DE2413227B2 - Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine, die eine Einrichtung zum Zuführen einer vom
Fahrer steuerbaren Luftmenge und eine Abgabeeinrichtung für den Brennstoff in einer das Mischungsverhältnis herstellenden M^nge sowie ein in direkter
Abhängigkeit von der Maschine arbeitendes Motordrehzahlmeßgerät zum Aufzeigen momentaner Drehzahländerungen der Maschine besitzt Eine derartige
Regeleinrichtung ist aus der DE-PS 10 69 940 bekannt Bei dieser bekannten Regeleinrichtung erfolgt die
Regelung der eingespritzten Brennstoffmenge in Abhängigkeit von Stellsignalen, die beispielsweise die
Drosselklappenstellung, die Maschinendrehzahl oder den Unterdruck in der Ansaugleitung der Maschine
wiedergeben.
Ferner sind auch geschlossene Regelschleifen im Zusammenhang mit der Beeinflussung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses in Abhängigkeit von Maschinenbetriebsgrößen beispielsweise aus der DE-AS 12 56 944
bekannt.
Weiter ist z.B. in der US-PS 26 28 606 die Anwendung eines geschlossenen Regelsystems beschrieben, welches auch als Extremwert- oder Optimierungssystem bekannt ist, um die Luftströmung und/oder
Brennstoffströmung zu einer Brennkraftmaschine in Schwingbewegung zu versetzen. Unter Ausnutzung der
Effekte einer derartigen Flatterbewegung regelt das Optimierungssystem die Maschine derart, daß sie den
optimalen Leistungspunkt sucht bzw. auf optimaler Leistung arbeitet oder auf einem sehr wirtschaftlichen
Brennstoffverbrauchspunkt arbeitet, trotz irgendeiner wahrnehmenbaren Änderung des Ausgangswertes oder
von Umgebungs-Betriebsbedingungen. Derartige Optimierungssysteme führen darüber hinaus inhärent zu
einer gewissen Reduzierung der Bildung von bestimmten Abgas-Bestandteilen, da das die maximale Leistung
erzeugende Luft/Brennstoffgemisch auf der mageren Seite des stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnisses gelegen ist, und da weiter bekannt ist, daß bei
zunehmender Magerkeit die Bildung derartiger Bestandteile wie Kohlenstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe
und in gewissem Ausmaß Stickoxide herabgesetzt wird.
Die Leistungsoptimierungstechnik führte jedoch nicht zu einer Massenproduktion bei Brennkraftmaschinen und daher wurde die Reduzierung in der Bildung
von bestimmten Abgasen, was durch die genannte Technik hätte realisiert werden können, nicht erreicht
Es ist ferner nicht nur die Beziehung zwischen der
Magerkeit des Luft/Brennstoffgemisches und dem rauhen Gang der Maschine seit langem bekannt,
sondern auch deren Beitrag zu den nicht mehr annehmbaren Fahreigenschaften entsprechend dem
Betrieb der Maschine an ihrer Magergrenze, die beispielsweise dadurch gemessen wurde, daß man die
Zylinderdruckschwankungen gemessen hat oder daß man die vorwärts gerichtete oder rückwärts gerichtete
lineare Bewegung des Fahrzeugkörpers gemessen hat,
wobei die letzteren Messungen in dem Aufsatz »Measuring Vehicle Driveability« von R-LEverett,
veröffentlicht als SAE-Paper No. 710137 für die vom 11.
bis 15. Januar 1971 stattgefundene Konferenz der »Society of Auotomotive Engineers« beschrieben sind.
Die Kenntnis der Wirkung der Magerkeit auf die Fahreigenschaften des Fahrzeugs und die Mittel zur
Messung derselben haben dennoch nicht dazu geführt, die Größe bzw. das Ausmaß der Fahrtüchtigkeit des
Fahrzeugs zu steuern oder zu regeln und zwar als geregelte!· Parameter eines geschlossenen Maschinen-Regelsystems. Anstatt den Versuch zu unternehmen,
den Betrieb der Maschine kontinuierlich und dauernd knapp auf dem magersten Luft/Brennstoffverhältnis,
welches möglich ist, zu halten, wurde bei den Systemen
nach dem Stand der Technik diese Grenze als Arbeitsunfähigkeitsgrenze verwendet oder diente dazu,
den Betrieb der Maschine in einem Sicherheitsabstand von dieser Grenze einzustellen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, eine Regeleinrichtung für das
Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine der eingangs definierten Art für die
Reduzierung der Bildung von bestimmten Abgasbestandteilen einer Brennkraftmaschine zu verbessern,
wobei gleichzeitig die Einstellung des rauhen Ganges der Maschine möglich sein soll.
Ausgehend von der Regeleinrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die an die Maschine angeschlossene
Brennstoffabgabeeinrichtung von einer die Rauhigkeit des Maschinenbetriebs abtastenden Einrichtung durch
ein in seiner Größe von den momentanen Drehzahländerungen abhängiges Rauhigkeitssignal geregelt ist und
daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis im Sinn einer Zunahme des Luftanteils geändert wird, wenn das
Regelsignal kleiner als eine vorbestimmte Rauhigkeitsgröße ist und umgekehrt.
Erfindungsgemäß wird also die Rauhigkeit bzw. der
rauhe Lauf der Maschine überwacht und es wird das gewonnene Rauhigkeitssignal in einer Regelschleife
verarbeitet
Die Regeleinrichtung nach der Erfindung hält normalerweise das Luft/Brennstoffgemisch so mager
wie möglich, so daß dieses gerade eben dem Schwellenwert einer nicht mehr annehmbaren Rauhigkeit der Maschine bzw. rauhen Gang der Maschine folgt
und zwar beispielsweise während Dauerzustandsbetrieben der Maschine, welches jedoch auch eine unterschiedliche Regelung des Luft/Brennstoffverhäitnisses
durchzuführen erlaubt, und zwar bei Auftreten von anderen Betriebszuständen.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Ansprüche 2—5.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.5 ergibt sich
der besondere Vorteil, daß bei Auftreten von niederfrequenten Änderungen dem rauhen Lauf der Maschine
das gewonnene Rauhigkeitssignal daran gehindert wird die Brennstoffabgabeeinrichtung zu steuern.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Hinweis auf die
Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein teilweises Blockschaltbild mit teilweise schematischen Darstellungen eines geschlossenen Regelsystems für eine Brennkraftmschine, um das Luft/
Brennstoffverhältnis so zu regeln, daß die Rauhigkeit
bzw. der rauhe Lauf der Maschine eingestellt werden
kann;
Fig.2 eine teilweise schematische und teilweise
Schnittdarstellung eines Teilabschnitts des Brennstoffabgabegerätes des geschlossenen Kegelsystems für eine
Brennkraftmaschine von F i g. 1;
F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Teiles des geschlossenen Regelsystems für eine Brennkraftmaschine von
Fig. 1, welches durch eine Unterschleife abgewandelt
ι ü ist um die Regelung der Magerkeit des Luft/Brennstoffverhältnisses abzuändern, und zwar bei Vorhandensein
bestimmter, vom Fahrer befehligter Änderungen in der Arbeitsweise;
F i g. 4 ein elektrischer Stromlaufplan des geschlosse
nen Regelsystems der Brennkraftmaschine von Fig. 1,
welches durch eine Unterschleife ähnlich derjenigen von F i g. 3, abgewandelt ist, und
F i g. 5 ein elektrischer Stromlaufplan einer abgewandelten Ausführungsform der geschlossenen Regelsyste-
me für die Brennkraftmaschine gemäß den F i g. 3 und 4.
F i g. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit intermittierender Funkenzündung, die herkömmlich gestaltet ist,
mit der Ausnahme, daß Luft und Brennstoff an diese Maschine in einem Verhältnis abgegeben werden,
welches durch ein geschlossenes Regelsystem 12 einstellbar ist um dadurch den rauhen Gang der
Maschine bzw. des Laufes der Maschine einzustellen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel arbeitet das
Regelsystem 12 derart, daß es den Prozentsatz der
jo Konzentration bestimmter Abgas-Bestandteile in den
Verbrennungsprodukten der Maschine 10 dadurch reduziert daß es das Luft/Brennstoffverhältnis in
Richtung auf die auf die Ausführung der Maschine bezogene »Magerkeitsgrenze« so lange vorspannt wie
der rauhe Gang der Maschine sich unterhalb einer bestimmten Größe bzw. einem bestimmten Ausmaß
befindet Wenn diese Rauhigkeit eine vorherbestimmte Größe überschreitet, wird das Luft/Brennstoffverhältnis
verkleinert, um den rauhen Gang der Maschine zu
mildern. Bei diesem hier beschriebenen bevorzugten
Ausführungsbeispiel soll das Regelsystem 12 im folgenden als »Mager-Grenzschleife 12« bezeichnet
werden und dieses System ist in der Umgebung eines Labors zum Testen der Abgase veranschaulicht
Gemäß F i g. 1 ist ein Zweig des Abgassystems 14 der Maschine 10 stromaufwärts von dem Auspufftopf 16 mit
einem Abgasanalysiergerät 18 über ein Ventil 20 verbunden, und die Ausgangswelle 22 der Maschinentransmission 23 ist durch eine Welle 24 und eine
so Drehmomentzelle 26 mit einem Maschinendynamometer 28 verbunden. Der Maschinen-Dynamometer 28
spricht auf Befehle an, die durch einen Straßenlast-Simulator 30 vorgesehen werden, wie Beispielsweise
einen Computer, der auf Drehmomentsignale — durch
die Drehmomentzelle 26 und die Bremssignale von
einer Fahrersteuereinheit 23 — anspricht Die Fahrersteuereinheit 32 ist elektrisch und/oder mechanisch
angeschlossen, um eine geeignete Luftverbrauch-Steuervorrichtung 34 in Form von Drosselplatten (nicht
gezeigt) zu steuern, die auf einer Drosselwelle in dem
zwischen einem Lufteinlaßende 36 des Kanals und
einen Maschinenauslaßende desselben.
bevorrichtung 40, welche die Abgabe des Brennstoffstromes steuert um dadurch eine gewünschte Beziehung zur Luftströmung aufrechtzuerhalten. Wie unter
Hinweis auf F i g. 2 besser hervorgehen wird, umfaßt die
Brennstoffabgabevorrichtung 40 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein elektronisch gesteuertes
Brennstoffeinspritzsystem mit einem elektromagnetisch betätigten Brennstoffeinspritzventil 42, welches im
Einlaßrohr 44 der Maschine stromaufwärts von einem Einlaßventil 46 (offen gezeigt) der Maschine angeordnet
ist und so arbeitet, daß es die Brennstoffeinspritzung durch dasselbe in die Verbrennungskammer 48 der
Maschine steuert, wobei auch eine Pumpe 50 vorgesehen ist, um den Brennstoff zum Einspritzventil 42 von
einer Brennstoffversorgungsquelle 52 über eine Brennstoffleitung und eine Rückführleitung 54 mit einer
Strömungsdrosselstelle 55 zu pumpen.
Das Einspritzventil 42 ist elektrisch -durch eine Leitung 56 mit einem Brennstoffabgaberegler 60
verbunden, der im folgenden als »Luft/Brennstoffregler« eines auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannten
Typs bezeichnet werden soll, um die Länge der Brennstoffeinspritzperiode zu steuern, und zwar unter
Verwendung von ein oder mehreren von der Maschine abhängigen Parametern, um entweder den Punkt zu
verändern, bei welchem die Einspritzperiode beginnt und/oder den Punkt zu verändern, bei welchem diese
Finspritzperiode endet Der Luft/Brennstoffregler 60 bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel besteht aus
einer eine Impulsfolge erzeugenden Vorrichtung.
Der Luft/Brennstoffregler 60 erzeugt eine Impulsfolge
von speziell gestalteten Spannungs/Zeitsignalen, wobei jeder Impuls einen speziell geformten Anfangsabschnitt
zum Bestimmen des Anfangs jeder Einspritzperiode in Einklang mit der Drehzahl der Maschine, und
einen konstant abfallenden Sägezahnabschnitt aufweist, um jeden Einspritzimpuls zu beenden, wenn der
Sägezahnabschnitt einen vorher bestimmten Bezugswert kreuzt der auf die Luftströmung bezogen ist Um
derartige von der Luftströmung und der Γ/ehzahl abhängige Informationen zu empfangen, ist der
Luft/Brennstoffregler 60 über eine Leitung 62 mit einem Fühler 64 verbunden, um die Luftströmung oder einen
auf diese bezogenen Parameter abzutasten, wie beispielsweise den Ansaugrohrluftdruck, und er ist
ebenso über eine Leitung 66 mit einem Drehzahlmeßgerät 68 verbunden, wobei das Drehzahlmeßgerät 68 bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mit sechzig Zähnen ausgestattetes Tachometerrad enthält, welches
an ein von der Kurbelwelle angetriebenes Teil (nicht gezeigt) der Maschine 10 gekuppelt ist, wie beispielsweise
an ein Schwungrad, an einen Getriebering oder die Riemenscheibe desselben. Unter Verwendung der
Geschwindigkeitsinformation der Maschine und der Luftströmungsinformation derselben arbeitet der Luft/
Brennstoffregler 60 derart, daß er die Dauer der Impulseinspritzperiode abändert, um eine gewünschte
Beziehung zwischen der Luftströmung und der Brennstoffströmung aufrechtzuerhalten, wobei diese gewünschte
Beziehung von einem Luft/Brennstoffverhältnis von 9 :1 während eines Kaltstarts der Maschine bzw.
den damit verbundenen Zuständen bis leicht oberhalb des stöchiometrischen Verhältnisses von ca. 143:1
nach der Vervollständigung des Aufwärmvorganges der Maschine schwankt
Gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt die Magergrenze-Schleife 12 ein Luft/Brennstoffverhältnisänderungs-Befehlssignal
und führt dieses dem Luft/ Brennstoffregler 60 zu, wodurch normalerweise die
Brennstoffeinspritzperiode vermindert wird, um dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis zu erhöhen, bis
dieses Verhältnis auf eine Grenze vorgespannt ist, die einer so großen Magerkeit entspricht, daß die Maschine
gerade anfängt, rauh oder unrund zu laufen. Die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 spricht auf diese beginnende
Rauhigkeit dadurch an, daß sie momentan das Luft/Brennstoffänderungs-Befehlssignal vermindert
und dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis anreichert, wobei dieses Änderungsbefehlssignal die Brennstoffeinspritzperiode
dadurch erhöht, daß der Sägezahn der vom Regler erzeugten Impulsfolge zu einem späteren
to Zeitpunkt die Bezugsspannung schneidet oder kreuzt, was dadurch erzielt werden kann, daß man die Steigung
des Sägezahnabschnitts vermindert und/oder die Bezugsspannung erhöht
Um somit kontinuierlich das Luft/Brennstoffverhält-
i) nis zu regeln, damit es im Endeffekt an der
Magerkeitsgrenze bleibt, erfaßt die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 einen Maschinenparameter, der mit dem
Luft/Brennstoffverhältnis schwankt und sie ändert dann momentan das Luft/Brennstoffverhältnis, um dadurch
den Maschinenparameter zu regeln. Ein derartiger Parameter besteht aus der Drehzahl, da, wenn das
Luft/Brennstoffgemisch momentan zu mager wird oder zu fett wird und zwar relativ zum stöchiometrischen
Verhältnis, die von unterschiedlichen Zylindern der Maschine erzeugte Leistung bzw. Energie momentan
ungleich oder rauh wird, so daß dadurch bewirkt wird, daß das von dem Kolben auf die Kurbelwelle der
Maschine übertragene Drehmoment entsprechend ungleich oder rauh verläuft, also dadurch die Kurbelwelle
Ie momentan beschleunigt wird oder verzögert wird und
zwar in Einklang mit dem ungleichmäßigen Drehmoment Bezeichnet man allgemein alle derartigen
momentanen Leistungsunterschiede, Drehmomentsänderungen, Beschleunigungs- und Verzögerungsänderungen
oder die Geschwindigkeitsänderungen als »rauhen Gang der Maschine«, so stellt die Magerkeitsgrenze-Schleife
12 nach der vorliegenden Erfindung ein Gerät dar, welches diese Rauhigkeit erfassen oder feststellen
kann und welche das Luft/Brennstoffverhältnis so abwandeln kann, daß die Rauhigkeit unterhalb eines
vorherbestimmten Wertes gehalten wird.
Ein Rauhigkeitsfühler, der von der Magerkeitsgrenze-Schleife
12 verwendet wird, besteht im wesentlichen aus einem Filter und aus einer Differenzierstufe 70, die ein
Geschwindigkeitssignal vom Drehzahlmeßgerät 68 empfängt und Frequenzen außerhalb eines gewünschten
Frequenzbandes dämpft und das nichtgedämpfte und zurückbleibende Geschwindigkeitssignal differenziert,
um ein abgeleitetes Signal zu erzeugen, welches
so mit wenigstens der ersten Ableitung des Geschwindigkeitssignals
schwankt Um die vorteilhafte Verwendung von sowohl der Beschleunigungsinformation als auch
der Verzögerungsinformation zu ermöglichen, die in diesem Differenziersignal enthalten ist, und um weiter
dieses differenzierte Signal in die richtige Form für einen Vergleich mit einem Rauhigkeitsbezugssignal zu
bringen, ist die Ausgangsgröße der Differenzierstufe über eine Leitung 72 mit einem Vollweggleichrichter 74
verbunden und gelangt von dort zu einer Vergleichsstufe 76. Eine Quelle einer einstellbaren Bezugsspannung in
Form eines Potentiometers 78 ist an die Vergleichsstufe 76 angeschlossen, um dieser eine Rauhigkeits-Schwellwertbezugsgröße
zuzuführen. Die Vergleichsstufe 76 erzeugt bei dem gewählten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ein Vergleichssignal mit einer Polarität, wenn das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal kleiner ist als die
Rauhigkeits-Schwellwertbezujggröße, und erzeugt dieses
mit der entgegengesetzten Polarität, wenn das
gleichgerichtete Rauhigkeitssignal größer ist als die Rauhigkeits-Schwellwertbezugsgröße. Diese Vergleichssignale
werden über eine Vergleichssignalleitung 80 einer Integrierstufe 82 zugeführt. Die Integrierstufe
82 erzeugt ein Änderungsbefehlssignal, welches dem Luft/Brennstoffregler 60 zugeführt wird, wodurch
dieser Regler veranlaßt wird, entweder kontinuierlich die Periode des Brennstoffeinspritzimpulses zu verkürzen,
wodurch das Luft/Brennstoffverhältnis erhöht wird, und zwar in Richtung auf die Magerkeitsgrenze, solange
die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 76 eine erste Polarität aufweist, oder dieser im anderen Fall die
Periode des Einspritzimpulses verlängert, um dadurch das Luft/Brennstoffverhältnis zu vermindern und zwar
von der Magerkeitsgrenze weg, solange die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 76 die andere Polarität
besitzt.
Die Größe der Schwellwert-Bezugsspannung, die durch das Potentiometer 78 vorgegeben wird, wird so
ausgewählt, daß sie einem Wert des rauhen Ganges der Maschine entspricht, bei welchem das Luft/Brennstoffgemisch
so mager wie möglich gestaltet wird, bis zu dem Punkt, bei welchem die Bildung von Abgasbestandteilen,
wie beispielsweise HC und CO, minimal wird, ohne daß dabei jedoch die Fahreigenschaften des bestimmten
Fahrzeuges unannehmbar werden. Um diesen Kompromiß zwischen den Fahreigenschaften des Fahrzeugs und
der Abgasregelung zu erzielen, kann die Einstellung der Rauhigkeitsschwelle von einer Maschine bzw. Anwendung
der Maschine zur nächsten schwanken. Es kann beispielsweise die Rauhigkeitsschwelle so eingestellt
werden, daß Drehzahländerungen der Maschine bis zu zwölf Umdrehungen pro Minute toleriert werden, was
beispielsweise bei Maschinen möglich ist, die ein hydraulisch gekuppeltes Getriebe antreiben, durch
welches ein bestimmter Grad des rauhen Ganges der Maschine hydraulisch gedämpft wird, oder auch bei
wesentlich niedrigeren Drehzahländerungen, wie dies bei Maschinen der Fall sein kann, die ein Getriebe über
eine Reibkupplung antreiben, welche den rauhen Gang der Maschine relativ ungedämpft überträgt, wobei die
vorangegangene Einstellung normalerweise zu weniger Abgasen unter annehmbaren Betriebsbedingungen
führt, als im letzteren Fall.
Gemäß Fig.3 ist eine Magerkeitsgrenze-Abänderungsunterschleife
in Form einer Ausschaltschleife 84 eingesetzt, für den Fall, daß die Betriebsweise der
Grenzschleife 12 während bestimmter Bedingungen oder Betriebsphasen der Maschine abgeändert werden
soll, um beispielsweise die Brennstoffanreicherung zu verhindern, die aus niederfrequenten Maschinenbeschleunigungen
und -Verzögerungen resultieren würde, welche vom Fahrer befehligten Änderungen der
Fahrweise des Fahrzeugs zugeordnet sind Derartige niederfrequente Rauhigkeitssignale, die hinsichtlich der
Rauhigkeitssignale gedämpft werden, welch letztere ungedämpft durch das Filter und die Differenzierstufe
70 zum Vollweggleichrichter 74 gelangen, können nichtsdestoweniger eine ziemliche Größe erreichen,
wenn sie differenziert und gleichgerichtet wurden, so daß die gleichgerichtete Ausgangsgröße des Gleichrichters 74 die Rauhigkeitsschwelle überschreitet Es ist
zwar in einigen Anwendungsfallen der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 wünschenswert, diese Extrakomponente
der Rauhigkeitsinformation dazu zu verwenden, das Luft/Brennstoffverhälnis während der Beschleunigung
anzureichern oder umgekehrt dieses Gemisch bei einer Verzögerung mager zu gestalten; bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es jedoch wünschenswert,
die Magerkeit des Luft/Brennstoffgemisches in Abhängigkeit von der Rauhigkeit bzw. dem rauhen Gang der
Maschine zu regeln und zwar durch die Magerkeit des ί Gemisches und nicht durch Komponenten der Rauhigkeit,
die durch vom Fahrer hervorgerufene Beschleunigungen oder Verzögerungen induziert werden.
Um eine derartige Verhinderung oder Sperrung des Betriebes der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 unter
ίο diesen Umständen zu bewirken, ist die Abschaltschleife
84 parallel zum Vollweggleichrichter 74 und der Vergleichsstufe 76 der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 an
den mit A und B auf den Leitungen 72 und 80 bezeichneten Stellen geschaltet. Die Abschaltschleife 84
umfaßt ein Tiefpaßfilter 90, welches in Reihe mit einem Vollweggleichrichter 92, einer Vergleichsstufe 94, einem
Relais 98 und einem Schalter S1 geschaltet ist, wobei
der Schalter 51 zwischen die VergieicKstufe 76 und die
Integrierstufe 82 der Haupt-Magerkeitsgrenze-Schleife 12 eingeschaltet ist. Das Tiefpaßfilter 90 bedämpft die
hochfrequenten Komponenten des Rauhigkeitssignals, welches an früherer Stelle ungedämpft am Filter und der
Differenzierstufe 70 vorbeigeführt wurde, und es gelangen ohne weitere Dämpfung die an früherer Stelle
gedämpften niederfrequenten Komponenten des Rauhigkeitssignals zum Vollweggleichrichter 92. Die Vergleichsstufe
94 vergleicht das gleichgerichtete niederfrequente Rauhigkeitssignal, welches durch den Gleichrichter
92 abgegeben wird, mit dem niederfrequenten
3d Rauhigkeits-Schwellwertsignal, welches durch eine
einstellbare Bezugsspannungsquelle 96 erzeugt wird, wobei die Größe der Spannung dieser Quelle so
ausgewählt wird, daß die Abschalt-Schleife 84 den Betrieb der Hauptschleife 12 nur bei Vorhandensein von
mehr als nur einer geringen Zahl von durch den Fahrer herbeigeführten Fahränderungen abändert. Wenn die
Ausmaße dieser Fahrweisenänderungen den Nennwert oder eine geringe Zahl überschreitet, so erzeugt die
Vergleichsstufe 94 ein Befehlssignal für das Relais 98,
w wodurch der Schalter S1 die Verbindung zwischen der
Vergleichsstufe 76 und der Integrierstufe 82 öffnet so daß dadurch der normale Betrieb der Magerkeitsgrenze-Schleife
so lange unterbrochen wird, bis die Wirkungen der genannten den Nennbetrag der
Änderung überschreitenden Änderungen sich verloren haben.
Gemäß F i g. 4 umfaßt die Filter- und Differenzierstufe 70 Filterstufen mit Widerstands-Kapazitätskombinationen
Al — Cl und R 2— C2 in Kombination mit einer
5» Differenzierschaltung, die aus dem Funktionsverstärker
Ai, dem Rückkopplungswiderstand R 3 und der
Kapazität C3 besteht Die Filterstufen weisen einen gemeinsamen Frequenzabbruch bei ca. 20 Winkelgraden
pro Sekunde auf, und zwar bei logarithmisch aufgetragener Verstärkung gegenüber der logarithmisch
aufgetragener Frequenz, und jede derartige Stufe stellt ein Nacheilnetzwerk dar mit einer Übertragungsfunktionscharakteristik von l/(rs + 1). Die Differenzierstufe besitzt darüber hinaus eine Voreil-Übertra-
gungsfunktionseigenschaft durch rs, so daß das Signal
auf der Leitung 72 am Ausgang des Verstärkers A 1 mit der ersten Ableitung des dem Eingangsanschluß Ti
zugeführten Geschwindigkeitssignals schwankt, in diesem Fall die Beschleunigung oder Verzögerung.
Der Vollweggleichrichter 74 umfaßt einen Funktionsverstärker Λ 2 mit einem invertierenden und einem
nicht invertierenden Eingangsanschluß, die jeweils über entgegengesetzt gepolte Gleichrichterdioden Dl und
D 2 mit dem Ausgang der Differenzierstufe 70 verbunden sind. Die Anode der Diode D1 ist über einen
Widerstand R 4 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 2 verbunden, so daß lediglich
negative Signale zu diesem gelangen können und lediglich positive Signale am Ausgang desselben
erscheinen können. In ähnlicher Weise ist die Kathode der Diode D 2 über den Widerstand R 5 mit Masse oder
Erde verbunden und an den nicht invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 2 angeschlossen,
so daß lediglich positive Signale zu diesem gelangen können und somit ebenso nur positive Signale am
Ausgang desselben erscheinen können.
Die Schwellwertvergleichsstufe 76 umfaßt einen Funktionsverstärker A 3, dessen invertierender Eingangsanschluß
über den Widerstand R 7 mit dem Ausgang des Gleichrichters 74 verbunden ist und
ebenso mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers A 3 über ein Paar in Reihe geschalteter entgegengesetzt
gepolter Zenerdioden D3 und DA verbunden ist. Eine
Rauhigkeitsschwellwert-Bezugsspannung wird durch ein einstellbares Potentiometer 78 vorgegeben, dessen
festes Element R 10 zwischen eine negative Stromversorgung und Masse geschaltet ist und dessen Schleifarm
bzw. Schleifkontakt mit dem invertierenden Eingangsanschluß von A 3 über einen Widerstand Λ 8 verbunden
ist. Der nicht invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers A 3 ist geerdet, so daß eine leicht negative
Spannung am invertierenden Eingangsanschluß entsteht, wenn die Ausgangsgröße des Vollweggleichrichters
74 kleiner ist als die von dem Potentiometer 78 vorgegebene Bezugsspannung. Wenn diese leicht
negative Eingangsgröße am invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 3 ansteht, so erreicht der
Ausgang auf der Leitung 80 einen positiven Spannungswert, der durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode
DA bestimmt ist. Wenn die Ausgangsgröße des Vollweggleichrichters 74 zunimmt und die Ausgangsgröße
überschreitet, die durch die Schwellwert-Bezugsspannung 78 vorgegeben wird, so wird die Spannung am
invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 3 leicht positiv, so daß der Verstärker A 3 plötzlich eine
negative Ausgangsgröße erzeugt, wobei der stufenförmige Übergang von der positiven zur negativen
Ausgangsspannung durch die hohe Verstärkung des Verstärkers A 3 sichergestellt wird, und der Wert dieser
Ausgangsspannung wird durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode D 3 bestimmt
Die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 76 auf der Leitung 80 gelangt zur Integrierstufe 82 und zwar über
den Widerstand RW, den Schalter 51, der normalerweise
geschlossen ist und von der Unterschleife betrieben wird und die Schleife ausschalten kann, einen
Schalter 52, der normalerweise geschlossen ist und von
Hand betätigt wird und das Luft/Brennstoffverhältnis
voreinstellt, wobei die Aufgabe und der Sinn der Schalter 51 und 52 an späterer Stelle im Detail
erläutert werden sollen, und zwar in Verbindung mit der
Schleifen-Ausschaltschaltung 84 und einer voreinstellenden Luft/Brennstoffbefehlsschaltung 86. Die Integrierstufe 82 ist in herkömmlicher Weise aufgebaut und
umfaßt hier einen Funktionsverstärker AA, dessen invertierender Eingangsanschluß mit dem Ausgangsanschluß T2 über eine Kapazität CA gekoppelt ist,und der
nicht invertierende Eingangsanschluß desselben geerdet ist Während des normalen Betriebes der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 sind die Schalter 51 und 52 beide
geschlossen, um die Ausgangsgröße der Vergleichsstufe 74 zur Integrierstufe 82 zu übertragen. Wenn das
gleichgerichtete Rauhigkeitssignal, welches von dem Vollweggleichrichter 74 vorgesehen wird, kleiner ist als
die Rauhigkeitsschwellwert-Bezugsspannung, die von dem Potentiometer 78 vorgesehen wird, so bewirkt die
resultierende negative Ausgangsspannung der Vergleichsstufe 76, daß die Ausgangsgröße der Integrierstufe
82 in positiver Richtung zunimmt und zwar mit einer positiven Folge, die durch die Größen der Widerstände
ίο RW und der Kapazität CA bestimmt ist. Diese
Ausgangsgröße gelangt direkt zum Luft/Brennstoffregler 60 und wird durch diesen verarbeitet, um das
Luft/Brennstoffverhältnis durch Verkürzung der Brennstoffeinspritzperiode zu erhöhen ähnlich dem Vorgang,
wie er an früherer Stelle allgemein beschrieben wurde. Umgekehrt, wenn das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal
größer ist als der Rauhigkeitsschwellwert, so bewirkt die resultierende positive Eingangsspannung
zur Integrierstufe 82, daß die Ausgangsgröße derselben in negativer Richtung abnimmt, und zwar in einer
negativen Folge, um das Luft/Brennstoffverhältnis zu vermindern.
Obwohl das Luft/Brennstoffverhältnis normalerweise in erster Linie durch die Ausgangsgröße der Integrierstufe
82 geregelt wird, kann es nichtsdestoweniger erforderlich sein, ein vorherbestimmtes Luft/Brennstoffverhältnis
während bestimmter Perioden oder Zustände des Betriebs herbeizuführen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ergibt sich, daß, wenn
ίο die Vergleichsstufe 76 mit der Integrierstufe 82
verbunden ist und die Maschine 10 ausgeschaltet ist, das Luft/Brennstoffverhältnis zu mager werden kann, um
anschließend einen Start zu ermöglichen. Um daher ein voreingestelltes Luft/Brennstoffverhältnis vorzusehen,
welches für die Startbedingungen der Maschine geeignet ist, enthält die Magerkeitsgrenze-Schleife 12
eine Luft/Brennstoffvoreinstellschaltung 86, die den
Eingang der Integrierstufe 82 vom Ausgang der Vergleichsstufe 76 trennt und diesen mit einer
bekannten Bezugsgröße verbindet. Die Voreinstellschaltung 76 enthält einen Voreinstellschalter 52, der
zwischen 51 und dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A A geschaltet ist, enthält Spannungsteilerwiderstände
R 12 und R14, die in Reihe zwischen den Ausgangsanschluß Ύ2 des Verstärkers AA
geschaltet sind, und einen Widerstand Ä13, der
zwischen einer negativen Stromversorgungsquelle und Masse geschaltet ist und schließlich eine Leitung 88, die
den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R14 und R12 mit einem Kontakt des Schalters 52
verbindet Befindet sich der Voreinstellschalter 52 in der Anlasserstellung, wobei die Leitung 88 mit dem
invertierenden Eingangsanschluß verbunden ist so ist die Ausgangsgröße des Verstärkers AA auf einem
positiven Wert stabilisiert der die leicht negative Spannung am Verbindungspunkt zwischen den Widerständen Ä12 und Ä14 wiedergibt Nachdem die
Maschine erfolgreich angelassen wurde, wird der Voreinstellschalter 52 in die Laufstellung geschaltet,
wobei der invertierende Eingangsanschluß mit dem Ausgang der Vergleichsstufe 76 verbunden wird, anstatt
mit der Voreinstell-Befehlsschaltung.
Um den Ausschaltschalter 51 zu öffnen, um dadurch
die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 außer Bereitschaft zu
setzen, wenn die Größe der niederfrequenten Rauhigkeitssignale einen niederfrequenten Rauhigkeits-Schwellwert überschreitet, wird die Ausgangsgröße der
Differenzier- bzw. Filterstufe 70 auf der Leitung 72
einem herkömmlichen Tiefpaßfilter 90 zugeführt, welches einen Widerstand R15 in Reihe mit einer
Kapazität C5 enthält, wobei die Kapazität C5 auch parallel zu einem Widerstand R16 zwischen dem
invertierenden Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß eines Funktionsverstärkers A 5 geschaltet ist, um
dadurch die Verstärkung der Einheit zu erreichen.
Die Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters 90 wird auf der Leitung 91 dem Eingang von sowohl einem Halbwegpleichrichter
92' als auch der Vergleichsstufe 94' zugeführt. Diese Stufen arbeiten zusammen und führen
genau die gleichen Funktionen wie der Vollweggleichrichter 74 und die Vergleichsstufe 76 der primären
Magerkeitsgrenze-Schleife 12 durch, sie führen jedoch zu einer besseren Linearität zwischen den Eingangs-
und Ausgangssignalen kleiner Größen, da die Dioden entfallen, die mit den Dioden Di und D 2 in dem
Eingangspfad zum Verstärker A 2 vergleichbar sind, so daß dadurch die Dämpfung vermieden wird, die sonst
durch den vorwärts gerichteten Spannungsabfall dieser Dioden eingeführt wird. Dies ist wiederum dadurch
möglich, daß der Ausgang des Tiefpaßfilters 90 mit der Einweggleichrichterstufe 92' und der Vergleichsstufe 94'
verbunden ist und nicht mit der Vollweggleichrichterstufe 74, wie im Falle der primären Magerkeitsgrenze-Schleife
12.
Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, wird die Ausgangsgröße des Tiefpaßfilters 90 über die Leitung
91 und die Widerstände R 17 und R 18 jeweils zu den invertierenden Eingangsanschlüssen der Funktionsverstärker
A 6 und A 7 übertragen, wobei die nicht invertierenden Eingangsanschlüsse der Verstärker A 6
und A 7 geerdet sind und jeweils Abschnitte der Einweggleichrichterstufe 92' und der Vergleichsstufe 94'
enthalten. Der Ausgang des Verstärkers A 6 ist sowohl mit der Anode als auch der Kathode der Dioden D 5 und
D 6 verbunden, deren Kathode und Anode jeweils mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers
A 6 über Widerstände R 20 und R 21 gekoppelt sind.
Bei diesen Verbindungen bewirkt eine positive Ausgangsgröße aus dem Tiefpaßfilter 90, daß eine
negative Spannung am Ausgangsanschluß des Verstärkers A 6 entsteht Hierdurch entsteht ein Stromfluß vom
Eingang zum Ausgang bzw. Ausgangsanschluß des Verstärkers A 6 über den Widerstand R2i und die
Diode D 6, so daß die sich am Verbindungspunkt 95 zwischen der Anode der Diode D 6 und dem
Widerstand R 21 einstellende Spannung sich umgekehrt mit dem Produkt ändert oder schwankt, welches auf der
positiven Eingangsspannung multipliziert mit dem Verhältnis des vorwärts gerichteten Spannungsabfalls
der Diode D 6, geteilt durch die Verstärkung des Verstärkers besteht Auf der anderen Seite wird durch
eine negative Ausgangsspannung aus dem Tiefpaß 90 die Diode D 6 rückwärts vorgespannt, so daß diese nicht
leitet, wodurch die Spannung am Verbindungspunkt 95 virtuell zu Null wird und zwar aufgrund der Rückkopplung
vom Ausgang zum Eingang des Verstärkers über die Diode DS und den Widerstand R 20.
Die Spannung am Verbindungspunkt 95 wird zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 7
über einen Widerstand R 22 übertragen, der bei dem beschriebenen Anwendungsfall so ausgewählt ist, daß er
die Hälfte der Größe bzw. des Widerstandswertes des Widerstandes R18 hat Bei dieser Beziehung zwischen
den Widerstandswerten der Widerstände R18 und R 22
wird jegliche negative Spannung, die vom Verbindungspunkt 95 zum invertierenden Eingangsanschluß des
Verstärkers A 7 übertragen wird, nur halb so stark wie eine positive Spannung gedämpft, die über den
Widerstand R18 vom Ausgang des Tiefpasses 90 übertragen wird. Betrachtet man nun die Eingangsgrößen
zum Verstärker A 7, die über die Widerstände R 18 und R 22 vorgesehen werden, so bewirkt das Verhältnis
zwischen diesen, daß eine positive Ausgangsspannung von einem Volt vom Tiefpaß 90 zu einer negativen
Nettoeingangsspannung von einem Volt zum Verstärker A 7 führt, da die positive Spannung, die über dem
Widerstand R 18 entsteht, nur halb so groß ist wie das
zwei Volt betragende negative Potential, welches durch den Widerstand R 22 erzeugt wird. Somit wird die
positive Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters 90 wenigstens einweg-gleichgerichtet Umgekehrt bewirkt
eine negative Ausgangsspannung von einem Volt aus dem Tiefpaß 90, daß eine negative Eingangsspannung
zum Verstärker Λ 7 gelangt, wobei diese negative Eingangsspannung über dem Widerstand R 18 allein
erzeugt wird, da, wie bereits an früherer Stelle angedeutet wurde, die Spannung am Verbindungspunkt
95 virtuell unter diesen Bedingungen der Masse oder Erdpotential entspricht. Darüber hinaus ist für den Fall,
daß die Eingangsgröße zum Verstärker A 7 negativ ist, und zwar für sowohl positive als auch negative
Ausgangsgrößen aus dem Tiefpaßfilter 90, diese Ausgangsgröße vollständig gleichgerichtet.
Ein Teil der Vergleichsstufe 94' besteht auch aus einer
einstellbaren Bezugsspannungsquelle in Form eines Potentiometers 96, dessen fester Widerstand R 23
zwischen eine positive Stromversorgung und Masse geschaltet ist und dessen Schleifkontakt oder Schleifarm
mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 7 über einen Widerstand R 24 geschaltet ist Um
die Relaisschaltung 98 zu aktivieren und um dadurch den Ausschaltschalter Sl zu veranlassen, die Hauptmagerkeitsgrenze-Schleife
12 zu öffnen oder auszuschalten, wenn die Niederfrequenz-Rauhigkeitsbezugsspannung,
die durch das Potentiometer 96 vorgegeben wird, durch die vollweggleichgerichtete Ausgangsspannung
des Tiefpaßfilters 90 überschritten wird, ist auch der invertierende Eingangsanschluß des Verstärkers
A 7 über eine vorwärts gepolte Zenerdiode D 7 mit dem Ausgang desselben verbunden und von dort über einen
Widerstand R 25 zur Basis eines NPN-Transistors Qi,
der einen Teil der Relaisschaltung 98 aufweist. Der Kollektor des Transistors Q1 ist mit einem Ende der
Wicklung L 1 eines Relais verbunden, dessen Kontakte den Schleifen-Ausschalt-Schalter 51 enthalten, und
weiter ist das andere Ende der Wicklung L1 mit einer
positiven Stromversorgung verbunden und ebenso über eine Feldentladereihenschaltung zum Kollektor des
Transistors Qi zurückgeführt, die eine vorwärts gepolte Diode D 8 und einen Widerstand R 26 enthält
Wenn die negative Nettospannung, die aus der Vollweggleichrichtung der Ausgangsspannung des Tiefpasses
90 resultiert, den Niederfrequenz-Rauhigkeitsschwellwert
überschreitet, der durch das Potentiometer
96 vorgegeben wird, so steigt die Ausgangsspannung des Verstärkers A 7 unmittelbar auf die Durchbruchsspannung
der Zenerdiode D 7 an, wodurch der Transistor Ql in den leitenden Zustand vorgespannt
wird, so daß die Wicklung Li erregt wird und der Schalter 51 geöffnet Wenn dann das Niederfrequenz-Rauhigkeitssignal
danach verschwindet, so daß die negative Nettospannung, die aus der Vollweggleichrichtung
der Ausgangsspannung des Tiefpasses 90 resultiert, kleiner ist als die Niederfrequenz-Rauhigkeitsschwell-
wertspannung, die durch das Potentiometer 96 vorgegeben wird, so schaltet der Ausgang des Verstärkers A 7
unmittelbar virtuell auf Massepotential, welches diesem vom invertierenden Eic^ang über die D7-Rückkopplungsschleife zugeführt wird, so daß dadurch der
Transistor Q1 geschlossen wird bzw. nicht mehr leitet
und demzufolge die Kontakte S1 in ihre normalerweise
geschlossene Stellung zurückkehren.
Die zuvor beschriebene Abtrenn- oder Ausschalt-Unterschleife 84 kann die normale Betriebsweise der
Magerkeitsgrenze-Schleife 12 abändern, und zwar durch Abschalten oder Außerbereitschaftsetzen derselben, wenn die Größe von den niederfrequenten
Beschleunigungen und Verzögerungen, die gewöhnlich von Befehlsänderungen hinsichtlich der Fahrweise des
Fahrzeugs durch den Fahrer resultieren, eine vorher bestimmte Rauhigkeitsgröße überschreitet, die durch
die Niederfrequenz-Rauhigkeitsbezugsspannung des Potentiometers 96 bestimmt ist Auf diese Weise
ermöglicht es die Abschalt-Unterschleife 84, daß die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 normalerweise das Luft/
Brennstoffverhältnis nur dann regelt, wenn die Größe von den höherfrequenten Beschleunigungen und Verzögerungen die durch das Potentiometer 78 vorgegebene bzw. vorher bestimmte Rauhigkeitsgröße überschrei-
tet
Betrachtet man nun F i g. 5, so IaBt sich das gleiche
Ergebnis einer Begrenzung des normalen Betriebes der Magerkeitsgrenze-Schleife 12 bei Vorhandensein von
noch höherfrequenten Beschleunigungen und Verzögerungen durch eine einfachere und wirkungsvolle
Ausführungsform i2' erzielen. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform 12' ist die gesamte Ausschalt-Unterschleife 84, die in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht ist,
durch einen noch zusätzlichen Differenzierer und eine Filterstufe 73 ersetzt, die zwischen dem Ausgang der
ersten Differenzierstufe und Filterstufe 70 und dem Eingang der an die Integrierstufe 82 angeschlossenen
Kombination aus Vollweggleichrichter und Vergleichsstufe eingefügt ist. Durch die zweite Differenzierstufe
und Filterstufe 73 wird eine Ausgangsgröße erzeugt, die mit der zweiten Ableitung des Geschwindigkeitssignals
schwankt, welches dem Anschluß Π der ersten Differenzier- bzw. Filterstufe 70 zugeführt wird, so daß
dadurch die alternative Magerkeitsgrenze-Schleife 12' die beginnende Rauhigkeit verhindert, die nicht nur
großen, sondern ebenso kleinen Beschleunigungen und Verzögerungen der Maschine zugeordnet ist und
ebenso die Rauhigkeit, die kleinen, jedoch schnellen Änderungen in den genannten Beschleunigungen und
Verzögerungen zugeordnet ist. Da das Rauhigkeitssignal, welches durch die Kombination aus Gleichrichter
und Vergleichsstufe erzeugt wird, die Änderungsfolge der Beschleunigung und der negativen Beschleunigung
anzeigt und nicht die Änderungsfolge der Geschwindigkeit, ist dieses Signal auch kennzeichnend für solche
kleinen Änderungen in der Beschleunigung oder Negativbeschleuniguwg, die sehr plötzlich auftreten
oder in diesem Fall mit hohen Frequenzen auftreten oder für große Beschleunigungen und Negativbeschleunigungen, die mit niedrigen Frequenzen auftreten. Die
Magerkeitsgrenze-Schleife 12' ist daher wesentlich empfindlicher — für eine vergleichsweise Größe der
Beschleunigung und Negativbeschleunigung — gegenüber der Rauhigkeit, die durch die hochfrequenten
Komponenten des Geschwindigkeitssignals verursacht wird, wie diejenigen, die auf momentane Unterschiede
in der Leistung bezogen sind, die durch aufeinanderfolgende Zündung der Zylinder verursacht werden, als
hinsichtlich der Rauhigkeit, die durch niederfrequente
Komponenten des Geschwindigkeitssignals verursacht wird, wie beispielsweise diejenigen, die auf Änderungen
der Arbeitsweise der Maschine aufgrund der Befehle des Fahrers zurückführbar sind. Darüberhinaus werden
durch geeignete Auswahl der Widerstände und der Kapazitäten, welche die erste und die zweite Differenzierstufe und Filterstufen 70 und 73 enthalten, die
niederfrequenten Komponenten des Signals entsprechend der zweiten Ableitung, welches durch die zweite
Differenzierstufe erzeugt wird, noch weiter gegenüber der niederfrequenten Komponenten gedämpft, die
durch die erste Differenzierstufe 70 geführt werden, so daß diese praktisch eliminiert werden.
Zur Unterstützung des Verständnisses der Natur und der Betriebsweise der Einheiten und Komponenten,
welche Magergrenze-Schleife 12' ausmachen, die in Fig.5 veranschaulicht ist, soll im folgenden auf die
Beschreibungen ähnlicher Einheiten und Komponenten, die bereits vorangegangen beschrieben wurden, bezug
genommen werden, die in Verbindung mit Fig.4 stehen, wobei diese ähnlichen Einheiten und Komponenten in identisch ar Weise bezeichnet sind. Die erste
Differenzierstufe und Filterstufe 70 filtert und differenziert das Geschwindigkeitssignal, welches am Eingangsanschluß T1 entsteht, und erzeugt auf der Leitung 72 ein
differenziertes Signal, welches sich mit der ersten Ableitung des Geschwindigkeitssignals ändert Die
Ausgangsgröße auf der Leitung 72 wird über eine Kapazität C% an den invertierenden Eingangsanschluß
eines Funktionsverstärkers A 8 der zweiten Differenzierstufe und Filterstufe 73 gekoppelt, wobei der nicht
invertierende Eigangsanschluß des Verstärkers Λ 8 geerdet ist Der Ausgangsanschluß von A 8 ist zu dem
invertierenden Eingangsanschluß über eine Filterschaltung zurückgeführt, welche die Kapazität C 7 parallel
zum Widerstand R 27 enthält, wobei die Kapazität C6 und der Widerstand R 27 in Verbindung mit dem
Verstärker A 8 ebenfalls eine konventionelle Differenzierstufe ausmachen, die eine Voreilübertragungsfunktion rs besitzt. Die Ausgangsgröße der zweiten
Differenzierstufe und Filterstufe 73 wird dem Eingang der Kombination aus Vollweggleichrichter und Vergleichsstufe zugeführt, die, obwohl sie so dargestellt ist,
daß sie eine Halbweggleichrichterstufe 92' und eine Vergleichsstufe 94' enthält, ähnlich denjenigen, die in
Verbindung mit der Ausschalt-Unterschleife 84 vorausgehend beschrieben wurden, auch einen Vollweggleichrichter 74 und eine Vergleichsstufe 76 enthalten kann,
die ebenfalls bereits unter Hinweis auf F i g. 4 beschrieben wurden. Ähnlich erfüllt die Luft/Brennstoffvoreinstellschaltung 86' für die anfängliche Inbereitschaftsetzung der Ausgangsgröße der Magergrenze-Schleife 12'
im wesentlichen die gleiche Funktion wie die Luft/ Brennstoffvoreinstellschaltung 86, die zu Beginn die
Magergrenze-Schleife 12 in Bereitschaft setzt, wobei jedoch die Schaltung 86' den Schalter 52 im
Eingangskreis zum invertierenden Anschluß des Verstärkers A4 der Integrierstufe 82 ersetzt und zwar
durch einen NPN-Transistor Q2 und einen Unijunction-Transistor
<?3. Der Kollektor des Transistors Q 2 ist
sowohl über einen Widerstand R 30 an eine positive Stromversorgungsquelle geführt als auch über eine
Diode D 9 an die Basis des Transistors Q 3 und weiter ist der Emitter des Transistors Q 2 geerdet und durch einen
Widerstand R 29 gegenüber der Basis des Transistors Q2 vorgespannt. Ein am Initialisierungsanschluß 73
angelangendes positives Eingangsbefehlssignal wird
über einen Widerstand R 28 .zur Basis des Transistors
Q 2 übertragen, wodurch der Transistor Q 2 eingeschaltet wird und dadurch wiederum der Unijuntion-Transistor Q 3 eingeschaltet wird. Wenn der Unijunction-Transistor ζ)3 eingeschaltet ist, gelangt die Spannung
am Verbindungspunkt zwischen dem Rückkopplungswiderstand R14 und dem Schleifarmwiderstand R12
des Potentiometers zum invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers A 4, um am Anschluß TI ein
vorher bestimmtes positives Ausgangssignal entstehen zu lassen, wobei dieses Ausgangssignal das gewünschte
voreingestellte Luft/Brennstoffverhältnis herbeiführt
Aufgrund begrenzter Daten, die von Testergebnissen der Magergrenze-Schleife 12 in Labors erhalten
wurden, wie in F i g. 1 veranschaulicht, wurde aus Dauerzustandstests festgestellt, daß sich gute Fahreigenschaften beibehalten lassen und zwar für Luft/
Brennstoffverhältnisse bis zu 19 :1. Bei einem Standard-Fahrzyklus mit konstantem Probevolumen (CVS)
arbeitete die Magerkeitsgrenze-Schleife 12 zufriedenstellend und hielt eine sehr gute Fahreigenschaft
aufrecht, wobei jedoch gleichzeitig die ausgestoßene Masse von bestimmten Verunreinigungen, wie z. B.
Kohlenwasserstoffe, einschneidend reduziert wurde. Es konnte ein Grundlinienwert von 3,732 g/Meile bei
einem Grundlinien-Luft/Brennstoffverhältnis von 143
ίο ohne in Betrieb genommene Schleife auf einem Wert
von 0,756 g/Meile mit in Betrieb befindlicher Schleife gebracht werden, um das Luft/Brennstoffverhältnis von
14 bis 20 zu ändern, wobei diese Verhältnisse aus
tatsächlichen Messungen der Luftströmung und der
Brennstoffströmung berechnet wurden und derartige
Ausstoßwerte aus Proben ermittelt werden, die gesammelt und analysiert werden.
Claims (5)
1. Regeleinrichtung für das Luft-Brennstoff-Mischungsverhältnis einer Brennkraftmaschine, die
eine Einrichtung zum Zuführen einer vom Fahrer steuerbaren Luftmenge und eine Abgabeeinrichtung
für den Brennstoff in einer das Mischungsverhältnis herstellenden Menge sowie ein in direkter Abhängigkeit von der Maschine arbeitendes Motordrehzahlmeßgerät zum Aufzeigen momentaner Dreh-Zahländerungen der Maschine besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß die an die Maschine angeschlossene Brennstoffabgabeeinrichtung von
einer die Rauhigkeit des Maschinenbetriebs abtastenden Einrichtung (12) durch ein in seiner Größe
von den momentanen Drehzahländerungen abhängiges Rauhigkeitssignal geregelt ist und daß das
Luft-Brennstoff-Verhältnis im Sinn einer Zunahme des Luftanteils geändert wird, wenn das Regelsignal
kleiner als eine vorbestimmte Rauhigkeitsgröße ist und umgekehrt
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den rauhen Gang der
Maschine abtastende Einrichtung (12) folgende Merkmale aufweist: eine die Drehzahl abtastende
Einrichtung (68) zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals, welches sich mit der Drehzahl ändert;
eine das Geschwindigkeitssignal differenzierende Einrichtung (70), die ein Rauhigkeitssignal erzeugt,
welches sich mit einer Ableitung des Geschwindigkeitssignals ändert; eine Gleichrichtereinrichtung
(74), die das Rauhigkeitssignal gleichrichtet; eine mit der Gleichrichtereinrichtung (74) und einer Quelle
(78) eines Rauhigkeits-Schwellwert-Bezugssignals verbundene Vergleichsstufe (76), die ein Vergleichssignal erzeugt, welches eine erste und eine zweite
Größe einnimmt, wenn das gleichgerichtete Rauhigkeitssignal jeweils oberhalb und unterhalb von dem
Rauhigkeits-Schwellwert-Bezugssignal zu liegen kommt; eine Integrierstufe (82), d;e mit der
Vergleichsstufe (76) verbunden ist und ein Steuersignal erzeugt, dessen Größe sich mit einer ersten
vorherbestimmten Geschwindigkeit ändert, wenn die Größe des Vergleichssignals die erste oder die
zweite Größe erreicht, und sich mit einer zweiten vorherbestimmten Geschwindigkeit ändert, wenn
die Größe des Vergleichssignals die andere der zwei Größen erreicht;
und daß die Luft-Brennstoffregeleinrichtung (60) mit der Integrierstufe (82) und der Brennstoffabgabeeinrichtung (42) verbunden ist.
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinrichtung
(74) aus einem Vollweggleichrichter besteht und daß die erste vorherbestimmte Geschwindigkeitsänderung der Größe des Steuersignals aus einer
Zunahme besteht, während die zweite vorherbestimmte Geschwindigkeitsänderung der Größe des
Steuersignals aus einer Abnahme besteht.
4. Regeleinrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Drehzahl
abtastende Einrichtung (68) sowohl die hochfrequenten Geschwindigkeitsänderungen als auch die
niederfrequenten Geschwindigkeitsänderungen eines rotierenden Maschinenteiles erfaßt, und daß
eine Hilfsregeleinrichtung (84) vorgesehen ist, die auf die niederfrequenten Geschwindigkeitsänderungen anspricht und die Betriebsweise der den rauhen
Gang der Maschine abtastenden Einrichtung (12) abwandelt
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsregeleinrichtung (84)
eine auf die niederfrequenten Änderungen ansprechende und die Führung übernehmende Regelvorrichtung (90,92,94,98) enthält
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