DE2705226A1

DE2705226A1 - Emissionssteuervorrichtung fuer einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2705226A1
Application number: DE19772705226
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aono; Masaharu Asano; Mituhiko Ezoe; Takeshi Fujishiro; Akio Hosaka; Nobuzi Manaka
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1976-02-09
Filing date: 1977-02-08
Publication date: 1977-08-25
Also published as: DE2705226C2; JPS5297027A; US4142482A; JPS573817B2

Description

Emissionssteuervorrichtung .für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine mit geschlossener Schleife arbeitende Emissionssteuorvorrichtung Tür Verbrennungsmotoren und insbesondere auf eine solche Vorrichtung, bei der die Konzentration der Abgaszusammensetzung mit einen Fühler erfaßt wird und mit einem Bezugspegel verglichen wird, der mit der Größe der erfaßten Konzentration änderbar ist, um einen Fehler infolge von Änderungen in der Ausgangsleistung des Fühlers mit der Zeit zu kompensieren.

Bei einer Emissionssteuervorrichtung mit geschlossener Schleife für Verbrennungsmotor wird die Konzentration einer AbgaszuGomaiensetzung mit einem Fühler erfaßt, die als Rückkopplungi'.steuersignal für die Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der dem Verbrennungsmotor zugeführten Mischung benutzt wird. Der Fühler für die AbgasZusammensetzung, wie ein ßauerstoffühler aus Zirkondioxid, erzeugt ein Ausgangsiiii'inal, das beim stöchiometrischan Verfiältnis in der Amplitudo scharf abfällt, wenn die erfaßte Sauerstoffkonzentration ansteigt. Im einzelnen ist das Ausgangssignal des Fühlers hoch für fette Mischungen und niedrig für magere Mischungen.

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TKLCHON (DF.B) 2Sf(IM

TtLIiX <ie.-aea8O

Das Ausgangssi{?nal von dem Fühler wird mit einem Besugspcgel verglichen, der einem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe des stöchiometrisohen Verhältnisses entspricht, um ein Fehlarkompensationssignal zu erzeugen, das die Abweichung der Mischung von dem gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt. Jedoch neigt die Ausgangsleistung des Fühlers dazu, sich mit der Zeit zu ändern, so daß die scharfe Übergangslrennlinie verlorengeht und der Knieteil der Kurve bei einem niedrigeren Spannungspegel als bei einem früheren Benutzungezustand erscheint, wodurch der Bezugspegel nicht langer mit dem stöchioinetrischen Punkt der Mischung zusammenfällt, d.h. im einzelnen, er mit einem Punkt zusammenfällt, der etwas fetter als der gewünschte stöchiometrische Wert ist, und daß für reichere Mischungen als der stöchiometrische Wert der Fühler eine niedrigere Spannung als die abgibt, zu deren Abgabe er ausgelegt ist.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, den Fehler, der sich aus der zeitabhängigen Änderung der Ausgangsleistung eines Fühlers für die Abgaszusammensetzung ergibt, zu kompensieren, um die Menge giftiger Emissionen über einen längeren Zeitraum hinweg so klein wie möglich zu machen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Emissionssteuervorrichtung zu schaffen, bei der die erfaßte Konzentration einer Abgaszusammensetzung mit einem Bezugspegel verglichen wird, der mit dem Ausgangssignal des Fühlers für die Abgaszusammensetzung änderbar ist, so daß in die Differenz zwischen dem Bezugspegel und der erfaßten Konzentration eingegangene Fehler selbstätig kompensiert werden, wenn der Bezugspegel zusammen mit der Änderung der Ausgangsleistung des Fühlers sich ändert.

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Kin weiteres Ziel der Erfindung iut e3, eine; Emissionssteucrvori'ichtung su schaffen» bei der die erfaßte Konzentration der A^gUBSU!', meinen ce "tzuno; benutzt wird., mn zu erfassen , wenn die Mischung an einem Extremwert des Luft-Kraftstoff-Bereiches verharrt und in Abhängigkeit davon die Vorrichtung von einer Steuerung mit geschlossener Schleife auf eine Steuerung nit offener Schleife umgeschaltet wird, um zu verhindern, daß der Motor unter verlängerten extremen Mischungsbedingungen arbeitet.

Nach einem ersten Merkmal der Erfindung wird der änderbare Bezugswert durch eine liittelwertschaltung erhalten, die auf ein die erfaßte Konzentration der Abgaszusammensetzung angebendes Signal anspricht, um eine Ausgangsgröße zu erzeugen, die einen Mittelwert der Größe der erfaßten Konzentration angibt. Um zu verhindern, daß der Bezugspegel weit außerhalb eines steuerbaren Bereichs liegt, wenn die Vorrichtung mit Steuerung bei offener Schleife arbeitet, so daß ein gültiges Signal bei der Wiederaufnahme der Steuerung mit geschlossener Schleife sofort erhalten wird, ist ein Beroichsbegrenzer für die Hittelwertschaltung vorgesehen, damit der Bezugspegel zwischen oberen und unteren eingestellten Pegeln sich, ändern kann.

Nach einem zweiten Merkmal der Erfindung wird der änderbare Bezugsweit mit Hilfe eines Spitzendetektors erfaßt, der so. geschaltet ist, daß er das die erfaßte Konzentration der jeweiligen Zusammensetzung angebende Signal erhält und der mit einem Spannungsteiler verbunden ist. Der Spitzendetektor erfaßt einen Spitzenwert des Eingangssignals und hält den erfaßten Pegel in einem Kondensator fest, dessen Ausgangssignal durch den Spannungsteiler geteilt wird. Eine die untere Grenze einstellende Schaltung ist vorgesehen j um zu verhindern, daß der Bezugspegel kleiner wird als der bestimmte untere eingestellte Pegel.

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Nach einem bevorzugten Gedanken der Erfindung ist eine Emissionssteuervorrichtung für Verbrennungsmotor mit* einem Fühler zum Erfassen der Konzentration einer bestimmten Abgas zusammensetzung in den Einissionen des Motors versehen. Ein die Abweichung des Mischungsverhältnisses von einem gesteuerten Punkt angebendes Signal wird durch Vergleich dos Ausgangssignals von dem Fühler mit einem Bezugspegel erzeugt, wobei dieses Signal in seiner Amplitude nach Maßgabe einer bestimmten Steuerkennlinie modifiziert und zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnisses an dem gewünschten Steuerpunkt benutzt wird. Die sich ändernde Größe der erfaßten Konzentration wird in ein Signal mit sich langsam ändernder Größe geglättet, das zur Steuerung des Bezugspegels benutzt wird, so daß der in das die Abweichung angebende Signal eingeleitete Fehler infolge einer zeitabhängigen Änderung der Ausgangsleistung des Fühlers für die Abgaszusammensetzung selbstätig kompensiert wird. Ein Pegelfühler ist vorgesehen, um zu erfassen, wann der Bezugspegel ein Ende des Steuerbereiches erreicht, um die Arbeitsweise des Motors von einer mit geschlossener Schleife in eine mit offener Schleife zu ändern.

Diese und weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei einzelne Teile als Funktionsblöcke dargestellt sind,

Fig. 2 eine Abwandlung der Fig. 1,

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Fig. 3 eine weitere Abwandlung der Fig. 1 und Fig. M eine Abwandlung dor Fig. 3·

Eine EmissioncsteuervrorrichtuNg der Fig. 1 für Verbrennungsmotoren weist einen Fühler für eine; Abgaszuoaimaensetzung, wie einen Säuerst of fühler 10, auf, der in der Leitung der Abgasündösioöon von dem Verbrennungsmotor 11 angeordnet ist, um die Konzentration verbliebenen Sauerstoffs in den Emissionen zu erfassen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das am stöchiometrischen Punkt der verbrennbaren Mischung eine Amplitudenänderungskonnliaie hat. Im einzelnen nimmt das Ausgangssignal des Sauerstoff ülilers 10 hohe oder niedrige Spannungspegel in Abhängigkeit davon an, ob die Mischung fetter oder magerer als die stöchiometrische Mischung ist. Das Ausgangssignal des Fühlers 10 wird durch eine Schaltung modifiziert, die durch eine Fehlerangabeschaltung 12 und eine Proportional-Integratl-(PI)-Steuereinheit 13 gebildet ist, und das an eine Luft-Kraftstoff-Mischungs- und Proportionierungseinriohtung 1^zl- konventioneller Bauart zurückgeführt wird, die eine Luft-Kraftstoff-Mischung, die durch das modifizierte Signal proportioniert ist, an die Zylinder des Motors gibt, wodurch eine durch Rückkopplung gesteuerte Schleife geschlossen wird.

Bei Betrachtung der Fig. 1 im einzelnen weist die Fehlerangabeoder Detektorschaltung 12 einen Gleichspannungs-Pufferverstärker 20 auf, der durch einen Operationsverstärker gebildet ist, der ein verstärktes, die Konzentration angebendes Signal an den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 21 in Differenzverstärker-Bauart und auch an eine Steuerschaltung 16 für das Unwirksamschalten über eine Leitung 1? gibt. Mit dem Ausgang des Verstärkers 20 ist außerdem eine Mittelwertschaltung verbunden, die durch einen Widerstand R1 und einen

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Kondensator C1 gebildet ist. die als Reihenschaltung mit Erde verbunden sind, die ein Bezugüeingangssignal für den invertierenden Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 21 bildet. Der Wert der Zeitkonstante des Widerstandes R1 und des Kondensators C1 wird so gewählt, daß die Spannung über dem Kondensator 01 einen Mittelwert der erfaßten Sauerstoffkonzentration angibt. An einen Schaltpunkt ρ zwischen dem Widerstand R1 und dem Kondensator C1 ist eine Einrichtung zum Einstellen eines Bereichs von oberen und unteren ßpanirongspegcln geschaltet, innerhalb dem die Bezugsspannung zu 'begrenzen ist. Ein von in Reihe geschalteten Widerständen R4- und R5 gebildeter Spannungsteiler stellt die obere Grenzspannung V^ an dem Verbindungspunkt zwischen ihnen ein, der seinerseits mit einer Diode D1 verbunden ist, deren Polarität so gewählt ist, daß sie in Durchlaßrichtung einen Strom von dem Verbindungspunkt ρ hindurchläßt. Ein weiterer, von in Reihe geschalteten Widerständen R6 und R7 gebildeter Spannungsteiler ist vorgesehen, um die untere Grenzspannung V-^ am Verbindungspunkt zwischen ihnen einzustellen, der wiederum mit einer Diode D2 verbunden ist, deren Polarität so gewählt ist, daß sie in Durchlaßrichtung eine Stromzuführung von dem Schaltpunkt zwischen den Widerständen R6 und R7 an den Verbindungspunkt ρ zuläßt.

Die obere Grenzspannung V^ .ist auf z.B. 3/4· der Spitzenamplitude des Ausgangssignals des Verstärkers 20 und die untere Grenzspannung V^ ist auf 1/4 der Spitzenamplitude des gleichen Ausgangssignals gewählt.

Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 21 gibt auf diese Weise die Differenz zwischen dem augenblicklichen Wert der erfaßten Sauerstoffkonzentration und einem Kittelwert von dieser an, der sich innerhalb eines bestimmten Bereichs ändert. Da die Ausgangsleistung des Sauerstoffühlers 10 durch den

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Spit^.crv.y.rt ::,·:· λ:ή s ./!usga^csf;:: fjrj.l'.r, gegeben ist, ändert sieh die iibrr ο cn i'c^oouxxtor (!1 urn frag to Hittelwerl'spajmung irrit do·! eich i.:iclcirMiiViη .Cpitiocr^.j^rt den Verstärkers 20, so daß die ΒΘ7,υ.βί3ε-ρ;α_;:;.ιη;; cc:; liittelv.'evi,u sich ändert, wenn der .!''üYler 10 seine Aw;. ,^u^.:^! cj stung nil dor Zoit ändert. Hie Wii-kv.ng der Einriebcurj: /υ..ν Be.reichobogrenzung soll die Spannung an d.cm Yerbinuu^n-r'"-"-''' P 3¹³-i" eir.i.en fconstauten V/ert v«wingen, ma zu vcirliiiidorn, daß die Be2uc;.;r.:pcinrj'.ing zu hoch, oder au niedrig vj.ird, so do B die Spannung über d»v-n Kondensator C1 als ein Bezu[;3pe^c-'l le.iclit erhältlich 1st, sobald die Vorrichtimg j.lii'c Arbeitsweise mit geschlossener Schleife viiecier aufnirmt", nac.lidew sie in einer Arbeitsweise lait offener Schleife betrieben wurde, uie dieses anschließend beschrieben ist.

In Verbij'du.ris riit der Pi-oportional-Integral-Steuerung 15 ist zu erkennen, daß die proportionale Steuerung durch einen einzigen Voider nt and K3 in Reihe mit einem Ruhekontaktschalter S2 bewixict viird, der mit dem Ausgang des Differenz Verstärkers 21 verbunden ist, wählend die Integralsteuerung durch einen Operationsverstärker 23 erreicht wird, dessen invertierender Eingang über einen integrierenden Widerstand R2 mit dem Ausgang des Differenzverstärkers 21 und außerdem mit seinem Eingang über einen integrierenden Kondensator C2 vc3ⁿbunden ist. Ein Arbeitskontaktschalter S1 ist dem Kondensator C2 parallelgeschaltet. Die Kontaktschalter S1 und S2 werden beide gleichzeitig von einem Relais betätigt, das später beschrieben wird, um die Proportional- und Integral-Steuerfunktionen gleichzeitig unwirksam zu schalten. Das Ausgangssignal von der Integralsteuerung 23 ist mit Hilfe eines Inverters 24 in seiner Polarität invertiert, um die Phasenbezichung gegenüber dem Proportional-Steuersignal zu korrigieren, das über einen Widerstand R3 zugeführt und an dem invertierenden Eingang eines Summierverstärkers 25 mit dem in seiner Polarität invertierten Integral-Steuersignal vom Verstärker 24 zusammentrifft. Beide Steuer-

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schal bun gen v/erden in der Surajiiierr.e haltung 25 addiert ur.d darm an die Luft-Kraftstoff-ilisehungs- und Proportionierungseinrichtung V-: gegeben.

Die Steuerschaltung 16 jv.m UnKirlr.^jJsohalten weist eine Hitte1-wertrj.chaltuiig auf, die ein Signal von dem Ann gang des Verstärkers 20 des i'chlerdtitektcrs 12 erhält und durch einen Widerstand R8 und einen Kondensator Gy gebildet ist, die in Reihe miteinander mit Erde verbunden sind. Der Verbindungspunkt q zwischen dem Widerstand K8 und dem Kondensator CJ ist jüit dem invertierenden Eingang eines Vergleichers 26 zum Vergleichen mit einer Spannung verbunden, die im wesentlichen gleich der unteren Grenzspannung V-^ iot und außerdem mit den nichtinvertierenden Eingang eines Vergleichers 27 zum Vergleichen mit einer Spannung verbunden, die is wesentlichen gleich der oberen Grenzspannung Vy ist. Die Vergleicher 26 und 27 bilden untere und obere Pegeldetektoren, um einen Transistor Q1 immer dann leitend zu schalten, wenn die Spannimg an dem Verbindungspunkt q entvjeder den oberen oder unteren Spannungspegel Vq und V-^ erreicht. Das Leitendwerden des Transistors QI sperrt einen Transistor Q2, wodurch das Relais S erregt wird. Das Relais S hat die zuvor beschriebenen Schaltkontakte S1 und S2. Erreicht der Durchschnittswert der erfaßten Sauerstoffkonzentration den oberen oder unteren Spannungcpegel, so wird das Relais betätigt, um die Schaltung der Proportionalsteuerung zu öffnen, während der Kondensator C2 kurzgeschlossen wird. Unter diesen Bedingungen werden beide Steuerfunktionen unwirksam geschaltet und die Luft-Kraftstoff-Mi schungs einrichtung 14- arbeitet mit einer offenen Schleifensteuerung, wodurch die Luft-Kraftstoff-Mischeinrichtung 14 in einer V/eise arbeitet, die mit der eines herkömmlichen Vergasers oder einer Kraftstoffeinspritzung identisch ist.

Infolge der Filterwirkung des Widerstandes R8 und des Kondensators C3 wird die am Ausgang des Verstärkers 20 erscheinende

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pulsierende Spamrang kurzer Dauer absorbiert oder ausgefiltevt, so daß die Dote]:'; ο reu P6 und 27 beide nur denn angesteuert werden, v»erm das Aunga/igsr ignal de ,ι·: Ve-rstärkeirs 20 auf einem der hohen und niedrigun Cpannimg^f:pogol··! über eine so lange Zeitdauer bleibt, daß der Hotor iO uit einet· extrem fetten oder mageren Geraisch versorgt wird, was im Einblick auf die auftretende Luftverschmutzung unerwünscht ist.

Da die Arbeitsleistung des Sauerstoff äli.lers 10 sich mit der Zeit ändert, so daß seine Ausgang^/pj.tzenspaimunp; gegenüber dem Sollwert abnimmt, vermindert sich die an den Vu cbindungspunkt ρ erzeugte Spannung langsam proportional zu der Änderung der Arbeitsleistung des Fühlers 10. Der Fehlerdetektor 12 ist daher lüit einer selbstkonperjsierendon Funktion für den durch die Verschlechterung der Arbeitsleistung des FUhIeI^-1S auftretenden Fehler ausgestattet und das Ausgangssigual von dem Fehlerdetektor 12 gibt daher die Abweichung der erfaßten Sauerstoffkonzentration von der fehlerkompexjsierten Besugsspannung au.

Während der Zeitdauer, während die Vorrichtung in der zuvor ■ beschriebenen Weise mit offener Schleifens Neuerung arbeitet, wird die Spannung am Verbindungspunkt ρ auf einen der höheren und niedrigeren Spannungspegel V-. und V_T gezwungen, so daß der Kondensator 01 daran gehindert wird, sich zu überladen oder zu gering zu laden. Infolge dxeser Klammerwirkung kann die Spannung an dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 21 unmittelbar als eine Bezugsspannung benutzt werden, sobald die geschlossene Schleifen steuerung wieder aufgenommen wird, wenn die Mittelwertspannung am Punkt q innerhalb des bestimmten Steuerbereichs gelangt.

In Fig. 2 ist eine Abwandlung der Fig. 1 gezeigt, bei der an stelle der Verbindung des Ausgangs des Gleichspannungsverstärkers 20 mit den RC-Filterschaltungen R1, C1 und R8, CJ dieser Ausgang mit Dioden DJ und D4- verbunden ist, deren Polaritäten

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so gewählt' si.od, daß ihre Durchlaßrichtung eixien Stror.fluß auj'i Laden von Kondensatoren C4- und Gf3 zuläßt, die jeweils mit den Dioden DJ und D'i und Erde verbunden sind.

Der Verbindungspunkt zwischen der Diode DJ und dem Kondensator CA- ist über in Serie geschaltete Widerstände R°> und EiO mit Erde verbunden, deren Verbindungspunkt mit dem invertierenden Eingang dos Differenzvorstarkers 21 und außerdem mit der Diode D2 der Einstellschaltung für den niedrigen Spannungopegel verbunden ist. In gleicher Weise ist der Verbindungspixnkt zwischen der Diode D4 und dem Kondensator C5 seinerseits mit Erde über in Reihe geschaltete Widerstände R11 und R12 verbunden, deren Verbindungspunkt mit den invertierenden und nichtinvertierenden Eingängen von Pegeldetektoren 26 und 27 jeweils \^rerbunden ist.

Bei dieser Anordnung werden die Kondensatoren C4- und C^ solange aufgeladen, wie das Potential an dem Ausgang des Pufferverstärker 20 größer als die Spannung über den Kondensatoren C4- und C^ ist, und die Spannung über den Kondensatoren C4- und C5 bleibt im wesentlichen dort, wo sie war, nachdem das Potential an den Ausgang des Verstärkers 20 unter die Spannung über den Kondensatoren C4 und Q5 fällt, so daß die Kondensatoren C4 und C5 den vorangegangenen Spitzenwert des Ausgangssignals von dem Verstärker 20 speichern. Widerstände P.9 und R10 haben gleiche Widerstandswerte, sp daß sie eine Spannung von der halben Größe der Spannung über dem Kondensator C4 an ihrem Verbindungspunkt als ein Bezugseingangssignal für den invertierenden Eingang c:ezeugen. In gleicher Weise haben Widerstände R11 und R12 gleiche Widerstandswerte, um eine Spannung der halben Größe der Spannung über dem Kondensator C5 für die Eingänge der Pegsldetektoren 26 und 27 ΕΠ erzeugen. Diese Schaltungsanordnung ei-möglicht das Fortlassen der Einstellschaltung für die obere Grensspannung, wie sie in Fig.1 gezeigt ist, da die Bezugsspannung die Eälfte des Spitzenwerts des Ausgangssignals des Verstärkers 20 angibt.

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Eine veitore Abwandlung der Fig. 1 ist in Fig. 3 gezeigt, in der anstelle der Verbindung des Ausgangs des Verstärkers 20 mit ö.o'.r Steuerschaltung 16 zum Unwirksamschalten dei* Ausgang des Differenzverstärker,3 21 mit der Steuerschaltung 16 zum UnwirkEamschalten verbunden ist. Ein Verbindungspuiikt k zwischen einen: Widerstand R13 und einem Kondensator CG ist wit den Fegcldetektoren 26 und 27 verbunden, so daß seine Spannung mit einem niedrigen Einstellpegel V-^₁ und einem oberen Einsteilpegcl V^, verglichen werden kann. Bei dieser Abwandlung wird daher das den Fehler angebende Signal von dem Differenzverstärker 21 durch die EC-Filterschaltung R13» C6 gemittelt.

Während des Betriebs erzeugt das Vorliegen einer reichen Mischung über eine merkbare Zeitdauer hinweg ein Ausgangssignal hohen Pegels von dem Verstärker 20 und der Punkt ρ liegt im wesentlichen auf dein Potential des oberen Einstellpegels Vy, so daß die Abweichung oder das den Fehler angebende Signal von dem Differenzverstärker 21 auf einem hohen Spannungspegel liegt, wodurch der Punkt k auf einen hohen Spannungspegel angehoben wird. Erreicht das Potential am Punkt k die Bezugsspannung V^', so wird der Pegeldetektor 27 in seinen ein Ausgangssignal hohen Pegels führenden Schaltzustand gesteuert, was eventuell die Steuerung mit geschlossener Schleife in der zuvor beschriebenen Weise unwirksam macht. Andererseits wird das Vorliegen einer mageren Mischung über eine merkbare Zeitdauer das Potential an dem Punkt ρ auf den niedrigen Einstellpegel V^ erniedrigen und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 21 bleibt niedrig. Die Spannung am Punkt q erniedrigt sich daher und bei Erreichen des niedrigen Schwellwertpegels V^¹ wird der Detektor 26 in seinen Schaltzustand mit hohem Ausgangssignal umgeschaltet, um die Steuerung mit geschlossener Schleife unwirksam zu machen.

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Eine Abwandlung- der Fig. 3 ist in Fig· ^ gezeigt, bei der die Jiittelvjertschaltung R13₅ CG durch zwei Hittelwertschaltungen ersetzt ist. Eine diener Schaltungen ist ans awoi parallelen Widcrstandsscha]tungen gebildet» die jeweils eine Diode D5 und einen Widerstand R14- in Reihe und einen Wider-stand RI5 aufweisen. Ein Kondensator CJ ist zwischen den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 26 und Erde geschaltet. Der Widerstand RI5 hat einen Widerstandswert, der gleich oder größer als der des Widerstandes E14· ist, und die Diode DJ? ist so gepolt, daß ein Strom den Kondensator C7 schnell aufladen kann, während der Entladestrom des Kondensators C7 über den Widerstand RI5 ßit einer niedrigeren Geschwindigkeit fließt. Die andere Mittetertschaltung ist aus zwei Parallelschaltungen gebildet, die jeweils eine Diode D6 und einen Widerstand R16 in Reihe und einen Widerstand RI7 aufweisen. Ein Kondensator C8 ist zwischen den nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 27 und Erde geschaltet. Der Widerstand R17 hat einen gleichen oder größeren Widei'standswert als der Widerstandswert R16 und die Diode D6 ist so geschaltet, daß der Entladestrom des Kondensators C8 mit einer größeren Geschwindigkeit durchgelassen wird, als dieser über den Widerstand RI7 aufgeladen wird.

Wird angenommen, daß der Sauerstoffühler 10 unter niedrigen Temperaturbedingungen arbeitet, wie dieses beim Start des Motors der Fall ist, bleibt das den Fehler angebende Signal vom Differenzverstärker 21 auf dem niedrigen Spannungspegel und die geschlossene Schleifensteuerung wird unwirksam geschaltet. Ist der Motor warm gelaufen, so daß das Ausgangssignal des Verstärkers 20 über den unteren Einstellpegel ^V _L ansteigt und das den Fehler angebende Signal vom Differenzverstärker 21 auf einen hohen Spannungspegel ansteigt.

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Infolge der kl ei mn.· or: Ladozeitkonstonten Gegenüber der Eutj-ade/iCitLuiiutantrii! vircl der Ι-ηικΙcnsn tor C7 über die Diodo D und den Widorr.- land R1^/!- sofort aufgeladen. Auf die ce Weise springt die Spannung über den Kondensator C7 auf einon hohen Spannungnpegel, um don Transistor Q1 beim warmgelaufenen Zustand dec Motors su sperren, -xu. ihn dann mit einer geschlossenen Schleifen.steuerung i:u betreiben. Es ist zu erkennen, daß die Vorrichtung in Fig. ¹V eine schnelle Ansprechzeit bei der Wiederaufnahm der ^eschic,srsenen Schleifensteue— rung hat, sobald die äußeren I'Gdingungen garantiert sind.

Andererseits vird angcnomüiun daß die Vorrichtung mit offener Schlei fernsteuerung betrieben wird, da über längere Zeit ein fettes Gemisch zugeführt v/ird. Unter diesen Bedingungen gibt der Differenzverstärker 21 ein Ausgungscignal hoher Spannung ab, das den Kondensator 08 auflädt, um ein Ausgangssignal hohen Pegels von dem Detektor 27 zu erhalten.

Wenn die Bedingung der fetten Mischung beendet ist, so daß das Ausgangssignal des Differenzverstärker:; 21 unter den oberen Einstellpegel V^' fällt, so wird der Kondensator G8 augenblicklich über die Widerstände R16,R17 und die Diode D6 entladen, so daß der obere Detektor 27 augenblicklich abgeschaltet wird, um die Betriebsweise mit geschlossener Steuerschleife wieder aufzunehmen. Eine schnelle Ansprechcharakteristik ist daher a\ich für eine Umschaltung dor Vorrichtung von der offenen zu der geschlossenen Schleifen steuerung vorgesehen, wenn dei· Zustand einer längeren fetten Mischung beendet ist.

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ι "·. Leerseite

Claims

P a L" e η ΐ a η s ρ r ü c h s

1. jE'air-^c5ii'>i).:;stcuervc>.i.TJohi.'mig für einen Verbrennar3s;;r>!;cr

.fc oiner LuΓi;«Arait;;tOi'f-rIischi<ngs- und Ρι^>ϋροχ·τΐο.ηχοχ·'.η·.£₎·£;~- einrichtung, g c k e η η ·δ ο i c h η e t durch eijuftn Fühlor (10) fiix· die Ab£:icsuiXUjnx:-:H>&tzu:n£; «um Erzeugen eines die Konzentration der AbgaüiuiSiunmensetKurig der Emissionen der? tfotors (11) angebenden ersten Signals, durch eine erete Eint-iclituus (R1, R4, RS₁ R6, R7, Di, D2, Cn; DJ, C4, R9, zum Erzeugen eine.s zweiten Signals, dar. im wesentlichen einen Mittelwert des ersten Signals an^ibl;, durch einen Di.ffcrenz'ye.x'Gwärko.v (21) mit einem auf das erste Signal ansprechenden Eingang und einem auf das zweite Signal ansprechenden Eingang zum Erzeugen ein-.\T oie Differenz zwischen dem ersten und zweiten Signal angebenden dritten Signals, durch eine mit dem Ausgang des Differanaverstärkers (21) verbundene zweite Einrichtung (13) 7,\va Modifizieren der Größe des dritten Signals nach Maßgabe einer bestimmten Stcuerkennl.inie zur Anwendung bei der LuXt-Kraftstoff-Proportionicrungseinriohtung (14·)» durch eine dritbe Einrichtung (16) zum Erfassen, wann die festgestellte Konzentration der Abgaszussmmennetzunß einen bestimmten Schwellv;ert erreicht.,und durch eine vierte? Einrichtung (Q1, Q2, S) zum Unwirksamschalten der zweiten Einrichtung, wenn der Schwellwert erreicht ist.

2. Eüiis β ions steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung (R1, m ... R10) eine RC-FiItorschaltung (R₁, O₁) aufweist, die zwischen den Fühler (10) und den zweiten Eingang des Differenzverstärkers (21) geschaltet ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das iia wesentlichen einen Mittelwert der Größe der erfaßten Konzentration der Abgaszusaiioieusetzung angibt.

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3- Ei-jii'.i.iionrjGtom-jrvorrichti¹!'':;,¹ nach Anspruch ?_tdadurch ge kennzeichnet , daß die er.'U.o Einrichtung (M,,, R, R^₀) cine Schal tv/jg (R_/( , E₁-, R^. Ev,, D^, E,,) r;v>m Eegj.-;-:;.\;:on der Spannung über dom Kcnf'c\:i^i\!^:r ('",O irn.-erhnlb eines bestimmten Bcr-eichf; auf \.*c:u;.t.

4-. Eiiiissionssteuervorrichlur.g iiacji Ai^prue!·. 5, dadurch, gekennzeichnet , dcIj die Schaltung (F^ ,.. D2) eine erste Diode (ΰ^) , die den Korider,r.ator (C.) mit einer ersten Spannun^rqi.ielle (K_z. , E^) verbindet, die; r:ur: .Festlegen einer oberen Grenze gevälili; int, vobei die Polarität dor Diode (D1) so gev.Llhlt ist, daß ihre Iij.rchlaßrichtung die Entladung des Kondensators (C^) :ral^:lßt, v/onn die Spannung über dienen die obere Grenae ubexachr-eitet, und eine zv/eite Diode (Dp) aufv.'ei.st, die den Kondensator (G^) mit einer zweiten Spannungnquelle (^r₅ Ry) vorbindet, die zur Per»tlegung einer unteren Grenze gewählt ist, wobei die Polarität der zweiten Diode (D^) so gev;füllt ist, daß ihre Durchlaßrichtung das Laden des Kondensators (C.*) zuläßt, wenn die Spannung über diesem unter die untere Grenze fällt.

5· Emisfiionssteuervorrichtixug nach einem der .Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gleichspannungs-Puff erverstärker (20) swi.schen den Fühler (10) und die RC-Filterschaltung (R^,C^) geschaltet ist.

6. Emissionssteuervorricutuug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet" , daß eine zweite RC-Filterschaltung (Rg₁C₇) so geschaltet ist, daß sie ein die erfaßte Konzentration der Abgaszusammensetzung angebendes Signal erhält, um der dritten Einrichtung (16) ein Ausgangssignal zuzuführen, das im wesentlichen einen Mittelwert der Größe des ihr zugeführten Eingangssignals angibt.

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7. J3?r.:j r.;nio)i3steuex-vorriclituns nach ^opruch 6, dadurch

g e k e 11 χι ζ e χ c h η c t , doß die dritte Einrichtung (1G) einer ersten Vergleicher (26) zuia. Vergleichen des Ausgangs signals dor zweiten RC-Eilterschaltung (I?^,V-? mit einem ersten Bezugswert, υ η festzu stelle/:, ob da« Atiogangssignol unter dom Bezugsvert liegt und eiuou sweiten Yer^leicfcer ('?? zuia Vergleichen döü Auagangs.sic^als dor zweiten RC-Filter-· sclialtung (Rg,C^) mit einem zv.'oiten Bezugswert aufweist. Ui? .festzustellen, ob das Aus gangs signal oberhalb des zw-A/ccn Be zugavis r I; t. 1 i e gt.

8, Hiais G inn qü teuer ν or richtung jjach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die erste Einrichtung (R^,R^ R^q) eine Schaltung (D-,,C^) zum Erfassen eines >Spitzenv;ertes der erfaßton Konzentration der AbgasZusammensetsung und zum Festhalten des erfaßten Spitzenwertes sowie einen Spannungsteiler (Rq,R.q) aufweist, der zwischen die Schaltung (D₇,0^) und den zweiten Eingang des Differensverstärkers (21) geschaltet ist.

9. Emissionssteuervorrichtung nach Anspruch. 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltung (B^,C_/+) einen Kondensator (C_z ) und eine Diode (D-,) auf v/eist, die mit deu Fühler (10) verbunden und deren Polarität derart gewählt ist, daß in ihrer Durchlaßrichtung das Ausgangssignal des Fühlers (10) den Kondensator (C^) auflädt, wobei der Spannungsteiler (Rq,R^q) übei"· den Kondensator (G^) geschaltet ist.

10. Emissionssteuervorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine weitere Schaltung (Pp,R,-, zum Verhindern, daß die Größo des Eingangssignals für den zwei ten Eingang des Differenzverstärkers (21) geringer ist als ein bestimmter S_chwellwertpegel.

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11. Emissionssteuervorrichlung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine dritte Schaltung (D₄₁C₁-) aum Erfassen eines Spitzenwerte? der erfaßten Konzentration der* Ab gas zusamme η se tiling und zum Festhalten des erfaßton Spitzenwertes und durch einen zweiten Spannungsteiler (R₁₁₁R₁₂) der zwischen die dritte Schaltung (P₄₁C₅) und die dritte Einrichtung (1G) geschaltet ist, wenn die erfaßte Konzentration der Abgaszucainoensetzmig einen bestimmten Schwellvcrtpegel erreicht.

12. Emissionssteuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite RC-Filterschaltung (R₁^₁C₆) zwischen den Ausgang des Differenzverstärkers (21) und die dritte Einrichtung (16) geschaltet ist, um ein Aus gang ε .signal zu erzeugen, das im wesentlichen einen Mittelwert der Größe des Ausgangssignals des Differenzverstärkers (21) angibt.

13. Emissionssteuervorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung (16) einen ersten Vergleicher (26) zum Vergleichen des Ausgangssignals der zweiten Mittelwertschaltung (R₁₇₁Cg) mit einem ersten Bezugswert, um zu bestimmen, ob das Ausgangssignal unter dem Bezugswert liegt und einen zweiten Vergleicher (27) zum Vergleichen des Ausgangssignals der zweiten Hittelwertschaltung (R.^,C^) mit einem zweiten Bezugswert aufweist, um zu bestimmen, ob das Ausgangssignal oberhalb des zweiten Bezugswertes liegt.

14. Emissionssteuervorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zweite und eine dritte RC-FiItorschaltung (D₅₁R₁₄, R₁₅₁C₇; D₆₁R₁₆₁R₁₇₁Cg)₁ wobei die zweite RC-FiI te rs chaltung (D₅₁-R₁₄₁R₁₅₁C₇) einen ersten Kondensator (C₇) einen ersten Widerstand (R₁₄) und eine

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Diode (Dc), die in Reihe mit dem Ausgang des Differenr/vcrstärkers (21) geschaltet sind, wobei die Polarität der Diode (D₁-) so gewählt ist, daß ihre Durchlaßrichtung e.luo Aufladung des ersten Kondensators (C„) über den ersten Widerstand O^/j.) zuläßt, und einen zweiten Widerstand (R-15) aufweist, der der Reihenschaltung aus dem ersten Widerstand (R/i;·) und der ersten Diode (D_r) parallelgeschaltet ist, damit der erste Kondensator (Cr₇) sich durch diesen mit einer geringeren Geschwindigkeit entladen kann als mit der er sich aufladen kann.jUnd die dritte Ilittelwertschaltung (Dg, R. ,-,R,.. ^, Cg) einen aweiten Kondensator (Cq), einen dritten Widerstand (R-ig) und eine zweite Diode (Dg), die in Reihe mit dem Ausgang des Differenzverstärkers (21) mit einer solchen Polarität geschaltet ist, daß ihre Durchlaßrichtung eine Entladung des zweiten Kondensators (Cg) durch den dritten Widerstand (¹W) zuläßt und einen vierten Widerstand (R^r₇) aufweist, der dem dritten Widerstand (^ß*g) und der zweiten Diode (Dg) parallelgeschaltet ist, um den zweiten Kondensator (C„) mit einer niedrigeren Geschwindigkeit aufzuladen, als mit der er entladen wird.

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