DE2702863C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung der Gemischverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine zugeführten Betriebsgemischs - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach der Gattung des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren nach der Gattung des Anspruchs 4 bzw. des Anspruchs 5.

Bei einem die Gattung der Ansprüche i und 4 bestimmenden bekannten Steuereinrichtung für das Gemisch eines Verbrennungsmotors (DE-OS 26 22 049) gelangt das Ausgangssignal einer im Abgasrohr angeordneten Sauerstoff- oder /i-Sonde auf einen Komparator und wird von diesem zur weiteren Verarbeitung sowohl einem nachgeschalteten Proportionalverstärker als auch einem integrierenden Verstärker zugeführt, dessen Ausgangssignale anschließend wieder summiert werden. Um eine Lastabhängigkeit der der Sondenausgangsspannung am Komparator entgegengeschalteten Referenzspannung oder Schwellenspannung zu erzielen, ist ein Widerstand des Referenzspannungsteilers im Eingang des Komparators einstellbar ausgebildet und mit seinem Abgriff so mit der Drosselklappe im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine verbunden, daß sich sein Widerstandswert in Abhängigkeit zur Position der Drosselklappe verändert Eine solche Abhängigkeit erfordert entweder ein kompliziertes mechanisches Gestänge oder bei elektrischer Übertragung die Anordnung von Stellmotoren, Sensoren u. dgl. und muß daher als umständlich angesehen werden.

Es ist ferner bei einer die Gattung der Ansprüche 2 und 5 bestimmenden Kraftstoffeinspritzanlage bekannt (DE-OS 24 42 229), dem Eingang eines einem das Sondenausgang ssignal mit einer Schwellenspannung vergleichenden Komparator nachgeschaltetcn Integrators ein Verzögerungsglied in Form eines Monoflops zuzuordnen, der ebenfalls vom Komparatorausgangssignal getriggert ist. Je nach Richtung des von der Sondenausgangsspannung durchgeführten Spannungssprungs (positiv oder negativ) kann daher der Monoflop das am Integrator anliegende Signal für einen vorgegebenen Zeitraum über einen Sondenausgangssprung hinaus auf dem ursprünglichen Wert festhalten, was sich aus der vorab einzustellenden Verzögerungszeit des Monoflops ergibt, so daß im Endeffekt eine λ-Verschiebung resultiert. Diese /i-Verschiebung ist das Resultat einer bestimmten Sprungrichtung (positiv, negativ) der Sondenausgangsspannung und über den gesamten Lastbereich einer Brennkraftmaschine gleich, läßt sich also nicht gezielt lastabhängig, z. B. auch lediglich zur Vollastanreicherung, einsetzen.

Allgemein ist es bekannt, eine Gemischaufbereitungsanlage zur Zuführung eines Kraftstoff-Luftgemisches an eine Brennkraftmaschine in Verbindung mit einer sogenannten Sauerstoff- oder /Z-Sonde im Abgaskanal der Brennkraftmaschine zu betreiben, wobei das Ausgangssignal der /i-Sonde ?ls Istwert für die tatsächliche ursprüngliche Zusammensetzung des Kraitstoff-Luftge misches betrachtet werden kann, während andere Brennkraftmaschinenparameter wie Drehzahl, angesaugte Luftmenge, Druck, im Saugrohr und Temperatur zur Bildung der Sollwertgröße von der Gemischaufbereitungsanlage verwertet werden. Bei dieser Anlage kann es sich um einen Vergaser oder um eine elektrische Kraftstoffeinspritzanlage handeln, die den Kraftstoff kontinuierlich oder intermittierend im Ansaugbereich

ίο der Brennkraftmaschine einspritzt. Durch die Verwendung der Λ-Sonde läßt sich das Gesamtsystem im Sinne einer vollgültigen Regelung betreiben, wobei die Brennkraftmaschine mit Ansaugrohr und Abgaskanal die Regelstrecke und die Kraftstoffaufbereitungsanlage den Regler bilden. Bekanntermaßen gibt die yi-Sonde im Abgaskanal der Brennkraftmaschine ein sich sprungartig änderndes Ausgangssignal ab, je nachdem, ob der Brennkraftmaschine eingangsseitig ein mit geringer Bandbreite schwankendes fettes oder v*ageres Gemisch zugeführt worden ist Um das /i-Sondena-JSgangssignal auswerten zu können, wird diesem ein auf einen bestimmten Spannungswert festgelegtes Schwellwertsignal entgegengeschaltet und ein die beiden Eingangssignale vergleichender Komparator ändert sein Ausgangssignal dann je nachdem, bo das von der Λ-Sonde abgegebene Signal oberhalb oder unterhalb der Schwellenwertspannung liegt Man kann auf diese Weise durch entsprechend genaue Bemessung der Schwellenwertspannung die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches äußerst präzise auf einen bestimmten Wert der Luftzahl λ einregeln, die dann aber für sämtliche Betriebszustände der Brennkraftmaschine konstant ist. Nachteilig ist dabei, daß in Abhängigkeit zum Belastungszustand der Brennkraftmaschine, der beispielsweise durchsalz- und drehzahlabhängig erfaßt werden kann, doch gewisse Änderungen der Luftzahl λ des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches erwünscht sind, insbesondere dann, wenn die Brennkraftmaschine mit einem Katalysator ausgerüstet ist, der über eine normalerweise äußerst steile Arbeitskennlinie verfügt und daher äußerst genau im stöchiometrischen Punkt betrieben werden muß. Andererseits kann sich aber auch die Arbeitskennlinie des Katalysators in Abhängigkeit zur Belastung der Brennkraftma-

*5 schine, wenn auch nur geringfügig, verschieben. Diesem Verhalten sollte Rechnung getragen werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine das ihr zugeführte Betriebsgemisch so zu regeln, daß ohne großen Aufwand eine lastabhängige, also selektiv wirkende λ-Verschiebung möglich ist.

Dier; Aufgabe löst die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 4 oder den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. des Anspruchs 5 und hat den Vorteil, daß sich eine wesentlich bessere Anpassung der Verhältnisanteile des Betriebsgemischs ün den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine erzielen läßt. Die Erfindung ist in der Lage, mit hoher Präzision die gewünschte Luftzahl λ des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraiistoff-Luft-Gemischs in einem geringen Bereich um den stöchiometrischen Wert von /?= 1 zu führen und gleichzeitig lastabhängig zu verschieben. Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß sich der Belastungszustand der Brennkraftmaschine aus der Schalthäufigkeit der Ausgangsspannung der Sauerstoffsonde oder A-Sonde bzw. des Ausgangssignals des dieser nachgeschalteten KomDarators ableiten läßt. *;o daß

Gebersysteme entbehrlich sind.

Vorteilhaft ist ferner, daß die Erfassung des Lastzustands der Brennkraftmaschine und dessen Umsetzung in Form eines seinen Spannungspegel entsprechend ändernden Gleichstromsignals erfolgt, so daß es möglich ist, ergänzend zu der feinfühligen A-Verschiebung je nach Lastzustand eine dynamische A-Verschiebung zur Vollastanreicherung vorzunehmen.

Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den bekannten Kurvenverlauf der Ausgangsspannung der Sauerstoff- oder/i-Sonde in Abhängigkeit zur Luftzahl A,

F > g. 2 den Zusammenhang der Abgaswerte CQ und NO bei einer mit/Z-Regelung arbeitenden Kraftstoffaufbereitungsanlage und einer mit einem Katalysator ausgerüsteten Brennkraftmaschine über der Schwellenspannung des Komparators,

F i g. 3 zeigt verschiedene Kurvenverläufe von sich an bestimmten Punkten einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung bildenden Spannungsverläufen,

F i g. 4 zeigt eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur lastabhängigen Λ-Verschiebung durch Änderung der Schwellenspannung am der Sondenausgangsspannung nachgeschalteten Komparator,

F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel zur stufigen Umschaltung der Schwellenspannung und

F i g. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel zur dynamischen /»-Verschiebung bei Vollastanreicherung.

Es ist bekannt, die von der Sauerstoffsonde oder A-Sonde im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine abgegebene Sondenausgangsspannung mit einer entgegengeschalteten Schwellenspannung zu vergleichen, wobei man sich eines Komparators bedient, dessen rechteckförmige Ausgangsspannung mit wechselnder Schalthäufigkeit weiterverarbeitenden Bausteinen der Gemischaufbereitungseinrichtung zugeführt wird, und zwar im Sinne einer Gesamtregelung derart, daß das von der /(-Sonde abgegebene Ausgangssignal als Istwert überlagernd und bestimmend in die endgültige Zusammensetzung des Betriebsgemischs der Brennkraftmaschine eingreift. Es ist auch bekannt, daß sich die Ausgangsspannung der A-Sonde bei der Luftzahl κ= 1.0 sprungartig ändert, wobei die Sondenausgangsspannung bei Luftzahl A< 1 einen hohsn und bei Luftzahl A> 1 einen sehr niedrigen Wert annimmt. Trotz des Sprungverhaltens der /t-Sonde ist es infolge der endlichen Steigung der Sondenkennlinie als Funktion der Luftzahl A entsprechend der Darstellung der F i g. 1 möglich, durch geeignete, feinfühlige Auswahl der Schwellenspannung die Schaltpunkte im Komparatorausgangssignal auf Luftzahlwerte zu legen, die beispielsweise einem /i-Unterschied von ungefähr 2% entsprechen. Eine solche Genauigkeit des einzuhaltenden Luftzahlbereichs kann bei Brennkraftmaschinen mit zugeordneten Gemischaufbereitungsanlagen von Bedeutung sein, die zur Erzielung besserer Abgasergebnisse mit selektiven Katalysatoren oder Nachbrennern ausgerüstet sind.

Der Darstellung der auf die F i g. 1 bezogenen F i g. 2 läßt sich der Zusammenhang der Abgasanteile CO und NO (Kohlenmonoxyd und Stickoxyde) bei einer Testuntersuchung mit /Z-Regelung und Katalysator über der Sondenausgangsspannung bzw. Schwellenspannung Us entnehmen; diesen Zusammenhang erzielt man durch eine sehr feingestufte A-Verschiebung. Man erkennt, daß eine festeingestellte Komparatorschwelle, die beispielsweise auf den Wert Us 1 in F i g. 1 gelegt ist, stets ein Kompromiß zwischen der CO- und der NO-Konvertierung ist. Analysiet man die Abgasergebnisse genau, dann läßt sich erkennen, daß der NO-Abfall (also die Reduzierung der Stickoxyde) mit steigender Last und Drehzahl überproportional zunimmt. So läßt sich zwar allgemein aussagen, daß ein Katalysator im stöchiometrischen Punkt optimal arbeitet, bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine jedoch der günstigste Kompromiß in einem etwas niedrigeren /i-Wert liegt. In Zahlen ausgedrückt kann dies beispielsweise bedeuten, daß die Schwellenspannung Us bei hoher Last für günstige Abgasemission und bestes Arbeiten des Katalysators beispielsweise bei ca. 650 mV zu finden ist, während bei niedriger Last und Drehzahl dzr erziehe Kompromiß zu einer Schwellenspannung von ungefähr 350 mV führt.

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung basiert auf der Überlegung, daß man eine Nachführung der Schwellenspannung Us vornimmt in Abhängigkeit zum Belastungszustand der Brennkraftmaschine bzw. zu deren Durchsatz. Diese Überlegung erfaßt gleichzeitig auch den Umstand, daß die äußerst steile Arbeitskennlinie des Katalysators in Abhängigkeit zum Belastungszustand de; Brennkraftmaschine ebenfalls eine Kennlinienverschiebung erfährt, die dann durch eine solche Schwellenspannungsnachführung ausgeglichen wird und die optimale Abgaszusammensetzung der Brennkraftmaschine unter jedem Belaslungszustand sichert. Andererseits versteht es sich, daß dieses Verfahren zur Schwellenspannungsverschiebung nicht ausschließlich auf mit Katalysatoren ausgerüstete Brennkraftinaschtnen beschränkt ist, sondern allgemein dort angewendet werden kann, wo es darauf ankommt, die Schwellenspannung, mit der die Sondenausgangsspannung verglichen wird, feinfühlig auch im Normalbetrieb noch verändern zu können, aus welchen Gründen auch immer.

Durch entsprechende Auswahl der Schwellenspannung Us läßt sich dann der Punkt auf der steilen Anstiegsflanke der Sondenausgangsspannung festlegen, auf welchem die auswertende Schaltung arbeitet, und damit bestimmt sich gleichzeitig auch die Luftzahl bzw. die Zusammensetzung des Gemisches, welches der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Je nach der Schalthysferese des mit der Sondenausgangsspannung beaufschlagten Komparators befindet sich dann das Komparatorausgangssignal auf einem hohen oder niedrigen Spannungspegel und hat allgemein die Form einer Rechteckspannung, wie sie in der Darstellung der F i g. 3 im Kurvenverlauf a gezeigt ist, der die Komparatorausgangsspannung über der Zeit angibt. Dabei ist weiterhin festgestellt worden, daß die Zeit zwischen zwei NuIldurchgängen der Komparatorausgangsspannung Uk, also die Schalthäufigkeit dieser Spannung weitgehend abhängig ist vom Durchsatz der Brennkraftmaschine. Dies liegt im wesentlichen daran, daß die Totzeit der Brennkraftmaschine als Regelstrecke in den Abstandswert zweier Nulldurchgänge der Komparatorausgangsspannung eingeht, denn je stärker der Durchsatz der Brennkraftmaschine ist, um so »schneller« bemerkt die /!-Sonde im Abgaskanal eine eingangsmäßig erfolgte Änderung in der Gemischzusammensetzung. Da das ganze Regelschema nach dem Prinzip eines Zweipunktreglers arbeitet, ist daher die Schalthäufigkeit der Komparatorausgangsspannung bzw. im allgemeinsten Sinn deren Frequenz ein Maß für die Belastung der Brenn-

kraftmaschine. Bei großer Schalthäufigkeit liegt ein starker Durchsatz und eine hohe Belastung der Brennkraftmaschine vor, während man allgemein davon ausgehen kann, daß bei geringer Schalthäufigkeit, wie sie sich in dem Komparatorausgangssignal der F i g. 3a etwa ab dem Zeitpunkt Λ zeigt, nur eine geringe Belastung v-id daher ein schwacher Durchsatz der Brennkraftmaschine gegeben ist.

Bei einer Ausführungsform wird die Schalthäufigkeit des Komparatorausgangssignals, die, wie erläutert, unter dem Einfluß der Motortotzeit last- und drehzahlabhängig ist, ausgewertet für die Verschiebung bzw. Nachführung der Schwellenspannung, wobei bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel so vorgegangen wird, daß das Komparatorausgangssignal in eine durchsatzproportionale Spannung umgewandelt wird, die dann zur Verschiebung der Komparatorschwelle herangezogen wird: in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorliegender Erfindung läßt sich diese durchsatzproportionale Spannung auch als Steuergröße zur Veränderung einer sogenannten dynamischen /2-Verschiebung verwenden.

Der F i g. 4 läßt sich ein erstes Schaltungsbeispiel zur Auswertung der Schalthäufigkeit des Komparatorausgangssignals und zur Erzeugung einer durchsatzproportionalen Quasigleichspannung entnehmen, die über eine bewußt vereinfachte Komparatoreingangsschaltung zur Schwellenspannungserzeugung die Größe der Schwellenspannung feinfühlig beeinflussen kann.

Da' Ausführungsbeispiel der F i g. 4 umfaßt zunächst einen Baustein Bl, der so ausgebildet ist, daß er die Schalthäufigkeit der /2-Sondenausgangsspannung bzw. bevorzugt der Komparatorausgangsspannung in eine Impulsfolge mit normierter Impulsdauer umsetzt, so daß für jeden Nulldurchgang der Komparatorausgangsspannung entsprechend Fig.3a ein Impuls vorgegebener Dauer erzeugt wird. Hierzu wird ein monostabiler Multivibrator aus den Transistoren Π und 72 verwendet, dem das Ansteuersignal vom Ausgang des Komparators am Eingang E1 über einen Kondensator C1 zugeführt ist. Der Kondensator Cl differenziert das Rechteckausgangssignal des Komparators mit dem gegen Masse oder Minusleitung L 2 geschalteten Widerstand R 1 und über die entsprechend gepolten Dioden D1 und D 2 gelangt das differenzierte positive oder negative Nadelsignal auf die Basen jeweils des Transistors 71 bzw. TI, so daß der monostabile Multivibrator des Bausteins B1 mit jeder Flanke des triggernden Signals angestoßen wird und mit der Zeitkonstanten R 2-C2 abläuft Da es sich bei dem monostabilen Multivibrator B1 um ein bekanntes Schaltungselement handelt braucht auf den weiteren Aufbau und die Wirkungsweise des Monoflops nicht detailliert eingegangen zu werden; im Normalfall, also in seinem stabilen Zustand, ist der Transistor T1 leitend und hält die Basis des Transistors T2 über den mit seinem Kollektor verbundenen Widerstand R 3 auf so weit negativem Potential, daß der Transistor T2 gesperrt ist Ergibt sich am Eingang Ei ein negativer differenzierter Nadelimpuls, dann sperrt dieser über die Diode D1 den Transistor Tl und der Monoflop nimmt seinen metastabilen Zustand ein, bei dem am Kollektor des dann gesperrten Transistors Ti positives Potential herrscht Nach Ablauf der Standzeit des Monoflops, die grundsätzlich kleiner ausgelegt ist als die kürzeste Halbperiodendauer des triggernden Eingangsschaltsignals, gerät der Transistor Ti wieder in seinen leitenden Zustand. Bei Vorliegen eines in positiver Richtung differenzierten Nadelimpulses erfolgt die Ansteuerung über die Diode D 2 auf die Basis des Transistors T2, der leitend wird und über den Koppelkondensator C2. der gleichzeitig bestimmend ist für die Standzeit des Monoflops, den Transistor TX in seinen Sperrzustand treibt. Es ergibt sich dann, wie ersichtlich, am Ausgang des Monoflops als Baustein B 1 entsprechend dem Kollektor des Transistors Ti die in F i g. 3b gezeigte Impulsfolge, die über die Diode D3 den Kondensator C3 entsprechend der Schalthäufigkeit

ίο des Triggersignals mehr oder weniger stark auf positives Potential auflädt. Die Aufladung über die Diode D 3 erfolgt niederohmig; in der Ruhelage des monostabilen Multivibrators ist die Diode D3 gesperrt, und der Kondensator C 3 entlädt sich über einen Widerstand R 4 und die Basis-Emitter-Strecke des vom Potential des Kondensators C3 angesteuerten Transistors 73. Daher ergibt sich am Emitter des Transistors 73, dessen Kollektor über einen Einsteüwiderstand R 5 mit P!us!eitisng L 1 und dessen Emitter über mindestens einen Widerstand R 6, Λ 6' mit Minusleitung L 2 verbunden ist, die niederohmige Kondensatorspannung von C 3. Das so gebildete Integrierglied 5 2 für die Ausgangsimpulsfolge des monostabilen Multivibrators B 2 hebt über die Diode D 4 und den nachgeschalteten Widerstand R 7 die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einfach mit Hilfe eines Spannungsteilers aus den Widerständen R 8 und /?9 gebildete Schwellenspannung des Komparators an; die Schwellenspannung gelangt über einen zwischengeschalteten Transistor 74 auf den einen Eingang £2 des Komparators Kl; dem anderen Eingang E 3 des Komparators wird über einen Transistor T5, der wie Γ4 als Impedanzwandler arbeitet, das sich sprungartig ändernde Ausgangssignal der /!-Sonde 51 zugeführt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es sich hier um eine vereinfachte Sondeneingangsschaltung handelt, die lediglich zum besseren Verständnis in der gezeigten Weise dargestellt ist.

Der Darstellung der F i g. 3c läßt sich die am Emitter des Transistors 73 anfallende und unmittelbar das Potential des Spannungsteilers /?8, /?9 beeinflussende Spannung entnehmen, die bei verhältnismäßig hoher Schalthäufigkeit des triggernden Eingangssignals (entsprechend starker Belastung und hoher Drehzahl der Brennkraftmaschine) etwa bis zum Zeitpunkt t V verhältnismäßig stark positiv ist und daher über die Verschiebung der Abgriffspannung des Spannungsteilers Ri, R9 die Komparatorschwelle stark beeinflußt, so daß es zu einer entsprechend starken (selbstverständlich innerhalb des angestrebten Rahmens der prozentualen Verschiebung des λ-Wertes) Anhebung der Schwellenspannung kommt während bei Erreichen eines unteren Spannungswertes Ui die Spannung am Emitter des Transistors 73 die Teilerspannung des Spannungsteilers RS, R9 unterschreitet und daher die Diode D4 sperrt; der Einkgriff zur Schwellenspannungsverschiebung ist dann abgeschaltet. Mit ΔΙ) ist der mögliche Spannungshub entsprechend maximalem Eingriff auf die Schwellenwertgestaltung bezeichnet. Es versteht sich, daß die in F i g. 4 gezeigte Schaltung in der Lage ist jeden beliebigen Zwischenwert bei der Ansteuerung der Sondeneingangsschaltung einzunehmen, je nach der unterschiedlichen Schalthäufigkeit und dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine.
Andererseits ist es auch möglich, die lastabhängige Schwellenwertverschiebung stufig umzuschalten, wie das Ausführungsbeispiel der F i g. 5 zeigt. Das Ausführungsbeispiel der F i g. 5 enthält lediglich einen zusätzlichen Schaltungsblock B3; die restlichen Schaltungsele-

mentc sind identisch mit dem Ausführungsbeispiel der Fig.4 und daher auch mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die am Emitter des Transistors T3 abgreifbare, unter Umständen schwach von der Schalthäufigkeit des Komparatorsignals mit Oberwellen behaftete Gleichspannung entsprechend der F i g. 3c gelangt über einen Spannungsteiler RiO, R ti mit definierter Schaltschwelle auf die Basis eines nachgeschalteten Transistors Γ6, an dessen Kollektor dann über die schon erwähnte Diode D 4 ein Potential abgegriffen wird, welches den Spannungsteiler RS, /?9 in zwei definierte Teilerspannungsbereiche umschaltet. Entsprechend der Dimensionierung der verwendeten Bauelemente und insbesondere des durch den Emitterwiderstand R 6' des Transistors T3' vervollständigten Basisspannungsteilers der Widerstände All, R 10 des Transistors Tb kann man davon ausgehen, daß dieser Transistor entweder leitend ist oder sperrt und es daher möglich ist. auf den Referenzeingang des !Comparators K1 zwei definiert vorgegebene Schwellenspannungswerte zu geben, wovon der eine für einen Gesamtbereich geringerer Belastung ausgelegt ist und beispielsweise bei 400 mV liegt, während die Schwellenspannung für den Gesamtbereich hoher Belastung auf etwa 600 mV dimensioniert werden kann; die Umschaltung erfolgt dann bei einem mittleren Ausgangspotential des Transistors 73', welches etwa zum Zeitpunkt f2 auftritt.

In einer weiteren Ausgestaltung läßt sich diese auch zur dynamischen A-Verschiebung bei einer gewünschten Vollastanreicherung einsetzen, die weit außerhalb des üblichen Regelbereichs liegt, der von der /?-Sonde noch abgedeckt wird. Eine solche Vollastanreicherung führt zu einer erheblichen Anfettung des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches, die dann in der Lage ist, in diesem Bereich ihre maximale Leistung abzugeben. Eine solche Vollastanreicherung durch dynamische /i-Verschie:bung kann man dadurch erreichen, daß man den üblicherweise dem Komparator nachgeschalteten Integratorbuustein B 4 durch geeignete Schaltungsmaßnahmen auch nach Umschaltung der yi-Sonde zur Erzielung einer mageren Gemischeinstellung noch für einen gewissen Zeitraum in Richtung auf fettes Gemisch laufen läßt, so daß sich, da dies bei jedem Umschaltvorgang der /t-Sonde erfolgt, insgesamt eine Anhebung des Integratorausgangssignals (welches seinerseits die Gemischzusammensetzung beeinflußt) in Richtung auf ein fetteres Gemisch ergibt. Da, wie eingangs erwähnt, die Schalthäufigkeit der Sonde bzw. des Komparatorausgangssignals ein Maß für die Belastungen der Brennkraftmaschine ist, kann das am Emitter des Transistors T3 bzw. beim Ausführungsbeispiel der F i g. 6 des Transistors 7"3' anfallende Belastungs- oder durchsatzproportionale Gleichkspannungssignal als Indiz oder Hinweis für einen bestehenden Vollastzustand der Brennkraftmaschine ausgewertet werden. Unter Verwendung des monostabilen Bausteins B 1 der F i g. 6 und des diesem nachgeschalteten Integriergliedes B 2 läßt sich dann die gewünschte A-Verschiebung zur Vollastanreicherung in der Weise durchführen, daß das hier wiederum in Form einer digitalen Umschaltung auftretende Ausgangssignal am Transistor T3' zur ergänzenden Beeinflussung der Standzeit eines monostabilen Multivibrators verwendet wird, der seinerseits für die verzögerte Ansteuerung des nachgeschalteten Integrators B 4 sorgt, im einzelnen ist der Integrierbaustein B 2 so ausgebildet, daß der Ausgangsspannungsteiler aus den Widerständen All. R 10 und dem Emitterwiderstand R 6' des Transistors T3' am Verbindungspunkt der Widerstände £ 10 und R 11 eine definierte Schaltspannung abgibt, die durch entsprechende Dimensionierung bei bestehendem Vollastzustand der Brennkraftmaschine einen nachgeschalteten, an seiner Basis angesteuerten Transistor TV bei Vollast sperrt. Der Transistor Tx liegt in Reihe mit einem zusätzlichen niederohmigen Entladewiderstand Rx, wobei beide parallel geschaltet sind, zu einem Entladewiderstand R 2' eines weiteren monostabilen Multivibrators 55, der die einseitig verzögerte Ansteuerung des Integrators 54 übernimmt und abgesehen von der in einen hochohmigen und in einen niederohmigen Bereich schaltbaren Entladestrecke für den Zeitkondensator CV im wesentlichen aufgebaut ist wie der weiter vorn schon erläuterte erste monostabile Multivibrator BV, so daß auf den grundsätzlichen Aufbau nicht mehr eingegangen zu werden braucht. Die Ansteuerung des monostabilen Multivibrators erfolgt jeweils von einer Flanke des Komparatorausgangssignals, nämlich von der positiven Flanke über die Verbindungsleitung L 3 und die Diode D 5, so daß sich bei einer gegebenen Umschaltrichtung der A-Sondenschaltspannung eine durch die Dimensionierung und die Zeitkonstante des Monoflops B 5 vorgegebene Verzögerung in der Ansteuerung des Integrators BA ergibt.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist so, daß die durchsetz- bzw. belastungsabhängige Spannung am Emitter des Transistors T3' über den Spannungsteiler der Widerstände R 10 und All den Transistor Tx ansteuert, wobei bei niedriger Emitterspannung am Transistor T3' — entsprechend einer geringen Belastung der Brennkraftmaschine — der Transistor Tx leitend gesteuert ist. so daß sich parallel zum Entladewiderstand R 2' der niederohmige zusätzliche Entladewiderstand Rx schaltet. Dadurch wird die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators B 5 so kurz, daß nur unbedeutende Verzögerungszeiten erzeugt werden und der monostabile Multivibrator das Ansteuersignal praktisch unverzögert an den Integrator B 4 weitergibt. Überschreitet jedoch die Spannung am Emitter d<is Transistors Γ3' die Schaltschwelle des Transistor Tx (bei entsprechendem Vollastzustand), dann wird dieser gesperrt und der monostabile Multivibrator arbeitet normal mit der gewünschten Zeitverzögerung, die sich zu r = R2'-CV ergibt. Man erkennt, daß in diesem Fall das Ansteuersignal vom Komparatorausgang auf den Integrator S4 nur verzögert weitergegeben wird, und zwar um eine gewünschte Zeitdauer verzögert, die sich beliebig einstellen läßt und die ein Maß für die gewünschte Vollastanreicherung ist Durch diese Verzögerung integriert der Integrator 54 noch für diesen Zeitraum weiter in der gewünschten Richtung, die vereinbarungsgemäß einer ergänzenden Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemischs entspricht. Es versteht sich, daß das von der erfindungsgemäßen Schaltung zur Verfügung gestellte durchsatzproportionale Ansteuersignal, welches am Emitter des Transistors T3 (7"3') als veränderliche Gleichspannung anliegt, auch zu anderen Zwecken ausgenutzt werden kann, beispielsweise zur Abmagerung bei einer entsprechenden dynamischen A-Verschiebung in der entgegengesetzten Richtung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Regelung der. Gemischverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine von einer mit mindestens einer Sauerstoffsonde (yi-Sonde) im Abgaskanal arbeitenden Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, elektrische Kraftstoffeinspritzanlage) zugeführten Betriebsgemischs auf einen von der Luftzahl Α—Ϊ unterschiedlichen Wert durch lastabhängige Schwellenwertverschiebung an einem der Sauerstoffsonde nachgeschalteten Komparator, dadurch gekennzeichnet, daß

a) als Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine die Schaltfrequenz der Sondenspannung ausgewertet wird,

b) die Schaltfrequenz in ein Korrektursignal Umgewandei. wird und daß

c) dieses Korrektursignal zur Schweilenwertver-Schiebung dem Referenzspannungseingang des Komparators zugeführt wird.

2. Verfahren zur Regelung der Gemischverhältnisanteile des einer Brennkraftmaschine von einer mit mindestens einer Sauerstoffsonde (Α-Sonde) im Abgaskanal arbeitenden Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, eiektrische Kraftstoffeinspritzanlage) zugeführten Betriebsgemischs auf einen von der Luftzahl /2=1 unterschiedlichen Wert, wobei die Sondenausgangsspannung einem einem Integrator vorgeschalteten Komparator zugeführt wird und über ein Verzögerungsglied zum Integrator gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß

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a) als Maß für die Belastung der Brennkraftmaschine die Schaltfrequenz der Sondenspannung ausgewertet wird, daß

b) die Schaltfrequenz in ein Korrektursignal umgewandelt wird und daß

c) dieses Korrektursignal dem Verzögerungsglied zur Bestimmung von dessen Verzögerungszeit derart zugeführt ist, daß sich eine zur Vollastanreicherung nutzbare A-Verschiebung ergibt.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Katalysator im Abgaskanal der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die lastabhängige Schwellenwertverschiebung am Komparator oder die durch das Verzögerungsglied vor dem Integrator zur ^-Verschiebung eingeführte Verzögerungszeit so bemessen sind, daß die lastabhängige Kennlinienverschiebung des Katalysators berücksichtigt ist.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 3, mit einer Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, elektrische Kraftstoffeinspritzanlage), einem der Sauerstoffsonde nachgeschalteten Komparator und Mitteln zur lastabhängigen Verstellung der Schwellenwertspannung am Referenzeingang des Komparators, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (B 1) zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses vorgegebener Dauer bei jedem Nulldurchgang der Sondenausgangsspannung oder Komparatorausgangsspannung vorgesehen ist, daß dieser Schaltungsanord- b5 nung(ßl)ein Integrierglied (B2) nachgeschultei ist und daß die am Ausgang des Iniegrierglieds gebildete lastabhängige Ausgangsgleichspannung als Korrektursignal der Einkgangsspannungsteilerschaltung (RS, R9) am Referenzeingang des Komparators (Kl) zugeführt ist

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, mit einer Gemischaufbereitungsanlage (Vergaser, elektrische Kraftstoffeinspritzanlage), einem der Sauerstoff sonde nachgeschaltetem Komparator und einem diesem nachgeschalteten Integrator und mit einem Verzögerungsglied am Eingang des Integrators zur A-Verschiebung, welches von der Sondenausgangsspannung bzw. der Komparatorausgangsspannung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltungsanordnung (ßl) zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses vorgegebener Dauer bei jedem Nulldurchgang der Komparator- oder Sondenausgangsspannung vorgesehen ist, daß dieser Schaltungsanordnung (B 1) ein Integrierglied (B 2) nachgeschaltet ist und daß die lastabhängige Ausgangsgleichspannung des Integriergliedes (B i) als Korrektursigna! dem Verzögerungsglied (BS) zur Veränderung seiner Verzögerungszeit zugeführt ist

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (B 1) ein monostabiler Multivibrator (7*1, T2; C2, R2) ist, dessen rechteckförmige Ausgangsimpulsfolge zur Integrierung einem das Integrierglied (B 2) bildenden ÄC-Glieds (C3, R 4) und diesem nachgeschaltet einem als Emitterfolger geschalteten Transistor (T3) zugeführt ist, dessen lastabhängige Ausgangsgleichspannung die Spannung am Verbindungspunkt einer Spannungsteilerschaltung (R 8, /?9) im Referenzspannungskreis des Komparators (K 1) beeinflußt

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die rechteckförmige Ausgangsspannung des den monostabilen Multivibrator ansteuernden Komparators über Dioden (D 1, D 2) die Basen beider Transistoren (Fl, 7*2) eb^c. Multivibrators ansteuert, derart, daß jeder Nulldurchgang der Ausgangsspannung des Komparators einen über eine Diode (D 3) dem Integrierkondensator (C 3) des RC-Glieds (C3, R 4) zugeführten Ausgangsimpuls vorgegebener Dauer erzeugt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur lediglichen Umschaltung der Schwellenspannung am Referenzeingang des Komparators (K 1) zwischen zwei definierten Spannungswerten für geringe Last und hohe Last der Brennkraftmaschine eine Spannungsteilerschaltung (R 10, R 11, R 6') vorgesehen ist, die für die \nsteuerung eines nachgeschalteten Transistors (7"6) eine Schaltwelle bildet, wobei das Ausgangssignal des Transistors (Γ6) über eine bei einem der Schaltzustände dieses Transistors sperrende Diode (D4) auf die Spannungsteilerschaltung (RS, R9) im Referenzspannungskreis des Komparators (K 1) zur Erzeugung der Schwellenspannung gelangt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5 und einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das am Integrierglied (B 2) als Ausgangsgleichspannung abfallende Korrektursignal einem hierdurch im Vollastzustand der Brennkraftmaschine in seinen Sperrzustand schaltenden Schalttransistor (Tx) zugeführt ist, der in Reihe mit einem Widerstand (Rx) einen nicdcrohmigcn Entladiingsweg parallel zum Entladewiderstand (R 2') eines weiteren, das Verzögerungsglied bildenden inonostabilen Multivibrators (BS) geschaltet ist, der mit seinem Ausgangssignal

den nachgeschalteten Integrator (B 4) je nach Richtung des ihn triggernden Ausgangssignals des !Comparators verzögert ansteuert, wobei bei geringer Last der Brennkraftmaschine der weitere monostabiie Multivibrator (B 5) das den Integrator (S 4) ansteuernde Ausgangssignal des !Comparators praktisch unverzögert und bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine um einen zur Vollastanreicherung geeigneten Zeitraum (t=R2CY) verzögert weitergibt