verändern. Dazu muß man an den Eingang des Umkehrverstärkers 261 eine Summierschaltung anschließen, wie sie in Fig.5 mit den Bauteilen 50 bis 54 dargestellt ist. Durch geeignete Bemessung der Addierwiderstände, an welche der Weggeber 31 und der Frequenz-Gleichspannungs-Wandler angeschlossen werden, kann man beliebige Abhängigkeiten der Verstellgeschwindigkeit von den beiden genannten Eingangsgrößen bewirken. Schließlich läßt sich der Schwellwert der Luftzahl λ, der beim vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel auf 0,98 festgelegt war, auf einen anderen Wert einstellen, wenn man den Trimmwiderstand 267 (s.F i g. 3) verstellt.

Außerdem kann man bei der Vorrichtung nach F i g. 2a auch auf die mechanische Grundverstellung der Bypaßklappe 18 über die Freilaufkupplung 38 verzichten. Die Grundverstellung läßt sich auf elektrischem Wege vornehmen, wenn man dem Nachlaufregler 39 die Ausgangsspannungen des Regelverstärkers 25, des Weggebers 31 und des Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzers 33 über Addierwiderstände zuführt. Dieses elektrische Verfahren zur Grundverstellung ist weiter unten anhand von Fig.5 näher beschrieben. Man braucht nur anstelle des in Fig.5 dargestellten Operationsverstärkers 53 den Nachlaufregler 39 einzuschalten.

In F i g. 5 ist als weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens das Blockschaltbild einer Regelschaltung dargestellt. Der Regelverstärker 25 weist wiederum einen Eingang 27 zur Sollwerteinstellung auf. Mit einem zweiten Eingang ist der Vorverstärker 24 verbunden, welcher dem Sauerstoff-Meßfühler 23 nachgeschaltet ist. Ein dritter Eingang des Regelverstärkers 25 liegt am Ausgang des Weggebers 31. Zur Ansteuerung einer Magnetwicklung 55 ist ein Operationsverstärker 53 vorgesehen, dem ein invertierender Leistungsverstärker 56 nachgeschaltet ist. Im Gegenkopplungspfad des Operationsverstärkers 53 ist ein Widerstand 54 eingeschaltet. Der Operationsverstärker 53 wirkt daher als Proportionalverstärker. Sem nicfttinverüeren'.k-i· Eingang liegt am Abgriff eines nicht dargestellten Spannungsteilers. Dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 53 werden über drei Addierwiderstände 50, 51, 52 die Ausgangsspannungen des

ίο Regelverstärkers 25, des Weggebers 31 und des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers zugeführt.

In den F i g. 6 bis 8 sind drei Ausführungsbeispiele von Bypaßventilen dargestellt, welche durch die Schaltung nach Fig.5 angesteuert werden können. Das Bypaßventil nach F i g. 6 weist eine Einlaßöffnung 60 und eine Auslaßöffnung 61 auf. Ein Ventilsitz 62 kann durch einen Ventilkegel 63 verschlossen werden. Der Ventilkegel 63 wird mit Hilfe einer Führungsstange 66 in einer Bohrung 72 des Ventilgehäuses 65 geführt. Der Ventilkegel 63 stützt sich weiterhin über eine Druckfeder 64 gegen das Ventilgehäuse 65 ab.

Mit dem Ventilgehäuse 65 ist weiterhin ein als Permanentmagent ausgebildeter Topfmagnet 69 verbunden. Dieser besitzt einen zylindrischen Südpol 71 und einen ringförmigen Nordpol 70, der den Südpol 71 umgibt. Vom Nordpol 70 ist eine Kontur 73 abgedreht, so daß der Luftspalt des Topfmagneten 69 eine nichtlineare Charakteristik aufweist. In den Luftspalt taucht eine Tauchspule 68 ein, die mit Hilfe einer

ίο Grundplatte 67 an der Führungsstange 66 befestigt ist. Die Stromzuführung zu der Tauchspule 68 erfolgt über zwei Anschlußklemmen 74,75.

Das Bypaßventil nach F i g. 7 gleicht in seinem Aufbau hinsichtlich der Einlaß- und Auslaßöffnungen, des Ventilsitzes und des Ventilkegels vollständig dem Bypaßventil nach F i g. 6. Der Topfmagnet 69 ist allerdings als Elektromagnet ausgebildet, der durch eine Magnetspule 78 erregt wird. Die Magnetspule 78 ist auf den zylindrischen Pol aufgewickelt. Die Stromzuführung erfolgt über zwei Anschlußklemmen 79,80.

Die Führungsstange 66 ist verlängert und dringt mit ihrer Verlängerung durch eine Bohrung, die im zylindrischen Magneipol in Richtung der Zylinderachse angebracht ist. Zwischen dem Ventilgehäuse 65 und dem zylindrischen Magnetpol ist auf der Führungsstange 66 ein Anker 76 befestigt.

Vom Anker 76 ist eine Kontur 77 abgedreht, so daß der Luftspalt zwischen dem ringförmigen Magnetpol 70 und dem Anker 76 eine nichtlineare Charakteristik aufweist.

Das Bypaßventil nach Fig.8a gleich hinsichtlich des Aufbaus der Einlaß- und Auslaßöffnungen, des Ventilsitzes und des Ventilkegels den beiden vorbeschriebenen Bypaßventilen mit der Ausnahme, daß der Ventilkegel 63 eine nichtlineare Kontur aufweist. Der Luftstrom ist daher keine lineare Funktion der Auslenkung des Ventilkegels 63. Das Bypaßventil nach F i g. 8a ist so konstruiert, daß nur minimale Verstellkräfte erforderlich sind. Die Führungsstange 66 ist deshalb nicht in Gleitlagern gelagert, sondern mit zwei Blattfedern 85, 86 direkt an Vorsprüngen 83, 84 des Ventilgehäuses 65 befestigt. Die Form der Blattfedern 85,86 ist in F i g. 8b dargestellt. Die Löcher 87 dienen zur Befestigung der Blattfedern an den Vorsprüngen 83, 84, während das Loch 88 zur Aufnahme der Filhrungsstange 66 bestimmt ist.

Die Blattfeder nach F i g. 8b weist in radialer Richtung eine große Steifigkeil und in axialer Richtung eine sehr

kleine Steifigkeit auf. Daher kann die mit den Blattfedern 85,86 gelagerte Führungsstange durch sehr geringe Verstellkräfte in ihrsr Längsrichtung verschoben werden.

Weiterhin ist der Raum zwischen dem Ventilsitz 62 und der Auslaßöffnung 61 durch eine Membran 82 abgedichtet gegen den Raum vor dem nicht dargestellten Topfmagneten. Die Membran 82 ist einerseits mit dem Gehäuse 65 und andererseits mit der Führungsstange 66 gasdicht verbunden. Zum Druckausgleich zwischen den Räumen beiderseits der Membran 82 ist eine Bohrung 81 vorgesehen, die zentral in der Zylinderachse der Führungsstange 66 angebracht ist. Durch den Druckausgleich ist es möglich, mit noch kleineren Verstellkräften auszukommen. Andererseits ist der Strömungswiderstand der langen Bohrung 81 so groß, daß Eigenschwingungen des aus der Führungsstange 66 und der Druckfeder 64 bestehenden mechanischen Systems gut bedämpft werden.

Bei dem Bypaßventil nach F ig. Ba ist der Topfmagnet nicht dargestellt. Es kann sowohl die Ausführung mit Tauchspule und Permanentmagnet als auch die Ausführung mit Anker und Elektromagnet verwendet werden. Auch eine Kombination beider Ansteuerungssysteme ist möglich.

Im folgenden wird die Funktionsweise der Schaltung nach F i g. 5 im Zusammenwirken mit einem der Bypaßventile nach den Fig.6 bis 8 beschrieben. Die Bypaßventile nach den F i g. 6 bis 8 werden umso weiter geöffnet, je größer der Ansteuerstrom ist, der über die Eingangsklemmen 74,75 bzw. 79,80 zugeführt wird. Die Grundverstellung der Bypaßventile wird nicht wie beim ersten Ausführungsbeispiel auf mechanischem Wege, sondern auf elektrischem Wege vorgenommen. Zu diesem Zweck werden die Ausgangsspannungen des Weggebers 31 und des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers 33 dem Leistungsverstärker 53 zugeführt. Der Frequenz-Gleichspannungs-Wandler 33 gibt eine umso höhere Ausgangsspannung ab, je höher die Ausgangsfrequenz des Impulsgebers 32, d. h. je höher die Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Die Ausgangsspannung des Weggebers 31 wird mit zunehmender öffnung der Drosselklappe größer. Da der Operationsverstärker 53 über den invertierenden Eingang angesteuert wird und der Leistungsverstärker 56 ebenfalls invertiert, ist die Erregung der Magnetspule 55 (Tauchspule 68 oder Magnetwicklung 78) umso größer, je größer die Eingangsspannung des Operationsverstärkers 53 ist.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel bewirkt also die so Grundverstellung, daß das Bypaßventil 18 durch die Drosselklappenstellung beeinflußt wird. Zusätzlich wirkt sich auch noch die Drehzahl der Brennkraftmaschine auf die Grundverstellung aus. Die Grundverstellung ist daher sehr gut an den tatsächlichen Luftdurchsatz angepaßt. Dieser Grundverstellung wird die Zusatzverstellung überlagert, welche durch das Ausgangssignal des Regelverstärkers 25 bewirkt wird.

Zur Beschreibung eines speziellen Regelvorganges sei nun angenommen, daß das Bypaßventil 18 infolge der Grundverstellung zu weit geöffnet wird. Die Luftzahl λ ist damit zu groß und der Sauerstoff-Meßfühler gibt eine niedrige Ausgangsspannung ab. Wie es schon oben bei der Beschreibung der Schaltung nach F i g. 3 erläutert wurde, integriert in diesem Fall der Operationsverstärker 250 in negativer Richtung. Die Eingangsspannung des Operationsverstärkers 53 wird deshalb über den Addierwiderstand 50 vermindert, und die Erregung der Magnetwicklung 55 nimmt ab. Da Bypaßventil 18 wird demzufolge wieder etwas weite geschlossen, bis die Luftzahl Λ so weit abgenommen ha daß die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühler 23 wieder die Schaltschwelle des Schwellwertschalter 262,263 überschreitet Dieses Ansprechen des Schwel wertschalters 262, 263 signalisiert, daß das Luft-Kraft stoff-Gemisch zu fett geworden ist Der Integrierer 250 251 beginnt jetzt wieder in positiver Richtung ζ integrieren. Die Erregung der Magnetwicklung 5; nimmt daher wieder zu.

Der einzelne Regelvorgang verläuft also genau gleic wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Der Unterschiei besteht nur darin, daß die Grundverstellung elektrisc vorgenommen werden kann. Durch geeignete Wahl de Addierwiderstände 50, 51, 52 läßt sich auch de Regelhub des Leistungsverstärkers 53 beeinflussen Nichtlinearitäten des Regelkreises lassen sich durci geeignete Ausbildung der Konturen 73 bzw. 77 in dei Bypaßventilen 18 ausgleichen.

In F i g. 9 ist der Schaltplan einer dritten Ausführungs form des Regelkreises dargestellt. Dabei ist de elektronische Aufwand gegenüber den beiden erster Ausführungsformei vermindert, während auf de elektromechanischen Seite ein höherer Aufwanc erforderlich ist Man kann nämlich die beiden Bypaß ventile nach den F i g. 6 und 7 miteinander kombinieren indem man einerseits mit der Führungsstange 66 eine Tauchspule 68 mechanisch verbindet und andererseit den Topfmagneten 69 als Elektromagneten mit eine Magnetwicklung 78 ausbildet In Fig.9 ist die Tauchspule mit 97 und die Erregungswicklung de Topfmagneten mit 98 bezeichnet Beiden Wicklunger 97,98 sind Leistungsverstärker 95,96 vorgeschaltet. De Weggeber 31 und der Frequenz-Gleichspannungs Wandler 33 sind über Addierwiderstände 91 bis 94 mi den Eingängen der beiden Leistungsverstärker 95, 9( verbunden. Mit dem Eingang des ersten Leistungsver stärkers 95 ist außerdem über einen weiteren Addier widerstand 90 der Ausgang des Regelverstärkers 25 verbunden. Der Regelverstärker 25 ist bei der dritter Ausführungsform des Regelkreises als Integralregle ohne Beeinflussung der Zeitkonstante ausgebildet. Den Sauerstoff-Meßfühler 23 ist wieder ein Vorverstärker 2' nachgeschaltet, der in diesem Fall einen invertierender Eingang aufweist und eine Signalumkehr bewirkt Ali Integralregler dient der Operationsverstärker 250, der wie beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ir seinem Gegenkopplungspfad einen Integrierkondensa tor 251 aufweist. Auch die Schaltung der Eingangs widerstände 253,254 und des Spannungsteilers 255,25f ist gleich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Allerdings ist der Eingangswiderstand 253 direkt mit dem Ausgang des Vorverstärkers 24 verbunden.

Die Grundverstellung des Bypaßventils 18 erfolgt wie beim zweiten Ausführungsbeispiel auf elektrischem Wege. Die Ausgangsspannungen des Weggebers 31 un< des Frequenz-Gleichspannungs-Umsetzers 33 werder an den Eingängen der beiden Leistungsverstärker 95,9( addiert. Die Grundverstellung wirkt sich daher sowoh auf die Tauchspule 97 als auch auf die Erregungswick lung 98 aus. Durch geeignete Bemessung der Addierwiderstände 91 bis 94 lassen sich beliebige nichtlineare Funktionen einstellen, so daß alle Nichtlinearitäten de; Regelkreises korrigiert werden können. Die Zusatzver stellung erfolgt über den Addierwiderstand 90, der die Tauchspule 97 beeinflußt. Ein spezieller Regelvorgang läuft genau gleich wie bei den beiden Ausführungsbei

spielen ab. Wenn die Luftzahl λ groß ist, dann gibt der Sauerstoff-Meßfühler 23 eine niedrige und der Vorverstärker 24 eine hohe Ausgangsspannung ab. Der Integrierer 250, 251 integriert demzufolge in negativer Richtung. Der Tauchspule 97 wird vom Leistungsverstärker 95 weniger Strom zugeführt, und das Bypaßventil 18 wird weiter geschlossen.

Audi bei der Schaltung nach F i g. 9 kann man den Regelverstärker gemäß Fig.3 ausbilden. Dann wird zusätzlich die Verstellgeschwindigkeit des Bypaßventils 18 beeinflußt. Außerdem ist es möglich, den Ausgang des Regelverstärkers 25 nicht an den ersten Leistungsverstärker 95, sondern an den zweiten Leistungsverstärker 96 anzuschließen.

In Fig. 10 ist schließlich noch eine weitere Ausführungsform eines Bypaßventiles dargestellt. Wie die Bypaßventile nach den F i g. 6 bis 8 weist auch dieses Bypaßventil eine Einlaßöffnung 60 und eine Auslaßöffnung 61 auf. Der Ventilkegel 63 ist über die Führungsstange 66 in der Bohrung 72 des Gehäuses 65 geführt. Auch die Druckfeder 64 zur Rückstellung des Ventilkegels 63 ist gleich wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsformen angeordnet. Das Bypaßventil nach Fig. 10 weist wie die Bypaßklappe 18 nach Fig.2a einen mechanischen Eingang für die Grundverstellung auf. Als mechanischer Eingang dient ein beweglich im Gehäuse 65 angeordneter Ventilsitz 100. Der Ventilsitz 100 weist eine Ausnehmung 101 auf, in welcher sich ein Nocken 102 bewegen kann. Der bewegliche Ventilsitz 100 stützt sich mittels einer Druckfeder 103 gegen das Gehäuse 65 ah.

Der Nocken 102 ist mechanisch mit der Drosselklappenwelle 34 (s.F i g. 2a) verbunden. Bei einer Bewegung der Drosselklappenwelle 34 verschiebt sich daher der

bewegliche Ventilsitz 100. Durch geeignete Formgebung des Nockens 102, der an der Begrenzung der Ausnehmung 101 anliegt, kann man eine nichtlineare Abhängigkeit der Grundverstellung von der Drosselklappenstellung erzielen. Weiterhin kann der Ventilke-

gel 63 eine Kontur aufweisen, wie sie beispielsweise in F i g. 8a dargestellt ist Damit lassen sich rein durch die mechanische Formgebung schon Nichtlinearitäten des Regelkreises ausgleichen. Zum Antrieb der Führungsstange 66 kann entweder eine Tauchspule nach F i g. 6

oder ein Anker nach Fig.7 dienen. Auch eine Kombination beider Maßnahmen ist wieder möglich. Mit der vorstehend anhand von Ausführungsformen des Regelkreises und des Bypaßventiles beschriebenen Erfindung wird also die eingangs gestellte Aufgabe

gelöst. Durch die GrundversteUung wird die öffnung des Bypaßventils 18 an die Stellung der Drosselklappe 14 und an die Drehzahl der Brennkraftmaschine 11 angepaßt. Man erreicht so bei jedem Luftdurchsatz eine gleiche relative Änderung der Luftzahl λ in Abhängig-

keit vom Ausgangssignal des Sauerstoff-Meßfühlers 23. Weiterhin kann der Regelhub und die Verzögerungszeit des Regelverstärkers 25 an den Luftdurchsatz angepaßt werden. Damit ist es möglich, daß bei schnellen Änderungen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine der Regelverstärker schneller anspricht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (33)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verbesserung der Abgase einer über eine Drosselklappe geregelten Vergaser-Brennkraftmaschine mit einem dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Meßfühler zur Bildung eines den Sauerstoffgehalt kennzeichnenden Ausgangssignals, entsprechend dem ein in einer Luftbypaßleitung des Vergasers angeordnetes Ventil zur Steuerung der Zufuhr von Zusatzluft zum Saugrohr der Brennkraftmaschine betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ventil wenigstens eine Verstelleinrichtung (35,38,69,100) zugeordnet ist, durch die eine Grundeinstellung des Ventils in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und eine der Grundeinstellung überlagerte Zusatzverstellung des Ventils in Abhängigkeit vom Steuersignal des Meßfühlers (23) durchführbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Grundeinstellung des Bypaßventils abhängig von der jeweiligen Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder

2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstelleinrichtung des Ventils für eine Zusatzverstellung mit dem Ausgang eines Regelverstärkers verbunden ist, dessen Regelhub in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine änderbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstelleinrichtung des Ventils zur Zusatzverstellung mit dem Ausgang eines Regelverstärkers (25) verbunden über dessen Verzögerungszeit in Abhängigkeit von der Drosselklappenstellung und der Drehzahl der Brennkraftmaschine änderbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff (Luftzahl λ) mit Hilfe der Zusatzverstellung des Bypaßventils (18) auf einen geringfügig unterstöchiometrischen Wert von vorzugsweise etwa 0,98 geregelt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unverbrannten Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid in einem Thermoreaktor (19, 20) nachverbrannt werden und daß die Stickoxide in einem sich an den Thermoreaktor (19, 20) anschließenden katalytischen Reaktor (21) reduziert werden.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grundverstellung eine mechanische, von einer Drosselklappenwelle (34) betätigte Einrichtung (38 bzw. 100) vorgesehen ist und daß für die Zusatzverstellung eine elektrische, vom Regelverstärker (25) angesteuerte Einrichtung, beispielsweise ein Stellmotor (35), vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als mechanische Einrichtung für die Grundverstellung eine in zwei Drehrichtungen wirksame Freilaufkupplung (38) vorgesehen ist, deren Antriebswelle mit der Drosselklappenwelle (34) und deren Antriebswelle mit einer Bypaßklappenwelle (29) mechanisch verbunden ist und daß zwischen der Ausgangswelle des Stellmotors (35) und der Bypaßklappenwelle (29) eine Rutschkupplung (37) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangswelle des Stellmotors (35) mit einem als Potentiometer ausgebildeten Drehwinkelgeber (36) verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stromversorgung des Stellmotors (35) ein Nachlaufregler (39) vorgesehen ist, dessen Ausgangsspannung zur Erzeugung verschiedener Drehrichtungen des Stellmotors (35) positive und negative Werte annimmt, und daß der elektrische Ausgang des Drehwinkelgebers (36) mit einem Vergleichseingang des Nachlaufreglers (39) verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Drosselklappenwelle (34) ein als Potentiometer ausgebildeter Weggeber (31) verbunden ist

12. Vorrichtung r.ach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung des Nachlaufreglers (39) ein vorzugsweise als Integralregler ausgebildeter Regelverstärker (25) vorgesehen ist, der einen Eingang (27) zur Vorgabe des Sollwertes der Luftzahl λ aufweist, das an einen zweiten Eingang des Regelverstärkers (25) des Sauerstoff-Meßfühlers (23) angeschlossen ist und daß der Weggeber (31) mit einem dritten Eingang des Regelverstärkers (25) verbunden ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (25) als Integralregler einen Operationsverstärker (250) enthält und daß zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (250) ein Integrierkondensator (251) liegt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff-Meßfühler (23) über einen Vorverstärker (24) mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (250) verbunden ist (F i g. 9).

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Weggebers (31) über einen ersten Transistor (257) mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (250) verbunden ist, daß parallel zum ersten Transistor (257) eine Reihenschaltung aus einem Umkehrverstärker (261) und einem zweiten Transistor (258) liegt und daß die beiden Transistoren (257, 258) von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff-Meßfühler (23) über einen Vorverstärker (24) mit einem Schwellwertschalter (262, 263) verbunden ist und daß der Ausgang des Schwellwertschalters (262,263) mit den Basiselektroden der Transistoren (257, 258) verbunden ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwellwertschalter ein Operationsverstärker (262) vorgesehen ist, der über einen Widerstand (263) vom Ausgang auf den nichtinvertierenden Eingang zurückgekoppelt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypaßventil (18) einen elektromagnetisch verstellbaren Ventilkegel (63) und einen mechanisch verschiebbaren Ventilsitz (100) aufweist und daß der verschiebbare Ventilsitz (100) durch einen von der Drosselklappenwelle (34) angetriebenen Nocken (102) bewegbar ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grundverstel-

lung und für die Zusatzverstellung eine gemeinsame elektromagnetische Einrichtung vorgesehen ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypaßventil (18) ein Ventilkegel (64) mittels einer Führungs.itange (66) gegenüber einem Ventilsitz (62) verschiebbar ist, daß zur elektromagnetischen Betätigung des Bypaßventils ein als Permanentmagnet ausgebildeter Topfmagnet (69) vorgesehen ist und daß eine mechanisch mit der Führungsstange (66) verbundene Tauchspule

(68) in den Luftspalt des Topfmagneten (69) eintaucht

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer nichtlinearen Charakteristik des Luftspaltes von einem der Magnetpole (70, 71) des Topfmagneten (69) eine Kontur (73) abgedreht ist

22. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Bypaßventil (18) der Ventilkegel (63) mittels der Führungsstange (66) gegenüber dem feststehenden Ventilsitz (62) bewegbar ist, daß zur elektromagnetischen Betätigung des Bypaßventils (18) ein als Elektromagnet ausgebildeter Topfmagnet (69) mit einer Magnetspule (78) vorgesehen ist und daß mit der Führungsstange (66) ein Anker (76) mechanisch verbunden ist, der in den ringförmigen äußeren Pol (70) des Topfmagneten

(69) eintaucht

23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer nichtlinearen Charakteristik des Luftspaltes vom Anker (76) eine Kontur (77) abgedreht ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis

23, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkegel (63) zur Erzielung einer nichtlinearen Querschnittscharakteristik eine Kontur aufweist.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis

24, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsstange (66) im Ventilgehäuse (65) mittels zweier Blattfedern (85,86) reibungsfrei gelagert ist.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem Ventilsitz (62) und der Auslaßöffnung (61) gegenüber dem Raum vor dem Topfmagneten (69) durch eine Membran (82) abgedichtet ist, welche einerseits mit dem Ventilgehäuse (65) und andererseits mit der Führungsstange (66) gasdicht verbunden ist, und daß zur Überbrückung der Membran (82) eine vorzugsweise in der Führungsstange (66) angebrachte Bohrung (81) vorgesehen ist

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung einer Magnetwicklung (55) — beispielsweise der Topfspule (68) oder der Magnetspule (78) — ein Leistungsverstärker (53) vorgesehen ist und daß die Ausgänge des Regelverstärkers (25) des Weggebers (31) und des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers (33) über Addierwiderstände (50, 51, 52) mit dem Eingang des Leistungsverstärkers (53) verbunden sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelverstärker (25) einen ersten Eingang (27) zur Eingabe des Sollwerts der Luftzahl Λ aufweist, das an einen zweiten Eingang des Regelverstärkers (25) der Sauerstoff-Meßfühler (23) angeschlossen ist und daß der Weggeber (31) mit einem dritten Eingang des Regelverstärkers (25) verbunden ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der Führungsstange (66) eine Tauchspule (97) vorgesehen ist die in den Luftspalt eines Topfmagneten (69) eintaucht der als Elektromagnet ausgebildet ist und durch eine Erregungswicklung (98) erregbar ist

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchspule (97) ein erster Leistungsverstärker (95) vorgeschaltet ist, daß die Ausgänge des Regel verstärkers (25), des Weggebers (31) und des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers (33) über Addierwiderstände (90, 91, 92) an den Eingang des ersten Leistungsverstärkers (95) angeschlossen sind, daß der Erregungswicklung (98) ein zweiter Leistungsverstärker (96) vorgeschaltet ist und daß die Ausgänge des Weggebers (31) und des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers (33) über Addierwiderstände (93, 94) mit dem Eingang des zweiten Leistungsverstärkers (96) verbunden sind.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff-Meßfühler (23) aus einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten — vorzugsweise Zirkondioxid — besteht, der beiderseits mit mikroporösen Platinschichten bedampft ist daß eine der Platinschichten (43) mit der Außenluft und die andere mit den Abgasen in Berührung steht und daß die Ausgangsspannung des Sauerstoff-Meßfühlers (23) an mit den beiden Platinschichten (43) verbundenen Anschlußklemmen (44,45) abnehmbar ist

32. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet daß die Bypaßklappe (18) nur durch den vom Nachlaufregler (39) angesteuerten Stellmotor (35) betätigbar ist und daß dem Nachlaufregler (39) die Ausgangsspannungen des Reglerverstärkers (25) und des Weggebers (31) über Addierwiderstände zuführbar sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß dem Nachlaufregler (39) die Ausgangsspannung des Frequenz-Gleichspannungs-Wandlers (33) über einen Addierwiderstand zuführbar ist.