DE2351944A1 - Benzin-einspritzsystem mit einer rueckkopplung fuer das benzin-luft-gemisch - Google Patents

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Postfach 202403 16. Oktober 1973

Nippondcnso Co., Ltd. Kariya-shi, Japan

Benzin-Einspritzsystem mit einer Rückkopplung für das Benzin-Luft-Gemisch

Die vorliegende Erfindung betrifft Benzin-Einspritzsysteme und insbesondere ein elektrisches Benzin-Einspritzsystem, das eine Rückkopplungssteuerung für das Benzin-Luft-Verhältnis beinhaltet.

Zum Stand der Technik gehören Benzin-Einspritzsysteme, bei denen die Quantität der Benzin-Zuführung zum Motor durch Messen der Menge der Luft, die von dem Motor angesaugt wird, und durch Programmieren der Benzinmenge, die ent-

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sprechend der Luftmenge vorbestimmt wird, durch die Dauer der Erregung von elektromagnetischen Ventilen gesteuert wird. Ein Nachteil dieses Typs von Benzin-Einspritzsystemen besteht darin, daß es sogar dann, wenn verschiedene Motorparameter wie das Ansaugvakuum und die·Motortemperatur erfasst werden, um die Benzinmenge zu steuern, extrem schwierig ist, die sich immer ändernden Betriebsbedingungen des Motors, die Abweichungen bei verschiedenen Motoren usw. zu kompensieren, um so den Motor immer mit einem vorbestimmten Benzin-Luft-Gemisch zu betreiben. Insbesondere diese Schwierigkeit führt zu einem schwierigen Problem bei einem Motor, der beispielsweise mit einem katalytischem Nachverbrenner zum Reinigen der Abgase versehen ist.

Im Hinblick auf die Vermeidung der vorgenannten Nachteile ist es Aufgabe der. vorliegenden Erfindung, ein Benzin-Einspritzsystem mit einer Rückkopplung des Benzin-Luft-Gemisches zu schaffen, wobei die Konzentration von Sauerstoff, der in den Abgasen enthalten ist, erfasst wird, so daß die Dauer der Erregung der elektromagnetischen Ventile in Abhängigkeit von dem gemessenen Ausgang korrigiert wird, um den Motor mit einem vorbestimmten Benzin-Luft-Gemisch zu betreiben.

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-Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Benzin-Einspritz-System mit einer derartigen Rückkopplung des Benzin-Luft-Gemisches zu schaffen, bei dem ein Signal, das·die gemessene Sauerstoffkonzentration darstellt, mit einem Bezugswert zur Unterscheidung verglichen wird und das resultierende Unterschiedssignal geprüft wird, um zu bewirken, daß ein reversibler Zähler einen Additions- oder Subtraktionsvorgang entsprechend dem geprüften Signal vornimmt, und wobei ein Rückkopplungssystem zum negativen Rückkoppeln der Zählung des reversiblen Zählers an eine Recheneinheit des Benzin-Einspritz-Systems, das Einspritzimpulse zum Steuern der Benzinmenge erzeugt, und ein Haltestromkreis eingeschlossen ist, wobei die Zählung des reversiblen Zählers, die größer als seine maximale Zählkapazität ist, auf dem erlaubten Maximal- oder Minimalwert gehalten wird, wobei der Motor immer mit einem vorbestimmten Benzin-Luft-Gemisch betrieben und ferner mögliche negative Rückkopplungsfehler aufgrund der Begrenzung der maximalen Zählkapazität des reversiblen Zählers minimalisiert werden.

Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Benzin-Einspritz-System mit einer Rückkopplung für das Benzin-Luft-Verhältnis zu schaffen, wobei die

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Frequenz der Probenahmesignale für die negative Rückkopplungssteuerung, wenn die Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffkonzentrationsdetektors abnimmt, gesenkt wird, um die Dauer der Erregung der elektromagnetischen Ventile zu korrigieren, um ein vorbestimmtes Benzin-Luft-Gemisch mit einer verbesserten Genauigkeit sicherzustellen.

Weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein derartiges Benzin-Einspritz-System mit einer Rückkopplung für das Benzin-Luft-Gemisch zu schaffen, das Überlagerungsmittel zum Überlagern eines zusätzlichen Korrektursignals aufweist, das der Anzahl der Probe-Entnahme durch die Probe-Entnahme-Signale entspricht, die im Zeitintervall bis zu der Umkehr der Polarität der Rückkopplung vorgenommen wird,wobei dann, wenn ein Korrekturwert verwendet wird, der um einen vorbestimmten Betrag für jede Probenahme durch das Probenahmesignal oder entsprechend der Belastung variiert wird, der Korrekturwert vergrößert wird als ein Mittel zum Eliminieren derartiger Unzuträglichkeiten, das das Auftreten einer großen Diskrepanz zwischen der Bezugscharakteristik und der gewünschten Benzin-Luft-Gemisch-Charakteristik eine große Zeitverzögerung beim Erzielen eines vorbestimmten Benzin-Luft-Gemisches oder einen stabilen Punkt für den Korrekturwert

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ergibt, wobei eine derartige Unzuträglichkeit, die durch die Begrenzung auf die Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffkonzentrationsdetektors bewirkt werden kann, wenn die Frequenz des Probenahmesignals vergrößert wird, ebenso vermieden wird.

Desweiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein derartiges Benzin-Einspritz-System mit einer Rückkopplung für das Benzin-Luft-Gemisch zu schaffen, bei dem Detektormittel für die Totzone vorgesehen sind, um die Tatsache zu erfassen, daß der Ausgang des Sauerstoffkonzentrationsdetektors die iiitermediere Totzone zwischen dem ^MO"-Wert und dem "1"-Wert erreicht hat und den Probenahmevorgang unwirksam macht, wobei der Motor mit einem vorbestimmten Benzin-Luft-Gemisch betrieben wird und ferner der Probenahmevorgang gestoppt wird, wenn das Benzin-Luft-Gemisch in die intermediäre Totzone um den vorbestimmten Wert hiervon kommt, um dadurch das Auftreten eines unerwünschten Vorwärts- und Rückwärtsschwingens des Benzin-Luft-Verhältnisses zu vermeiden, das ausgelöst werden kann, wenn der Motor mit einer konstanten Belastung betrieben wird.

Das Benzin-Einspritz-System gemäß der vorliegenden Erfindung hat einen bemerkenswerten Vorteil, da es eine Rückkopplungssteuerung, einschließt, wobei die Konzentration

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des Sauerstoffs, der in den Abgasen enthalten ist, durch einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor erfasst wird, um zu bewirken, daß ein Benzin-Luft-Verhältnis-Unterscheidungskreis bestimmt, ob das Benzin-Luft-Verhältnis fetter oder magerer als ein vorbestimmter Wert ist, und die Zählung eines reversiblen Zählers vergrößert oder vermindert wird, um ein vorbestimmtes Benzin-Luft-Verhältnis zu erhalten, bis der Benzin-Luft-Verhältnis-Unterscheidungskreis eine andere Entscheidung trifft, wobei das Benzin-Luft-Verhältnis mit sehr viel größerer Genauigkeit gesteuert werden kann, als es vergleichsweise mit konventionellen elektronisch gesteuerten Benzin-Einspritz-Systemen der Fall ist.

Ein anderer bemerkenswerter Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht in der Benutzung eines Digital-Analog-Wandlers, der den notwendigen Korrekturwert in Form einer Spannung erzeugt, so daß dann,wenn der Gegenstand der vorliegenden Erfindung in einen bekannten Typ eines.elektronisch gesteuerten Benzin-Einspritz-Systems eingebaut wird, der Korrekturwert leicht gesteuert werden kann, indem er als einer der Parameter einer Verbrennungsmaschine verwendet wird.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil besteht in der Tat-

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sache, daß dadurch,, daß die Korrektur durch Änderung der Benzin-Luft-Verhältnis-Charakteristik des elektronisch gesteuerten Benzin-Einspritz-Systems, das in einer Verbrennungsinas chine installiert ist, nach oben oder unten bewirkt wird, eine derartige Schwierigkeit, wie sie bisher während des Startens bestand, ausgeschaltet werden kann und ferner die Kapazität des erforderlichen ,reversiblen Zählers vergleichsweise reduziert werden kann.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines Leistungsbereichsdetektors zum Erfassen des Leistungsbereichs eines Lastbereiches, der ein großes Ausgangsdrehmoment erfordert, um das Rückkopplungssystem zu öffnen und zu schließen, wobei das Benzin-Luft-Verhältnis normalerweise auf einem konstanten Wert gehalten wird, wohingegen in dem Lastbereich, der ein großes Ausgangsdrehmoment erfordert, das Benzin-Luft-Verhältnis nicht auf einem konstanten Wert gehalten wird, um ein zufriedenstellendes Aus gangsdrehmoment zu erzeugen.

Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil besteht in der Verwendung eines Haltestromkreises, wobei dann, wenn die Zählung des reversiblen Zählers die maximale Zählkapazität

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übersteigt, die Zählung auf dem erlaubten Maximal- oder Minimalwert gehalten wird, um hierdurch das Auftreten von Fehlern aufgrund der Grenzen der maximalen Zählkapazität des reversiblen Zählers zu minimalisieren.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 ist ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform eines Benzin-Einspritz-Systems mit Benzin-Luft-Gemisch-Rückkopplung zeigt.

Figur 2 ist ein Diagramm für eine Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des Benzin-Luft-Verhältnis-Unterscheidungskreises, der bei der in Figur T gezeigten Ausführungsform benutzt wird.

Figur 3 ist ein Diagramm der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des Digital-Analog-Wandlers, der in der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.

Figur 4 ist ein Diagramm der Benzin-Luft-Verhältnis-Charakteristik, die nützlich zur Erklärung des Betriebs

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der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform ist.

Figur 5 ist ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform eines Benzin-Einspritz-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 6 ist ein elektrisches Verdrahtungsdiagramm, das eine Ausführungsform des Hauptteils des Benzin-Einspritz-Systems, das in Figur 5 gezeigt ist, zeigt.

Figur 7 ist ein Diagramm einer Benzin-Luft-Verhältnis-Charakteristik, die zum Erklären des Betriebs der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform nützlich ist.

Figur 8 ist ein elektrisches Verdrahtungsschema, das eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Benzin-Einspritz-Systems mit einer Benzin-Luft-Gemisch-Rückkopplung zeigt.

Figur 9 ist ein elektrischesVerdrahtungsschema, das eine vierte Ausführungsform eines Benzin-Einspritz-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 1o ist- ein Diagramm, bei dem die Zeit gegenüber der

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Ausgangscharakteristik des Sauerstoffkonzentrationsdetektors aufgetragen ist, der in der in Figur 9 gezeigten Ausführungs form verwendet wird.

Figuren 11 und 12 sind elektrische Verdrahtungspläne, die entsprechend eine erste und eine zweite Ausführungsform des das Probenahmesignal erzeugenden Schaltkreises zeigt, der in der in Figur 9 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.

Figur 13 ist ein Blockdiagramm., das eine fünfte Ausführungsform des Benzin-Einspritz-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 14 ist ein elektrisches Verdrahtungsschema, das eine Form des Hauptteils der Ausführungsform, die in Figur 13 gezeigt ist, zeigt.

Figur 15 ist ein Blockdiagramm, das eine sechste Ausführungsform des Benzin-Einspritz-Systems gemäß der vorliegenden Erfindugn zeigt.

Figur 16 ist ein elektrisches Verdrahtungsschema, das eine Form des Hauptteils der Ausführungsform, die in Figur 15

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gezeigt ist, zeigt.

Figur 17 ist ein Diagramm der Eingangs-Ausgangs-Charakteristik des den Korrekturwert setzenden Schaltkreises, der in der in Figur 15 gezeigten Ausführungsform verwendet wird.

Figur 18 ist ein Diagramm für den Luftgehalt in den Abgasen, die gegenüber der Luft-Benzin-Charakteristik aufgetragen ist, für die in Figur 15 gezeigte Ausführungsform.

Figur 19 ist ein Blockdiagramm, das eine siebte Ausführungsform des Benzin-Einspritz-Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 2o ist ein Diagramm, bei dem das Luft-Benzin-Verhältnis gegen die Ausgangscharakteristik für den Sauerstoffkonzentrationsdetektor und den Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis aufgetragen ist, die in der Figur 18 gezeigten Ausführungsform verwendet werden!

Figur 21 ist ein elektrisches Verdrahtungsschema, das eine Form des Hauptteils der in Figur 18 gezeigten Aus-'

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führungsform zeigt.

Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen näher beschrieben.

Bei der in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsform eines Benzin-Einspritz-Systems mit einer Rückkopplung für das Benzin-Luft-Gemisch gemäß der vorliegenden Erfindung bezeichnet die Bezugsziffer 1 einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor, der ein Metalloxid wie Zirkoniumoxid oder Titanoxid aufweist und dessen Ausgangsspannung entsprechend der Konzentration des in den Abgasen enthaltenen Sauerstoffs aus einem Verbrennungsmotor variiert.

Die Bezugs ziffer 2 bezeichnet einen Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis zum Vergleich des Ausgangs des Sauerstoffkonzentratibnsdetektors 1 mit einer Luft-Benzin-Verhältnis-Einstellspannung VR, um ein Unterschiedsausgangssignal zu erzeugen, das entweder "0" oder "1" ist, wie in Figur 2 gezeigt ist, wobei letzteres davon abhängt, ob die festgestellte Sauerstoffkonzentration der Abgase größer oder geringer als eine vorgegebene Sauerstoffkonzentration oder ein vorgegebenes Luft-Benzin-

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Verhältnis ist. Mit der .Bezugsziffer 3 ist ein Addi- . tions- oder Subtraktionsbefehlskreis bezeichnet, der jedes Mal,-wenn ein Probenahmesignal ankommt, ein Befehlssignal erzeugt, das entweder "."!"-Niveau oder "O"=Niveau aufweist, um den Vorgang der Addition oder Subtraktion gemäß dem Unterschiedssignal vorzunehmen. Die Bezugsziffer 4 bezeichnet einen Schaltkreis zur Erzeugung der Probenahmesignale, .die eine vorbestimmte Frequenz aufweisen oder mit der Umdrehung der Maschine synchronisiert sind und die dem Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 zugeführt werden. Die Bezugs ziffer 5 bezeichnet einen reversiblen Zähler, der entsprechend dem Befehlssignal von dem Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 betätigt wird, um an seinem Ausgang ein Binärsignal zu erzeugen, das seine Zählung darstellt. Der reversible Zähler ist so ausgeführt, daß dann, wenn die Zählung des reversiblen. Zählers 5 seine maximale Zählkapazität überschreitet, die Zählung auf dem Maximalwert gehalten wird, wenn die Addition ausgeführt worden ist, wohingegen die Zählung auf "0" gehalten wird, wenn die Subtraktion ausgeführt worden ist. Der Ausgang des reversiblen Zählers der durch einen Binärcode dargestellt ist, wird auf einen

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Digital-Analog-Wandler 6 gegeben,, der einen Binärcode von 2 r>j2 darstellt₉ um eine Treppenspannung zu erzeugen, wie in Figur 3 dargestellt ist. Diese Ausgangsspannung wird auf eine Recheneinheit 7 gegeben, die von einem Typ ist, der in bekannten Typen von elektronisch gesteuerten Benzin-Einspritz-Systemen für Verbrennungsmaschinen verwendet wird, wobei sie als eine der konventionellen Korrekturt-erme oder Motorparameter verwendet werdeiyim die Impulsbreite des Einspritzimpulses zu steuern. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet einen ein elektromagnetisches Ventil betätigenden Schaltkreis zum Verstärken des Einspritz-Impuls-Signals. Die Bezugsziffer 9 bezeichnet ein elektromagnetisches Ventil, das mit einer Benzinleitung mit konstantem Druck verbunden ist und dessen Dauer der Öffnung durch die Einspritzimpuise gesteuert wird. Die Bezugsziffer 1oo bezeichnet einen Motor, die Bezugsziffer 11o eine Abgasleitung.

Hinsichtlich dieser ersten Ausführungsform wird nun die Betriebsweise beschrieben. Es sei angenommen, daß in Figur 4, die eine Luftmengen-Einspritzzeit-Charakteristik (die nachfolgend als Benzin-Luft-Verhältnis-Charakteristik bezeichnet wird) des elektronisch gesteu-

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erten Einspritzsystems darstellt, das in der Maschine installiert ist, eine Kurve b_r die derzeitige Luft-Benzin-Verhältnis-Charakteristik und eine Kurve a eine vorgegebene Luft-Benzin-Verhältnis-Charakteristik zeigt, die erreicht werden soll. Der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 1 und der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 bestimmen, ob das tatsächliche Luft-Benzin-Verhältnis größer oder kleiner als das vorgelegte Luft-Benzin-Verhältnis ist, während der reversible Zähler die Addition oder Subtraktion entsprechend den vorbestimmten Probenahmesignalen vornimmt. Die Zählung des reversiblen Zählers 5 wird dann auf den Digital-Anälog-Wandler 6 gegeben, um eine entsprechende Ausgangsspannung zu erzeugen, während die Recheneinheit 7 eine Impulsbreite entsprechend der Ausgangs spannung des Digital-Analog-Wandlers 6 berechnet, um hierdurch eine additive oder subtraktive Korrektur der Impulsbreite des Einspritzimpulses zu bewirken, um diesen bei dem genauen Luft-Benzin-Verhältnis zu stabilisieren. Dieser stabile Punkt ist derart, daß der Korrekturwert beispielsweise in einem Bereich stabilisiert ist, der näherungsweise dem Zählungswert nx des reversiblen Zählers 5 entspricht

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(beispielsweise nx+1). Der Betrag der Änderung bezüglich des Luft-Benzin-Verhältnisses der Spannungseinheit Δν, die in Figur 3 gezeigt ist, kann jedoch reduziert oder die Kapazität des reversiblen Zählers 5 kann vergrößert werden, so daß der Korrekturwert mit einer Toleranz entsprechend einer +1-Zählung stabilisiert wird, was akzeptierbar ist, ohne Anlass zu irgendeinem praktischen Nachteil zu geben. Weiter ist es in Abhängigkeit von der Wirkungsweise der Recheneinheit 7, die die Spannungseinheit Δ ν in eine Korrekturwerteinheit A f umwandelt, möglich, so vorzuwählen, daß Δν = Δ Υ ist, alternativ kann aber auch der Korrekturwert entsprechend der Motorbelastung variiert werden, wenn dies in Anbetracht des Änderungsbetrages der Spannungseinheit Δν vorteilhaft erscheint. Nimmt man nun an, daß sich die Maschine in einem Betriebszustand entsprechend dem Punkt P.. in Figur 4 befindet, bestimmen der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 1 und der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2, daß die Mischung zu fett ist, und erzeugen daher ein Unterschiedssignal. Als ein Ergebnis hiervon werden Probenahmesignale auf den reversiblen Zähler 5 gegeben, der die Strombedingung speichert, während die Zählung aufeinanderfolgend hergeleitet wird.

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Mit anderen Worten, die Zählung wird so viele Male hergeleitet, wie die aufgebrachten Probenahmesignale vorhanden sind, bis der Ausgang oder das Unterschiedssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 eventuell umgekehrt wird, d.h.,daß die Zählung aufeinanderfolgend beispielsweise durch Av, 2· Av, 3· Av, ..., η-A ν hergeleitet wird, bis ein vorbestimmtes Luft-Benzin- Verhältnis erreicht ist.

Wenn sich andererseits die Betriebsbedingung des Motors zu einem Punkt P₇ bewegt, der in Figur 4 gezeigt ist, bestimmen der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 1 und der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2, daß das Luft-Benzin-Verhältnis geringer als das gewünschte Luft-Benzin- Verhältnis ist, d.h., daß die Mischung zu mager ist, so daß ein entsprechendes Unterschiedssignal erzeugt wird» Folglich vergrößert der reversible Zähler 5, der die darauf folgende Strombedingung speichert, seine Zählung so viele Male, wie Probenahmesignale hierauf angewendet werden, bis der Ausgang oder das Unterschiedssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises umgekehrt ist, d.h., daß der reversible Zähler 5 seinen Arbeitsvorgang wiederholt, so daß er seine Zählung au'fein-

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anderfolgend entsprechend Δ ν, 2·/1ν, 3 ·Λν, ...., ...., η·Λν vergrößert, bis ein■vorbestimmtes Luft-Benzin-Verhältnis erreicht ist. Weiter wird die Impulsbreite der Einspritzimpulssignale nach jedem Einspritzvorgang durch einen Wert entsprechend dem dann vorliegenden Strom nx· Av korrigiert, um die richtigen Einspritzimpulssignale zu liefern.

Die Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs ermöglicht es dem Motor, mit einem vorbestimmten Luft-Benzin-Verhältnis über den gesamten Betriebsbereich hiervon zu arbeiten.

Figur 5 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform von Figur 1 dadurch unterscheidet, daß ein Leistungsbereichdetektor vorgesehen ist, der einen Ansaugleitungsdruckdetektor 1o und einen Druckhöhenunterscheidungskreis 11 aufweist, wie in Figur 6 gezeigt ist, wobei der Leistungs-· bereichdetektor dazu dient, den Leistungsbereich oder den Belastungsbereich wie in der ersten Ausführungsform von Figur 1 zu erfassen. In diesem Leistungsbereich wird daher

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die negative Rückkopplung zur Beibehaltung des Luft-Benzin- Verhältnisses von beispielsweise 14,8 unterbrochen, um ein beträchtliches Anwachsen des Ausgangsdrehmomentes des Motors zu erreichen. Mit anderen Worten bestimmt der Druckhöhenunterscheidungskreis 11, ob der Ausgang des Ansaugleitungsdruckdetektors 1o höher als ein vorgewählter Druck ist, so daß der Digital-Analog-Wandler 6 und die Recheneinheit 7 an- oder abgeschaltet werden entsprechend denr Ausgangssignal des Druckhöhenunterscheidungskreises 11. Wenn der Digital-Analog-Wandler 6 und die Recheneinheit 7 ausgeschaltet werden, wird die negative Rückkopplung unterbrochen. Folglich wird die Maschine, wie in dem Diagramm für die Luft-Benzin-Verhältnis-Charakteristik von Figur 7 gezeigt ist, entlang der Charakteristikkurve a bis zu einem Punkt P, betrieben, wohingegen nach dem Punkt P-, die negative Rückkopplung unterbrochen wird und die Maschine längs der Charakteristikkurve b mit einem Luft-Benzin-Verhältnis von beispielsweise 1,3 bis 1,35 betrieben wird. In diesem Fall ist der Ansaugleitungsdruckdetektor 1o von einem Typ, der notwendigerweise in jedem bekannten Typ eines elektronisch

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gesteuerten Einspritzsystems vorgesehen ist, und er muß daher nicht zusätzlich vorgesehen werden und der konventionelle Druckanzeiger kann gleichzeitig als der Ansaugleitungsdruckdetektor 1o der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Da weiter die Messung des Leistungsbereichs, d.h. der Vergleich des Ansaugleitungsdrucks mit dem vorgewählten Druck durch den Druckhöhenunterscheidungskreis 11 infolge der Tatsache erforderlich ist, daß die Messung des Druckunterschieds zwischen dem Ansaugleitungsdruck und dem atmosphärischen Druck vorgenommen werden muß, können gute. Ergebnisse auch erreicht werden, wenn ein Druckschalter, der ein- oder ausgeschaltet wird, wenn, der Druckunterschied zwischen dem Ansaugleitungsdruck und dem atmosphärischen Druck höher als ein vorbestimmter Druck ist, verwendet wird und die Signale des Digital-Analog-Wandlers 6 und der Recheneinheit 7 entsprechend dem Ausgang des Druckschalters ein- oder ausgeschaltet werden, um die negative Rückkopplung ein- oder auszuschalten. Ferner kann die Lage einer Stauscheibe, die in der Ansaugleitung angebracht wird, um den Betrag der Luft zu messen, die angesaugt wird, ebenfalls gemessen werden, um hierdurch in ähnlicher Weise die erforder-

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liehe Ein-Aus-Steuerung der negativen Rückkopplung zu bewirken. Der Schaltkreisaufbau und der Betrieb einer dritten Ausführungsform des Benzin-Einspritz-Systems mit einer Rückkopplung des BenzinrLuft-Gemisches gemäß der vorliegenden Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf das detaillierte Schaltkreisdiagramm, das in Figur 8 gezeigt ist, beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform von Figur 1 dadurch, daß sie zusätzlich einen Haltestromkreis 1o aufweist. In Figur 8 bezeichnet die Bezugsziffer 2a einen Trennverstärker, durch den die Ausgangsspannung des Sauerstoffkonzentrationsdetektors 1 entsprechend dem Wert des Verhältnisses R2 /R^b ^zwiscnen den Wi-derstands-'werten R₂, und R₇ eines Eingangswiderstandes 2b und eines Rückkopplungswiderstandes 2c verstärkt und auf einen Vergleicher 2d liefert. In dem,Vergleicher 2d wird der Ausgang des Verstärkers 2a mit der Bezugsspannung VR verglichen, die man durch Dividieren des Potentials erhält, das durch eine Ze-herdiode 2h mit Widerständen 2e und 2f bestimmt wird, so daß ein "1"-Signal erzeugt wird, wenn der Ausgang des Verstärkers 2a höher als die Bezugsspannung ist, wohingegen ein "O"-Signal erzeugt wird,

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wenn dieser Ausgang niedriger als die Bezugsspannung ist. Mit anderen Worten ist er so angeordnet, daß der Ausgang des Vergleichers 2d ein "O"-Signal ist, wenn das Luft-Benzin- Verhältnis .größer als ein vorbestimmter Wert ist, wohingegen der Vergleicher 2d ein "1"-Signal erzeugt, wenn das Luft-Benzin-Verhältnis geringer als der vorbestimmte Wert ist. Weiter ist der Vergleicher 2d mit einem Widerstand 2g versehen, der eine geeignete Hysteresis liefert, um irgendeiner fehlerhaften Arbeitsweise des Ausgangsvergleichers 2d, bei einer Geschwindigkeit, die höher als die Ansprechgeschwindigkeit ist) vorzubeugen, die beispielsweise durch die Anwesenheit von Welligkeitsanteilen in dem Ausgangssignal des Sauerstoffkonzentrationsdetektors bewirkt werden. Der Ausgang des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2, d.h. der Ausgang des Vergleichers 2d, wird auf den Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 gegeben. Der Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 weist einen Flip-Flop-Kreis 31 und einen Torschaltkreis 32 auf. Beim Betrieb erscheint ein "1"-Signal am Ausgang eines NAND-Gatters 31a des Flip-Flop-Kreises 31, wenn sich am Ausgang des Vergleichers 2d ein

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"!"-Signal befindet, wohingegen ein ""!"-Signal am Ausgang eines anderen NAND-Gatters 31b erscheint, wenn am Ausgang des Vergleichers 2d ein "O"-Signal auftritt. Die Bezugsziffer 31c bezeichnet einen Inverter zum invertieren des Ausgangs des Vergleichers 2d und zum Zuführen von diesem zu dem NAND-Gatter 31a. Auf diese Weise wird immer ein verschiedenes Eingangssignal auf den Flip-Flop-Kreis 31 gegeben, der die NAND-Gatter 31a und 31b aufweist. Der Torschaltkreis 32,weist zwei NAND-Gatter 32a und 32b mit drei Eingängen auf, wobei die Probenahmesignale von dem Probenahmesignalerzeugungskreis 4 addiert oder subtrahiert werden, was von dem Befehlssignal von dem Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 abhängt.

Der Haltestromkreis 1o in dem reversiblen Zähler 5 arbeitet in der Weise, daß die Zählung des reversiblen Zählers 5 auf dem Maximalwert gehalten wird, wenn die Zählung während der Addition die maximale Zählkapazität übersteigt, wohingegen die Zählung auf Null gehalten wird, wenn die Zählung während der Subtraktion die Zählkapazität übersteigt, um auf diese Weise das Aufbringen von weiteren Probenahmesignalen zum Ändern der Zählung des reversiblen Zählers 5 zu vermeiden und somit das Auftreten

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von Fehlern aufgrund der Begrenzung der Kapazität des Zählers 5 zu minimalisieren. Ein Detektorkreis Io1 für die maximale Zählung umfasst ein NAND-Gatter 1o1a, einen Inverter 1o1b, ein NAND-Gatter 1o1c mit einem Erweiterer und ein NAND-Gatter 1o1d und erzeugt Impulssignale in der Weise, daß der Ausgang des NAND-Gatters 1o1d ein "0"-Signal nur in dem Moment ist, wenn alle Ausgänge des reversiblen Zählers 5 ein "1^M-Signal aufweisen. In allen anderen Fällen erscheint ein ""!"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o1b. Das NAND-Gatter 1o1a und der Inverter 1o1b können durch ein AND-Gatter ersetzt werden. Auf der anderen Seite weist ein Detektorkreis 1o2 für die Null vier Inverter 1o2a, ein NAND-Gatter 1o2b, einen Inverter 1o2c, ein NAND-Gatter 1o2d mit einem Erweiterer und ein NAND-Gatter 1o2e auf und erzeugt Impulssignale in der Weise, daß ein "O"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o2e nur in dem Moment erscheint, wenn alle Ausgänge des reversiblen Zählers 5 ein "O"-Signal aufweisen. Sonst erscheint ein ""!"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters Io2e. Ein Zeitsteuerimpulserzeugungskreis 1o3 umfasst ein NAND-Gatter 1o3a mit einem Erweiterer und ein NAND-Gatter 1o3b und erzeugt Zeitsteuerimpulssignale

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in der Weise, daß ein ^MO"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters To3b in dem Augenblick erscheint, wo das Ausgangssignal des NAND-Gatters 31b in den Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 sich von "0" auf "1" ändert. Sonst erscheint normalerweise ein "1"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o3b. In entsprechender Weise weist ein Zeitsteuerimpulserzeügungskreis 1o4 ein NAND-Gatter 1o4a mit einem Erweiterer und ein NAND-Gatter 1o4b auf und erzeugt Zeitsteuerimpulssignale,so daß ein "O"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o4b nur in dem Augenblick erscheint, wo das Signal des NAND-Gatters 31a sich von "0" auf "1" ändert. In allen anderen Fällen erscheint normalerweise ein "1"-Signal' am Ausgang des NAND-Gatters 1o4b. Ein Flip-Flop-Kreis 1o5, der NAND-Gatter 1o5a und 1o5b umfasst, wird von dem Befehlssignal oder dem Ausgang des Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 betrieben. Mit anderen Worten, in Abhängigkeit von den Zeitsteuersignalen von den NAND-Gattern 1o3b und 1o4d erscheint ein "1"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o5a zur Vornahme der Addition, wohingegen ein "1"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o5b zur Vornahme der Subtraktion erscheint, wenn die Zählung des reversiblen Zählers 5 ihre maximale Zählkapazität erreicht, so daß alle

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Ausgänge ein "V-Signal aufweisen, wird der Flip-Flop-Kreis 1o5 durch das NAND-Gatter 1o1d mit dem Ergebnis zurückgestellt, daß der Ausgang des NAND-Gatters 1o5a ein "O"-S.ignal und der Ausgang des NAND-Gatters loSb ein "1"-Signal aufweist. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 1o5a wird auf das NAJ^D-Gatter 32a'gegeben, weshalb ein ""!"-Signal dauernd am Ausgang des NAND-Gatters 32a erscheint. Folglich wird kein Probenahme signal auf den reversiblen Zähler 5 gegeben und seine Zählung auf dem Maximalwert gehalten. Ähnliches passiert im Falle der Subtraktion, wenn alle Ausgänge des reversiblen Zählers 5 ein "O"-Signal aufweisen. Hierbei wird der Flip-Flop-Kreis 1o5 durch das NAND-Gatter 1o2e zurückgestellt, so daß ein V1^M-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o5a erscheint und ein ^MO"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 1o5b erscheint. Das Ausgangssignal des NAND-Gatters 1o5b wird auf das NAND-Gatter 32b gegeben, so daß ein "1"-Signal fortdauernd am Ausgang des NAND-Gatters 32b erzeugt wird. Als Ergebnis hiervon wird kein Probenahmesignal auf den reversiblen Zähler 5 gegeben, um seine Zählung auf Null zu halten.

Die Zählung des reversiblen Zählers 5, die in der oben

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beschriebenen Weise erhalten wird, wird auf den Digital-Analog-Wandler 6 gegeben, wo sie einer Digital-Analog-Wandlung mit Hilfe von gewichteten Widerständen 6a, 6b, 6c und 6d und einem Summierverstärker 6e unterworfen werden. Daher wird die Ausgangs zählung des reversiblen Zählers 5 konvertiert, um den in Figur 3 gezeigten Treppenausgang V zu erhalten, der der Aus gangszählung des reversiblen Zählers 5 entspricht. In diesem Falle wird der Ausgang des reversiblen Zählers 5 in dem 8421-Code dargestellt, weshalb die gewichteten Widerstände, die die entsprechenden Widerstandswerte aufweisen, vorgesehen sind. Mit anderen Worten, der gewihhtete Widerstand 6a, der einen Widerstandswert R aufweist, wird mit dem Ausgang des reversiblen Zählers 5 verbunden, der das Gewicht von "8" darstellt. Der gewichtete Widerstand 6b, der einen Widerstandswert von 2R aufweist, wird mit dem Ausgang verbunden, der "4" darstellt, der gewichtete Widerstand 6c, der einen Widerstandswert von 4R aufweist, wird mit dem Ausgang verbunden, der "2" darstellt, und der gewichtete Widerstand 6d, der einen Widerstandswert von 8R aufweist, wird mit dem Ausgang verbunden, der "1" darstellt. Weiter sind Teilungswiderstände 6f und 6g vorgesehen,so daß dann, wenn die Arbeit des Sununierverstär-

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kers 6e bei einem Potential begonnen werden soll, das nicht gleich dem Null-Potential ist, ein geeignetes Teilpotential aufgrund der Teilungswiderstände 6f und 6g auf den nicht-invertierenden Eingang des Summierverstärkers 6e gegeben wird. Wenn daher die Arbeit des SummierVerstärkers 6e nicht bei dem Null-Potential begonnen werden muß (vom Standpunkt des Betriebs des Rechenabschnitts), können die Teilungswiderstände 6f und 6g eliminiert werden. Ein Rückkopplungswiderstand 6h ist vorgesehen, um die Spannungseinheit A v, die in Figur 3 gezeigt ist, auf einem bestimmten Wert zu halten. Das Ausgangssignal des Summierverstärkers 6e wird geeignet korrigiert und in Einspritzimpulse durch die Recheneinheit 7 in der Weise konvertiert, wie es aus bekannten Typen elektronisch gesteuerter Benzin-Einspritz-Systeme bekannt ist, wobei die Einspritzimpulse dazu verwendet werden, das elektromagnetische Ventil 9 über den das elektromagnetische Ventil betätigenden Schaltkreis 8 zu betätigen. Der das Probenahmesignal erzeugende Schaltkreis 4 weist zwei NAND-Gatter 4a und 4b auf und erzeugt Probenahmesignale einer vorbestimmten Frequenz durch geeignet gewählte Kapazitanzen C-, und C₂ von Kondensatoren 4c und 4d.

409816/0 4 b1

Als nächstes wird die vierte Ausführungs form der vorliegenden Erfindung, die in Figur 9 dargestellt ist, beschrieben. Diese vierte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform von Figur 1 in der Weise, daß dann, wenn die Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffkonzentrationsdetektors 1 abnimmt, die Frequenz der Probenahmesignale für die negative Rückkopplungsteuerung gesenkt wird, um die Dauer der Erregung der elektromagnetischen .Ventile 9 zu korrigieren und dadurch das Luft-Benzin-Verhältnis mit verbesserter Genauigkeit zu steuern. Zu diesem Zweck wird die Frequenz der Probenahmesignale von dem die Probenahmesignale erzeugenden Schaltkreis 4 entsprechend dem Unterschiedsausgangssignal von dem Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 geändert. Dies bildet den einzigen Unterschied der vierten Ausführungsform von der ersten in Figur 1 dargestellten Ausführungs form. Die Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffkonzentrationsdetektors 1, der in der Abgasleitung 11o des Verbrennungsmotors 1oo installiert ist, weist eine allmählich abfallende Charakteristik auf, wie sie die Charakteristikkurve A in Figur 1o zeigt, wenn das Luft-Benzin-Verhältnis größer als ein vorbestimmtes Luft-Benzin- Verhältnis wird, so daß einübergang der Richtung

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des Signals, das eine fette Mischung anzeigt, zu der Richtung des Signals stattfindet, daß eine "magere" Mischung anzeigt, während er in umgekehrter Richtung eine abrupt ansteigende Charakteristik aufweist, wie sie durch die Charakteristikkurve B in Figur 1o gezeigt ist. Mit anderen Worten, es wird angenommen, daß der Übergang von dem Zustand der "fetten" Mischung zu dem Zustand der "mageren" Mischung durch die Tatsache bewirkt wird, daß das niedergeschlagene Benzin oder dergleichen auf der Wand der Einlass ansaugleitung in die Maschine 1oo zusammen mit dem eingespritzten Benzin gefördert wird.

Entsprechend wird das Ausgangssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 zu dem das Probenahmesignal erzeugenden Schaltkreis 4 gegeben, wie in Figur gezeigt ist, wobei die Probenahmezeit, wenn das Ausgangssignal oder das Unterschiedssignal ein "!"-Signal ist, gesenkt wird, um die Frequenz der Probenahmesignale im Vergleich mit dem Fall zu reduzieren, wo das Unterschiedssignal ein "O"-Signal ist. Figur 11 zeigt eine Form der Anordnung zum Variieren der Oszillatorfrequenz eines derartigen das Probenahmesignäl erzeugenden Schalt-

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kreises 4, die einen bekannten Typ eines astabilen Multivibrators aufweist» Die Konstruktion und die Arbeitsweise dieses das Probenahmesignal erzeugenden Schaltkreises 4 sind folgende: Wenn das Unterschiedsausgangssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 ein "0"-Signal ist, wird es durch einen Inverter 41 invertiert, so daß ein Transistor 4o angeschaltet wird und parallele Widerstände R mit Widerständen R. und R- verbunden werden, um die Oszillatorfrequenz zu erhöhen. Mit anderen Worten, die Oszillationsperiode wird verringert. In diesem Fall wird der Widerstandswert der Widerstände R geeignet gewählt, um einen genauen Wert für die Oszillationsfrequenz zu erhalten. Wenn auf der anderen Seite das Unterschiedsaus gangs signal des Luf t-Benzin-rVerhältnis-Unterscheidungskreises 2 zu einem "1"-Signal wechselt_s wird der Transistor 4o ausgeschaltet, um die Oszillationsfrequenz herabzusetzen.

Figur 12 zeigt eine andere Anordnung, bei der der das Probesignal erzeugende Schaltkreis 4 eine feste Oszillationsfrequenz aufweist, während dann, wenn das Unterschiedsausgangssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 ein "O"-Signal ist, die Oszillationsfrequenz

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als die Frequenz der Probenahmesigiiale verwendet wird, wohingegen dann, wenn das Unterschiedsausgangssignal ein ""!"-Signal ist, eine Oszillationsfrequenz, die 1-n der festen Oszillationsfrequenz beträgt, als Oszillationsfrequenz für die Probenahmesignale verwendet wird. Die Konstruktion und Arbeitsweise dieses das Probesignal erzeugenden Schaltkreises 4 sind folgende: Wenn das Unterschiedsausgangssignal ein "O"-Signal ist, wird das Ausgangssignal eines Oszillators 411 direkt durch ein NAND-Gatter 412 und ein NAND-Gatter 416 gespeist, wobei seine Frequenz, so wie sie ist, als Frequenz für die Probenahmesignale verwendet wird. In diesem Falle ist der Ausgang eines NAND-Gatters 415 immer ein "1"-Signal.

Wenn andererseits das Unterschiedsausgangssignal ein "1"-Signal ist, wird ein Eingang des NAND-Gatters 412 durch einen Inverter 417 gegeben, so daß es immer ein "0"-Signal ist und bewirkt, daß das NAND-Gatter 412 fortlaufend ein "1"-Signal erzeugt.. Das Unterschiedsausgangssignal wird durch ein NAND-Gatter 413 geführt und dann einer Frequenzteilung um einen Faktor η durch eine nfache Zählschaltung 414 unterworfen, von wo das Signal

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durch das NAND-Gatter 415 und weiter durch das NAND-Gatter 416 geschickt wird. Auf diese Weise wird eine Frequenz, die ein n-tel von demjenigen des Oszillators 411 ist, als Frequenz für die Probenahmesignale verwendet. In diesem Falle dient das NAND-Gatter 415 dazu, ein ^M1"-Signal am Ausgang des NAND-Gatters 415 unabhängig, vom Zustand des Flip-Flop-Kreises an der Ausgangsstufe der η-fachen Zählschaltung 414 beizubehalten, wenn das Unterschiedsausgangssignal durch das NAND-Gatter 412 geschickt wird.

Als nächstes wird die'fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, die in Figur 13 dargestellt ist. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorher beschriebenen Ausführungsformen dadurch, daß sie weiterhin Oberlagerungsmittel aufweist, wobei ein zusätzliches Korrektursignal, das der Zahl der Probenahmen durch die Probenahmesignale in dem Zeitraum bis zur Umkehr der Polarität der Rückkopplung entspricht, dem negativen Rückkopplungssystem überlagert wird, das durch die Messung der Konzentration des Sauerstoffs> der in den Abgasen enthalten ist, geliefert wird. Auf diese Weise wird, wo ein Korrekturwert benutzt wird, der durch einen vorbestimmten Betrag für jede Porbenahme durch die Probenahme-

4 0 9 S T 6 / 0Λ 5 1

signale oder entsprechend der Last variiert wird, ein derartiger Korrekturwert vergrößert als Mittel zum Eliminieren eines derartigen Nachteils, daß das Auftreten einer großen Diskrepanz zwischen der Bezugscharakteristik und der gewünschten Luft-Benzin-Verhältnis-Charakteristik eine große Zeitverzögerung beim Erreichen eines vorbestimmten Luft-Benzin-Verhältnisses oder eines stabilen Punktes für den Korrekturwert ergibt. Ferner ist es möglich, einem solchen Nachteil vorzubeugen, der durch die Begrenzung der Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffkonzentrationsdetektors bewirkt wird, wenn die Frequenz der Probenahmesignale vergrößert wird.

In Figur 13 bezeichnet die Bezugsziffer 11 einen überlagerten Digital-Analog-Wandler zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, die proportional zur Zahl der Probenahmen ist, die abhängig von der Ermittlung eines Stufenunterscheidungskreises 1o ist. Die Bezugsziffer 12 bezeichnet einen Additivkreis zum Erzeugen der Summe der Aus gangsspannung des Digital-Analog-Wandlers 6 und der Aus gangs spannung des überlagernden Digital-Analog-Wandlers 11, wobei das resultierende Summensignal auf die Recheneinheit 7 gegeben wird, die von einer Art ist, wie sie bei bekannten Typen

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von elektronisch gesteuerten Benzin-Einspritz-Systemen für Verbrennungsmaschinen verwendet wird, wobei es als eine der konventionellen Korrekturtherme verwendet wird, d.h. als eine der Motorparameter, um die Impulsbreite der Einspritzimpulse, die durch, die Recheneinheit 7 erzeugt werden und außerdem die elektromagnetischen Ventile 9, die mit dem die elektromagnetischen Ventile betätigenden Kreis 8 verbunden sind, entsprechend den Einspritzimpulsen zu öffnen, zu steuern. Der Stufenunterscheidungskreis 1o, der überlagernde Digital-Analog-Wandler 11 und der Additivkreis 12 bilden Überlagerungsmittel 13, deren detailliertes Schaltdiagramm in Figur 14 dargestellt ist. In Figur 14 werden die gleichen Bezugs ziffern für identische oder entsprechende Bauteile wie in der in Figur 1 dargestellten Ausführungs form verwendet.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau' arbeitet die fünfte Ausführungsform wie folgt: '

In der gleichen Weise, wie unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform von Figur 1 beschrieben wurde, erzeugt ein Digital-Analog-Wandler 6 das erforderliche Ausgangssignal. Andererseits bestimmt der"Stufenunterscheidungs-

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kreis 1o die Zahl der Probenahmesignale, die in dem Zeitabschnitt erzeugt werden, bis zu dem die Umkehr des Unterschiedsausgangssignals des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 erfolgt, d.h. in dem Zeitraum, während dem das Unterschiedsausgangssignal auf der gleichen Stufe oder höher verbleibt. In Abhängigkeit der so bestimmten Anzahl der Probenahmen erzeugt der überlagernde Digital-Analog-Wandler 11 eine überlagernde Ausgangsspannung, die der festgestellten Probenahmenzahl entspricht. Um diese überlagernde Aus gangsspannung der Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers 6 zu überlagern, werden die beiden Spannungen in dem Additivkreis 12 addiert. Folglich rechnet die Recheneinheit 7 eine Impulsbreite, die der überlagerten Ausgangsspannung des Additivkreises 12 entspricht und bewirkt eine additive oder subtraktive Korrektur der Impulsbreite des Einspritzimpulses, um diesen bei einem Wert zu stabilisieren, der einem vorbestimmten Luft-Benzin-Verhältnis entspricht. In diesem Falle kann die Addition durch die überlagernden Mittel nicht nur einfache Additionen, sondern auch solche Additionen einschließen, die konstante Vielfache einschliessen, was von dem Motor abhängt, der gesteuert werden soll.

Das System gemäß der fünften Ausführungsform hat einen

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bemerkenswerten Vorteil dadurch, daß angesichts des Arbeitens der überlagernden Mittel der stabile Punkt sogar in einem Bereich schnell erreicht werden kann, wo eine große Diskrepanz zwischen der fundamentalen' Charakteristik des in dem Motor installierten Systems und einer vorbestimmten Luft-Benzin-Verhältnis-Charakteristik besteht. Darüber hinaus ist der Bereich der stabilen Region eng und die Steuerung kann mit extremer Genauigkeit durchgeführt werden.

In Figur 15 ist eine·sechste Ausführungsform des Einspritzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Diese sechste Ausführungsform unterscheidet sich von den vorher beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsformen dadurch, daß, während in den letzteren der Digital-Analog-Wandler 6 den Ausgang des reversiblen Zählers 5 in eine treppenstüfenartige Ausgangsspannung konvertiert, wie in Figur 3 gezeigt ist, ein einen Korrekturwert setzender Kreis 6' der sechsten Ausführungsform den Ausgang des reversiblen Zählers 5 in eine treppenstufenartige Ventilerregungszeit oder Einspritzzeitdauer'umwandelt, wie in. Figur 17 gezeigt ist.

In der sechsten Ausführungsform der Figur 15 erzeugt der

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den Korrekturwert setzende Kreis 6' Korrekturimpulse, die die Einspritzzeit um den Betrag einer Korrekturwerteinheit Δτ für jede Zählung bezüglich des Ausgangs des reversiblen Zählers 5 korrigiert, wie in Figur 17 gezeigt ist (wenn notwendig, kann dieser Korrekturwert entsprechend der Belastung des Motors variiert werden). Auf diese Weise wird die Einspritzzeit entsprechend der Bezugscharakteristik des Luft-Benzin-Verhältnisses, das durch die durchgezogene Linie in Figur 18 gezeigt ist, variiert. Die Einspritzbezugszeit wird entsprechend der Einstellung eines Bezugskorrekturwertes fc variiert, während die elektromagnetischen Ventile während dieser so modifizierten Einspritzzeit geöffnet werden. Die Bezugsziffer 7' bezeichnet eine Recheneinheit, durch die Einspritz-Impulse, die eine Zeitdauer entsprechend der Motorparameter wie das Ansaugleitungsvakuum und die Maschinentemperatur aufweisen, erzeugt werden, während der den Korrekturwert setzende Kreis 6' Korrekturimpulse in Synchronisation mit der Beendigung der Einspritzimpulse erzeugt, um die Dauer der Öffnung der elektromagnetischen Ventile durch die Einspritzimpulse zu verlängern.

Mit der oben beschriebenen Ausführungsart arbeitet die

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sechste Ausführungsform wie folgt: Die Bezugscharakteristik bezüglich'des Luft-Benzin-Verhältnisses ist vorbestimmt, um eine magere Mischung in allen Belastungsbereichen zu liefern, während der Bezugskorrekturwert ¹^c, der ein Vielfaches des Einheitskorrekturwertes AX ist, hinzu-addiert wird, um eine Mischung mit nahezu dem vorbestimmten Luft-Benzin-Verhältnis sicherzustellen. Wenn der Motor gestartet wird, wird der reversible Zähler 5 zunächst auf die maximale Zählung gesetzt. Der Grund, warum der reversible Zähler 5 auf die maximale Zählung gesetzt wird, besteht darin, daß die Zufuhr einer relativ fetten Mischung erforderlich ist, bis das Aufwärmen des" Motors vorbei ist, wonach der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 1,-der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 und der Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 den reversiblen Zähler 5 veranlassen, in einer Richtung zu zählen, die die Subtraktion vornimmt. Folglich wird der Korrekturwert Tc, allmählich reduziert, so daß dann, wenn die Zählung entsprechend dem vorbestimmten Luft-Benzin-Verhältnis mit nx bezeichnet wird, der Korrekturwert in einem Bereich.auf einer der beiden Seiten der Zählung

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- 4ο -

ηχ (ηχ+1) stabilisiert wird. Durch Herabsetzen des Betrages der Änderung der Korrekturwerteinheit tsx mit dem Luft-Benzin-Verhältnis oder alternativ durch Herabsetzung der Kapazität des reversiblen Zählers 5 kann die Stabilisierung des Korrekturwertes mit einer Toleranz von +1 Zähleinheiten erreicht werden, ohne daß hierdurch irgendein praktischer Nachteil in Kauf genommen werden müßte, während eine sehr genaue Steuerung sichergestellt werden kann. Wenn sich weiter die Betriebsbedingungen des Motors ändern, so daß die Länge der Zeit des Korrekturinipulses in einer Richtung variiert werden muß, die den Bezugskorrekturwert ¹^ c vergrößert, bewirkt die erste Probenahme, daß der Sauerstoffkonzentrationsdetektor 1, der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 und der Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 in einer Richtung betätigt werden, die das Luft-Benzin-Verhältnis anreichern, so daß folglich die Korrekturimpulse, die eine Zeitlänge von Yc+" Ar aufweisen, von dem den Korrekturwert setzenden Kreis 6' auf das elektromagnetische Ventil 9 gegeben werden. Wenn ferner der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 als Ergebnis der zweiten Probenahme ermittelt, daß die Quantität des Benzins ungenügend ist, wird bewirkt, daß der den Korrekturwert setzende Kreis 6¹ Korrekturimpulse erzeugt, die eine

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Zeitdauer von γ c + 2Ar aufweisen. Wenn die weitere Probenahme anzeigt, daß die Beträge der vorher vorgenommenene Korrekturen noch ungenügend sind, werden Korrekturimpulse, die eine Zeitdauer von Ύ c + 3 Δ t aufweisen, auf das elektromagnetische Ventil 9 von dem den Korrekturwert setzenden Kreis 6' gegeben, wodurch die Korrektur durch die Luft-Benzin-Verhältnis-Rückkopplung an einem Punkt "^c + η Ax + Ax stabilisiert wird. Eine weitere Änderung der Betriebsbedingungen des Motors löst auch die subtraktive Arbeitsweise aus, wodurch der Korrekturwert an einem Punkt Ύ c - η A V + Af stabilisiert wird.

Wie vorhergehend beschrieben wurde, wird das Ergebnis der Bestimmung des Luft-Benzin-Verhältnisses durch die vorhergehende Probenahme in dem reversiblen Zähler 5 gespeichert, so daß die Addition oder Subtraktion des Korrektureinheitswertes Ax in Abhängigkeit von dem Ergebe nis der nachfolgenden Probenahme vorgenommen wird, so daß auf diese Weise ein vorbestimmtes Luft-Benzin-Verhältnis über den gesamten Arbeitsbereich des Motors beibehalten werden kann.

Figur .19 zeigt eine siebte Aus füh rungs form des Einspritz-

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systems gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der sechsten Ausführungs form von Figur 15 dadurch, daß sie zusätzlich einen Totzonendetektorkreis 111 aufweist. In dieser Ausführungsform vergleicht der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 den Ausgang des Sauerstoffkonzentrationsdetektors 1 mit der gesetzten Spannung VR zum Setzen des Luft-Benzin-Verhältnisses C und weist eine Hysteresischarakteristik auf, wie sie durch die gestrichelten Linien in Figur 2o gezeigt ist, die davon abhängt, ob die Konzentration des Sauerstoffs, der in den Abgasen enthalten ist, größer oder geringer als die vorgewählte Sauerstoffkonzentration ist, die dem vorgewählten Luft-Benzin-Verhältnis entspricht, um dann ein Unterschiedsausgangssignal zu erzeugen, das entweder einen ¹¹O"- oder einen "1"-Wert aufweist. Der Totzonendetektorkreis 111 liefert ein Mittel zum Ermitteln der Totzone und erfasst die Tatsache, daß die Ausgangsspannung des Sauerstoffkonzentrationsdetektors 1 die Höhe der intermediären Totzone zwischen der "O"-Höhe und der "1"-Höhe erreicht hat, und vermeidet die Erzeugung der Probenahmesignale. Figur 21 zeigt ein detailliertes Schaltkreisdiagramm des

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Totzonendetektorkreises 111. In Figur 21 ist mit der Bezugsziffer 11.1a ein Vergleicher für die untere Grenze zum Erfassen der unteren Grenze der intermediären Totzone und 111b einen Vergieicher für die obere Grenze zum Erfassen der oberen Grenze der intermediären Totzone, 111c einen Inverter, 111d ein NAND-Gatter, 112 eine Benzinleitung mit konstantem Druck.

Mit dem oben beschriebenen Aufbau stellt sich die Betriebsweise der siebten Ausführungsform wie folgt dar: Nimmt man nun an, daß das Luft-Benzin-Verhältnis c niedriger als der Wert am Punkt c.- in Figur 2o ist und der Ausgang des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 sich auf der Stufe "1" befindet, erzeugt der Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 ein Befehlssignal zur Additipn jedes Mal, wenn ein Probenahmesignal auf den Additionsund Subtraktionsbefehlskreis 3 gegeben wird. Folglich kommt der reversible Zähler 5 entsprechend der darin gespeicherten Zählung als Ergebnis der vorhergehenden Probenahme in Betrieb, während die Zeitdauer der Korrekturimpul^sse,· die durch den Korrektürwert setzenden Kreis 6' entsprechend der Zählung des reversiblen Zählers 5 erzeugt werden, jedes Mal vergrößert wird, wenn eine

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weitere Probenahme vorgenommen wird. Auf diese Weise wird die negative Rückkopplungssteuerung vorgenommen, wobei die Dauer der Öffnung des,elektromagnetischen Ventils 9 korrigiert wird, um sie um einen Betrag entsprechend der Impulsbreite der Korrekturimpulse zusätzlich zu der Dauer der Einspritzimpulse von der Recheneinheit 7' zu vergrößern, um hierdurch das Luft-Benzin-Verhältnis c zu vergrößern.

Wenn auf der anderen Seite das Luft-Benzin-Verhältnis c größer als der Wert an dem Punkt c, in Figur 2o ist und sich der Ausgang des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises 2 auf der Stufe "0" befindet, erzeugt der Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 ein Befehlssignal zum Subtrahieren jedes Mal,wenn er das Probenahmesignal erhält, während der reversible Zähler 5 den Subtraktionsvorgang durchführt, um die Zeitdauer der Korrekturimpulse entsprechend der Zählung des reversiblen Zählers 5 zu vermindern. Auf diese Weise wird die negative Rückkopplungssteuerung bewirkt, bei der die Ausdehnung der Dauer der Öffnung des elektromagnetischen Ventils 9 vermindert wird, um das Luft-Benzin-Verhältnis c zu reduzieren. Da ferner der Ausgang des Sauerstoffkonzentrations-

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detektors 1 die durch die. durchgezogene Linie, die die Punkte a , a|, a., und a^ in Figur 2o verbunden werden, dargestellte Ausgangscharakteristik aufweist, erzeugt der Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 seine Unterschiedsausgangssignale der Stufen "1" und ¹¹O", während die Hysteresis-Charakteristik den Verlauf bes-itzt, der durch die gestrichelte Linie in Figur 2o dargestellt ist, die die Punkte a/, a^, a, und a ^ verbindet. Auf diese Weise ist der Totzeitdetektorkreis 111 vorgesehen,um dem Auftreten eines Phänomens vorzubeugen, das das Luft-Benzin-Verhältnis c zurückschwingt und sich zwischen die Punkte C] und c. aufgrund der Tatsache zwängt, daß die Benzinmenge vergrößert oder verkleinert wird, bis die Höhe des Unterschiedssignals von dem Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis 2 sich ändert. In dem Totzonendetektor-"kreis"111 erfasst der Vergleicher 111a für den unteren Grenzwert einen Punkt b. der in Figur 2o gezeigten Charakteristik, so daß er ein Signal der Stufe "1", das das Auffinden des unteren Grenzwertes für das Luft-Benzin-Verhältnis auf der Seite des Punktes c.., das kleiner als das Luft-Benzin-Verhältnis C₂ entsprechend dem Punkt b.. ist, anzeigt und das Signal der Stufe "0" erzeugt, das den unteren Grenzwert für das Luft-Benzin-Verhältnis auf der

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Seite des Punktes C₄ anzeigt, das größer als das Luft-Benzin-Verhältnis C₂ ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 111a für den unteren Grenzwert wird durch den Inverter 111c invertiert und wird dann auf einen Eingang des NAND-Gatters 111d gegeben*.

Auf der anderen Seite stellt der Vergleicher 11Id. für den oberen Grenzwert einen Punkt b2 der in Figur 2o gezeigten Chrakteristik fest, so daß er ein Signal der Stufe'M", das die Feststellung des oberen Grenzwertes für das Luft-Benzin-Verhältnis auf der Seite des Punktes c. anzeigt, das kleiner als das Luft-Benzin-Verhältnis C₃ entsprechend dem Punkt b£ ist, und ein Signal der Stufe "0" erzeugt, das die Feststellung des oberen Grenzwertes für das Luft-Benzin-Verhältnis auf der Seite des Punktes C₄ darstellt, das größer als das Luft-Benzin-Verhältnis C₃ ist* Der Ausgang des Vergleichers 111b für den oberen Grenzwert wird auf den anderen Eingang des NAND-Gatters 111d gegeben. Folglich wird das Ausgangssignal vom Wert "0" nur erzeugt, wenn beide Eingänge des NAND-Gatters 111d den Wert "1" aufweisen. Mit anderen Worten, das angezeigte Ausgangssignal des NAND-Gatters 11Id. wird ein festgestelltes Totzonensignal vom Wert "0^M, wenn das Luft-Benzin-Verhältnis c den Bereich der intermedieren

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Totzone zwischen den Punkten c^ und c, erreicht oder in diesem Bereich liegt. Der Totzonendetektorkreis 111, der das oben beschriebene festgestellte Signal erzeugt, steuert die Erzeugung der Probenahmesignale, so daß die Erzeugung der Probenahmesignale unterlassen wird,, wenn das Luft-Benzin-Verhältnis zwischen den Punkten c~ und c, liegt oder diesen Bereich erreicht. Als Ergebnis hiervon erzeugt der Additions- und Subtraktionsbefehlskreis 3 kein Befehlssignal, so daß auch der reversible Zähler 5 keinen Additions- oder Subtraktionsvorgang vornimmt. Wenn dies auftritt, erzeugt der den Korrekturwert setzende Kreis 6' die Korrekturimpulse, die die Zeitdauer haben, die durch die vorhergehende Probenahme bestimmt ist, wonach die Benzinmenge mit dem festgestellten Korrekturwert vergrößert oder verkleinert wird'. Wenn entsprechend die Motorlast konstant ist, schwankt das Luft-Benzin-Verhältnis nicht zwischen den Punkten c. und c,, sondern wird so gesteuert, daß es an dem unteren Grenzpunkt C₇ oder dem oberen Grenzpunkt c, der intermediären Totzone bleibt. ..".-■■

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Die Erfindung liefert somit ein Benzin-Einspritzsystem, das eine Rückkopplungssteuerung für das Benzin-Lxift-Verhältnis oder Brennstoff-Luft-Verhältnis aufweist, wobei die Benzinmenge so gesteuert wird, daß sie den verschiedensten Betriebsbedingungen eines Motors entspricht, wobei die Steuerung mit Hilfe einer Computer-Einheit vorgenommen wird, die Einspritzimpulse erzeugt, die die (if fnungsdauer von elektromagnetischen Ventilen bestimmen, welche an eine Rcnzinleitung angeschlossen sind, in der der Druck auf einem konstanten Wert gehalten wird. Das System besitzt ferner einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor zum Messen des in den Abgasen enthaltenen Sauerstoffgehalts, ferner einen Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidimgskreis, der das ermittelte Signal vom Sauerstqffkonzentrationsdetektor mit einem vorbestimmten Wert zwecks Unterscheidung vergleicht, ferner einen Probennhmesignale erzeugenden Kreis zur Erzeugung eines Probenahmesignals, das eine vorbestimmte Frequenz aufweist, um die Unterscheidungssignale aus dem Luft-Benzin-Verhnltnis-Unterscheidungskreis zu erfassen, und schließlich ein Rückkopplungssystem für die Herbeiführung einer negativen Rückkopplung zur Computer-Einheit, um das Unterscheidungssignal umzukehren.

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Claims (9)

1. Patentanspruch e

   (Kyßenzin-Einspritz-System mit einem mit einer Benzinleitung mit konstantem Druck verbundenes elektromagnetisches Ventil und einer Recheneinheit zum Erzeugen eines Einspritzimpulssignals zum Bestimmen der Öffnungszeit des elektromagnetischen Ventils, wobei die Menge des Benzins durch die Recheneinheit gesteuert wird, um sie an die verschiedenen Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors anzupassen, gekennzeichnet durch einen Sauerstoffkonzentrationsdetektor (1) zum Messen der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen des Motors (1oo),einen Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis (2), der mit dem Sauerstoffkonzentrationsdetektor (1) verbunden ist, um sein Ausgangssignal mit einem vorbestimmten Wert zwecks Unterscheidung zu vergleichen, einen Probenahmesignale erzeugenden Kreis (4) zur Erzeugung eines Probenahmesignals, das eine vorbestimmte Frequenz aufweist, einen Additions- und Subtraktionsbefehlskreis (3), der mit dem das Probenahmesignal erzeugenden Kreis (4) und dem Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreis (2.) verbunden ist, um die Operation der Addition oder Sub-

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   traktion entsprechend dem Ausgangssignals des Luft-Benzin- Verhältnis-Unterscheidungskreises (2) jedes Mal in Gang zu setzen, wenn ein Probenahmesignal hierauf aufgebracht wird, einen reversiblen Zähler (5), der mit dem Additions- und Subtraktionsbefehlskreis (3) verbunden ist, um die Operation der Addition oder Subtraktion bezüglich seiner Zählung entsprechend dem Ausgangssignal des Additions- und Subtraktionsbefehlskreises (3) vorzunehmen, und Korrekturmittel für die Ventilöffriungsdauer, die mit dem reversiblen Zähler (5) verbunden sind, wobei die Öffnungsdauer des elektromagnetischen Ventils (9) entsprechend der Zählung des reversiblen Zählers (5) gesteuert wird, um das Ausgangssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises (2) umzukehren.
2. 2. Benzin-Einspritz-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel für die Ventilöffnungsdauer einen Digital-Analog-Wandler (6) zum Steuern der Impulsbreite des Einspritzimpulssignals von der Recheneinheit (7) entsprechend der Zählung

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   •rf!

   des reversiblen Zählers (5) aufweist, um das Ausgangssignal des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises (2) umzukehren.
3. 3. Benzin-Einspritz-System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel für die Ven-' tilöffnungszeit einen einen Korrekturwert setzenden Kreis (6') zum Erzeugen eines Korrekturimpulssignals entsprechend der Zählung des reversiblen Zählers (5) .aufweist, um die Öffnungsdauer des elektromagnetischen Ventils (9) zu verlängern.
4. 4. Einspritz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Leistungsbereichdetektor, wobei ein Leistungsbereich entsprechend einem Belastungsbereich, der ein großes Drehmoment erfordert, festgestellt wird,.um die Betätigung der Korrekturmittel für die Ventilöffnungszeit zu stoppen.
5. 5. Benzin-Einspritz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Haltestromkreis, der mit dem reversiblen Zähler (5) verbunden ist, wobei

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   dann, wenn die Zählung des reversiblen Zählers (5) die maximale oder minimale Zählkapazität des reversiblen Zählers übersteigt, die Zählung des reversiblen Zählers CS) auf dem maximalen oder minimalen erlaubten Wert hiervon gehalten wird.
6. 6. Benzin-Einspritz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch Mittel zum Variieren der Fre-ΐ. quenz der von den die Probenahmesignale erzeugenden Mitteln (4) erzeugten Probenahmesignale entsprechend der Ansprechzeit des Sauerstoffkonzentrationsdetektors cn.
7. 7. Einspritz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Überlagerungsmittel (13), wobei ein zusätzliches Korrektursignal entsprechend der Zahl der Probenahme durch die Probenahmesignale, die in einem Zeitintervall bis zur Umkehr des Ausgangssignals des Luft-Benzin-Verhältnis-Unterscheidungskreises (2) vorgenommen wurde, den Korrekturmitteln für die Ventilöffnungsdauer überlagert wird.
8. 8. Benzin-Einspritz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Totzonendetektor durch

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   den dann, wenn der Ausgang des Sauerstoffkonzentrationsdetektors (1) die Höhe einer intermediären Totzone erreicht, diese erfasst wird, um die Erzeugung des Ausgangssignals des Additions- und Subtraktionsbefehlskreises (3) zu unterdrücken.
9. 9. Benzin-Eihspritz-System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Probenahmesignale erzeugende Kreis (4) die Probenahmesignale in Synchronisation mit der Rotation des Motors (loo) erzeugt.

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