DE2705227A1 - Elektronische luft-kraftstoff-verhaeltnis-steuervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine elektronische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung mit geschlossener Schleife für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf eine Verbesserung bei einer solchen Steuervorrichtung zum optimalen Steuern einer Luft-Kraftstoff-Mischung, die an den Verbrennungsmotor gegeben wird, durch Begrenzen der Größe eines Bezugssignals innerhalb eines bestimmten Bereichs, wobei das Bezugssignal mit einer Ausgangsspannung eines Fühlers für die Abgase in einem Differenzsignalgenerator verglichen wird.

Verschiedene Vorrichtungen wurden vorgeschlagen, um eine optimale Luft-Kraftstoff-Mischung an einen Verbrennungsmotor in Übereinstimmung mit der Betriebsart des Motors zu geben, wobei eine Vorrichtung das Konzept einer elektronischen geschlossenen Schleifensteuerung auf der Grundlage einer erfassten Konzentration eines Bestandteils in den Abgasen des Motors benutzt.

Bei der herkömmlichen Vorrichtung ist ein Fühler für die Abgase, wie ein Sauerstoffanalysierer, in einer Abgasleitung angeordnet, um einen Bestandteil der Abgase eines Verbrennungsmotors zu erfassen und ein den erfassten Bestandteil angebendes elektrisches Signal zu erzeugen. Ein Differenzsignalgenerator ist mit dem Fühler verbunden, um ein eine Differenz zwischen dem Signal des Fühlers und einem Bezugssignal angebendes elektrisches Signal zu erzeugen. Das Bezugssignal wird zuvor unter Beachtung z.B. eines optimalen Verhältnisses einer Luft-Kraftstoff-Mischung für den Verbrennungsmotor für den größtmöglichen Wirkungsgrad sowohl des Motors als auch einer Abgasaufbereitungsanlage bestimmt. Eine sogenannte Proportional-Integral(P-I) Steuerung ist mit dem Differenzsignalgenerator verbunden, um dessen Signal aufzunehmen. Ein Impulsgenerator ist mit der P-I-Steuerung verbunden, um von diesem ein Signal zu erhalten und auf dessen Grundlage eine Impulsfolge zu erzeugen, die an eine Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung, wie elektromagnetische Ventile, zu geben, um eine Luft-Kraftstoff-Mischung mit einem optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis an den Motor zu geben.

Bei der zuvor beschriebenen Steuervorrichtung hat sich das Problem ergeben, dass der Fühler für die Abgase ein Signal erzeugt, dessen Größe in unerwünschter Weise mit einer Änderung der Umgebungstemperatur sich ändert und mit der Betriebszeit seinen Wirkungsgrad vermindert. Diese Änderung der Größe macht eine genaue Steuerung des Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verhältnis schwierig. Um diesen Nachteil zu vermeiden wurde bei der herkömmlichen Steuervorrichtung die Größe des Bezugssignals in Abhängigkeit von einer Änderung eines Mittelwertes der Größe des Signals von dem Fühler für die Abgase geändert.

Trotz dieser Verbesserung hat sich jedoch ein weiteres Problem herausgestellt. Dieses rührt daher, dass, wenn z.B. das Ausgangssignal des Fühlers für die Abgase infolge verschiedener Wirkungen um ein erhebliches Maß abfällt oder ansteigt, dadurch auch die Größe des Bezugssignals erheblich abfällt oder ansteigt. Das Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verhältnis kann daher während einer bestimmten Zeitdauer nicht genau gesteuert werden, da die Übergangszeit in einer den Mittelwert bestimmenden Schaltung nicht vernachlässigt werden kann. Diese der bisherigen Steuervorrichtung anhaftenden Nachteile werden im einzelnen in Verbindung mit der Fig. 2 noch näher erläutert.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine verbesserte elektronische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung mit geschlossener Schleife zu schaffen, um die zuvor beschriebenen Nachteile, die den herkömmlichen Steuervorrichtungen anhaften, zu beseitigen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine verbesserte elektronische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung zu schaffen, die einen Begrenzer zum Begrenzen der Größe eines Bezugssignals innerhalb eines bestimmten Bereichs aufweist.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung ändert sich eine Bezugsspannung, die mit einer Ausgangsspannung eines Fühlers für die Abgase in einem Differenzsignalgenerator einer elektronischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung verglichen wird, in Abhängigkeit von einem Mittelwert eines Ausgangssignals des Fühlers für die Abgase, der in einer sich von einem Verbrennungsmotor erstreckenden Abgasleitung befindet. Außerdem wird die Größe der Bezugsspannung in einer solchen Weise begrenzt, dass sie innerhalb eines bestimmten Bereiches liegt, oder, mit anderen Worten, die Größe der Bezugsspannung wird mindestens auf einen eines oberen und unteren Grenzwertes dieses Bereiches begrenzt.

Diese und weitere Ziele, Merkmale und viele der erreichten Vorteile der Erfindung sind leicht zu verstehen, wenn die Erfindung anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in

Verbindung mit der Zeichnung erläutert wird, wobei gleiche Teile in jeder der verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 schematisch eine herkömmliche elektronische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung mit geschlossener Schleife zum Regeln des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses einer Luft-Kraftstoff-Mischung, die an einen Verbrennungsmotor gegeben wird,

Fig. 2 ein detailliertes Blockschaltbild einer Baugruppe der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Ausgangsspannung eines Fühlers für die Abgase als Funktion eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses,

Fig. 4 eine erste bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Zuerst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, die schematisch ein Blockschaltbild einer herkömmlichen elektronischen Steuereinrichtung mit geschlossener Schleife zeigt, auf die sich die Erfindung bezieht. Der Zweck der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung ist es, elektronisch das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer Luft-Kraftstoff-Mischung zu steuern, die an einen Verbrennungsmotor 6 über einen mit keinem Bezugszeichen versehenen Vergaser gegeben wird. Ein Abgasfühler 2, wie ein Sauerstoff CO,HC, NO[tief]x oder CO[tief]2-Analysierer ist in einer Abgasleitung 4 angeordnet, um die Konzentration eines Bestandteiles in den Abgasen zu erfassen. Ein elektrisches Signal von dem Abgasfühler 2 wird an eine Steuereinheit 10 gegeben, in der das Signal mit einem Bezugssignal verglichen wird, um ein die Differenz zwischen diesen angebendes Signal zu erzeugen. Die Größe des Bezugssignals wird zuvor unter Berücksichtigung eines optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Luft-Kraftstoff-Mischung bestimmt, die an den Motor 6 gegeben wird, um den Wirkungsgrad eines katalytischen Umformers 8 so groß wie möglich zu machen. Die Steuereinheit 10 erzeugt dann ein Befehlssignal, oder in anderen Worten, eine Folge von Befehlsimpulsen auf der Grundlage des das optimale Luft-Kraftstoff-Verhältnis angebenden Signals. Das Befehlssignal wird benutzt, um zwei elektromagnetische Ventile 14 und 16 zu speisen. Die Steuereinheit 10 wird in Verbindung mit Fig. 2 im einzelnen erläutert.

Das elektromagnetische Ventil 14 ist in einem Luftdurchlaß 18 vorgesehen, der mit einem Ende in einer Luftzuführungskammer 22 endet, um die Größe eines Luftstroms in die Luftzuführungskammer 22 in Abhängigkeit von den Befehlsimpulsen von der Steuereinheit 10 zu steuern. Die Luftzuführungskammer 22 ist mit einer Kraftstoffleitung 26 verbunden, um Luft mit dem von einer Schwimmerkammer 30 abgegebenen Kraftstoff zu vermischen, wonach die Luft-Kraftstoff-Mischung über eine Abgabe- oder Hauptdüse 32 an ein Venturirohr 34 zu geben. Während das andere elektromagnetische Ventil 16 in einem weiteren Luftdurchlaß 20 angeordnet ist, der an seinem einen Ende in einer weiteren Luftzuführungskammer 24 endet, um die Größe eines in die Luftzuführungskammer 24 strömenden Luftstroms in Abhängigkeit von den Befehlsimpulsen der Steuereinheit 10 zu steuern. Die Luftzuführungskammer 24 ist mit der Kraftstoffleitung 26 über eine Kraftstoffabzweigleitung 27 zum Mischen der Luft mit Kraftstoff von der Schwimmerkammer 30 verbunden, wodurch die Luft-Kraftstoff-Mischung an eine Ansaugleitung 33 über eine Verlangsamungsdüse 36 neben einer Drosselklappe 40 gegeben wird. Wie gezeigt, ist der katalytische Umformer 8 in der Abgasleitung 4 stromab von dem Abgasfühler 2 angeordnet. Beispielsweise ist die elektronische Steuervorrichtung mit geschlossener Regelschleife so ausgelegt, dass sie das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Luft-Kraftstoff-Mischung auf etwa den stöchiometrischen Wert einstellt. Dieses rührt daher, dass der katalytische Drei-Weg-Umformer in der Lage ist, gleichzeitig und höchst wirksam Stickoxide (NO[tief]x), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC) nur dann vermindern kann, wenn das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis etwa auf den stöchiometrischen Wert eingestellt ist. Andererseits ergibt sich ohne weiteres, dass, wenn andere katalytische Umformer, wie eine oxydierende oder deoxydierende Bauart, benutzt werden, von Fall zu Fall das Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis so eingestellt wird, dass es sich von dem oben beschriebenen unterscheidet, wie es für eine wirksame Reduktion der giftigen Bestandteile erforderlich ist.

Nachfolgend wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der eine etwas detailliertere Anordnung der Steuereinheit 10 schematisch dargestellt ist. Das Signal von dem Abgasfühler 2 wird an einen Differenzsignalgenerator 42 der Steuereinheit 10 gegeben, wobei diese Schaltung das ankommende Signal mit einem Bezugssignal vergleicht, um ein die Differenz zwischen beiden angebendes Signal zu erzeugen. Das Signal von dem Differenzsignalgenerator oder der Differenzerfassungsschaltung 42 wird dann an zwei Schaltungen gegeben, nämlich eine Proportionalschaltung 44 und eine Integrationsschaltung 46. Die Proportional- und Integrationsschaltungen 44 und 46 sind in bekannter Weise dazu vorgesehen, um sowohl das Ansprechverhalten als auch die Stabilität der Steuervorrichtung zu verbessern. Die Signale von den Schaltungen 44 und 46 werden dann an einen Addierer 48 gegeben, in dem beide Signale addiert werden. Das Signal von dem Addierer 48 wird dann an einen Impulsgenerator 50 gegeben, an den auch ein Zittersignal (dither signal) von einem Zittersignalgenerator 52 gegeben wird. Der Impulsgenerator 50 vergleicht die Signale von dem Addierer 48 und dem Generator 52, wobei er ein auf dem Signal von dem Addierer 48 basierendes Befehlssignal erzeugt. Das Befehlssignal, das in Form von Impulsen vorliegt, wird an die Ventile 14 und 16 gegeben, um damit ihren Durchlaß und ihr Sperren zu steuern.

In den Fig. 1 und 2 ist die Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung mit geschlossener Schleife zusammen mit einem Vergaser erläutert, es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass diese Vorrichtung auch in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritzanlage benutzt werden kann.

Es wird jetzt auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine grafische Darstellung einer Ausgangsspannung eines O[tief]2-Fühlers als eine Funktion eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses beispielsweise zeigt. In Fig. 3 bedeutet ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von 14,8 auf der Abscisse ein stöchiometrisches Verhältnis und eine durchgezogene Linie a bezeichnet eine Ausgangskennlinie, wenn der O[tief]2-Fühler in geeigneter Weise arbeitet, während andererseits eine gestrichelte Linie b eine Ausgangskennlinie bezeichnet, wenn die Funktion des O[tief]2-Fühlers mit der Zeit abnimmt.

Daraus ergibt sich, dass zur Einstellung eines Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von 14,8 bei geeigneter Arbeitsweise des O[tief]2-Fühlers die zuvor erwähnte Bezugsspannung auf 0,5 Volt einzustellen ist. Während in dem Fall, wenn die Funktion des O[tief]2-Fühlers z.B. nach Verstreichen einer bestimmten Zeit nachlässt und die Bezugsspannung auf 0,5 Volt bleibt, das Luft-Kraftstoff-Verhältnis geringer als das stöchiometrische Verhältnis wird, wie dieses durch das Bezugszeichen x angegeben ist, wodurch eine optimale Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses nicht länger aufrechterhalten werden kann.

Der zuvor beschriebene Nachteil, der sich aus der festen Bezugsspannung ergibt, ergibt sich auch bei einem Kaltstart des Motors. Dieses rührt daher, dass die Innenimpedanz des O[tief]2-Fühlers bemerkenswert hoch bei niedriger Temperatur ist, so dass die Ausgangsspannung des O[tief]2-Fühlers entsprechend klein wird.

Um diesen der bisherigen Steuervorrichtung innewohnenden Nachteil zu beseitigen, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, mit dem die Größe der Bezugsspannung in Abhängigkeit von einer Änderung eines Mittelwerts des Ausgangssignals des Fühlers geändert wird. Nach diesem Verfahren wird, wenn die Funktion des O[tief]2-Fühlers nachlässt, wie dieses durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, die Bezugsspannung z.B. auf einen Wert von kleines Alpha vermindert wird, so dass das Luft-Kraftstoff-Verhältnis näher an den stöchiometrischen Wert verschoben wird, wie dieses durch x' gezeigt ist, wenn dieses mit dem zuvor beschriebenen Fall verglichen wird.

Trotz dieser Verbesserung treten jedoch einige weitere Nachteile auf. Dieses rührt daher, dass, wenn das Ausgangssignal des Fühlers 2 infolge einer niedrigen Temperatur oder aus anderen Gründen erheblich abfällt oder ansteigt, auch die Bezugsspannung in erheblichem Umfang dadurch abfällt oder ansteigt. Fällt daher das Ausgangssignal des Fühlers 2 erheblich ab oder steigt es erheblich an, selbst wenn es danach auf seinen normalen Zustand zurückkehrt, so bleibt ein fettes oder mageres Luft-Kraftstoff-Mischungsverhältnis in unerwünschter Weise während einer bestimmten Zeitdauer. Dieses liegt daran, dass eine Übergangszeit einer Schaltung, die den Mittelwert des Fühlers 2 erzeugt, nicht vernachlässigt werden kann.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit den zuvor erwähnten Nachteilen, die bei den bisherigen Steuervorrichtungen auftreten, durch Begrenzung der Bezugsspannung innerhalb eines bestimmten Bereiches.

Nachfolgend wird auf Fig. 4 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt. Das Signal von dem Abgasfühler 2 wird an den Differenzsignalgenerator 42 und im einzelnen an einen nicht-invertierenden Anschluß 62 eines Verstärkers 66 über einen Anschluß 60 und einen Widerstand 64 gegeben und in diesem um eine voreingestellte Verstärkung verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 66 wird dann an einen Integrator gegeben, der aus einem Widerstand 68 und einem Kondensator 70 besteht. Ein Verbindungspunkt 69 zwischen dem Widerstand 68 und dem Kondensator 70 ist mit einem invertierenden Anschluß 72 eines Differenzverstärkers 74 verbunden. Ein nichtinvertierender Anschluß 65 ist unmittelbar mit dem mit keinem Bezugszeichen versehenen Ausgangsanschluß des Verstärkers 66 verbunden. Der Differenzverstärker 74 erzeugt ein eine Differenz zwischen den Größen der zwei empfangenen Signale angebendes Ausgangssignal. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Bezugsspannung, die einer an dem Verbindungspunkt 69 auftretenden Spannung entspricht, in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals des Abgasfühlers 3 sich ändert. Auf diese Weise können Ausgangssignaländerungen des Fühlers 2, die aufgrund der zuvor erwähnten Umstände auftreten, kompensiert werden.

Der Verbindungspunkt 69 ist in der gezeigten Weise mit der Anode einer Diode 76 und der Kathode einer Diode 78 verbunden. Die Kathode der Diode 76 ist mit einem Verbindungspunkt 80 zwischen Widerständen 82 und 84 verbunden, die eine Konstantspannung V[tief]U erhalten, die einen oberen kritischen Wert der Bezugsspannung bestimmt. Andererseits ist die Anode der Diode 78 mit einem Verbindungspunkt 86 zwischen Widerständen 88 und 90 verbunden, die eine Konstantspannung V[tief]L erhalten, die ihrerseits einen unteren kritischen Wert der Bezugs- spannung
<NichtLesbar>

Auf diese Weise wird die an dem Verbindungspunkt 69 auftretende Bezugsspannung innerhalb eines bestimmten Bereiches gesteuert, der durch die zwei Konstantspannungen V[tief]U und V[tief]L bestimmt ist.

In Fig. 5 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Differenzsignalgenerator 42 wurde bereits beschrieben, so dass eine weitere Beschreibung hier fortgelassen ist. Der Verbindungspunkt 69 ist mit einer hier nicht gezeigten Konstantgleichspannungsquelle (V[tief]O) über einen Widerstand 92 und einen Anschluß 94 verbunden. Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Bezugsspannung an dem Verbindungspunkt 69 innerhalb eines bestimmten Bereiches in der nachfolgend beschriebenen Art begrenzt.

Es wird angenommen, dass die Ausgangsspannung des Verstärkers 66 E ist und die Spannung an dem Verbindungspunkt 69 ist V[tief]69,

so wird erhalten: wobei R[tief]68: der Widerstandswert des Widerstandes 68

R[tief]92: der Widerstandswert des Widerstandes 92

und C[tief]70: die Kapazität des Kondensators 70 sind.

Wird in dem vorstehenden Ausdruck die Frequenz Null, so geht j kleines Omega Pfeil nach rechts O. Daher wird der Ausdruck (1)

In dem Ausdruck (2) wird angenommen, dass E = O ist, so dass gilt

Wird außerdem in dem Ausdruck (2) angenommen, dass E = 2V[tief]O ist, so gilt

Wird daher angenommen, dass der maximale Wert von E = E[tief]M ist und der minimale Wert von E O und V[tief]O = ½ EM ist, so wird der folgende Ausdruck erhalten:

Es ergibt sich sofort, dass die Bezugsspannung, d.h. V[tief]69, innerhalb eines bestimmten Bereiches begrenzt ist.

Im folgenden wird auf Fig. 6 Bezug genommen, die eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie gezeigt ist, ist ein Differenzsignalgenerator 42' der gleiche wie der Generator 42 mit der Ausnahme eines Schalters 100, der zwischen dem Verstärker 66 und dem Widerstand 68 vorgesehen ist. Der mit keinem Bezugszeichen versehene Ausgangsanschluß des Verstärkers 66 ist mit einem Integrator verbunden, der aus einem Widerstand 102 und einem Kondensator 104 besteht und dem Integrator des Generators 42 analog ist. Ein Verbindungspunkt 103 zwischen dem Widerstand 102 und dem Kondensator 104 ist mit einem invertierenden Anschluß 106 eines Vergleichers 108 verbunden. Ein nichtinvertierender Anschluß 110 des Vergleichers 108 ist mit einem Verbindungspunkt 112 eines Spannungsteilers verbunden, der aus Widerständen 130 und 132 besteht und eine Konstantspannung V[tief]L erhält, die einen unteren kritischen Pegel der Bezugsspannung bestimmt, die am Verbindungspunkt 69 auftritt. Andererseits ist der Verbindungspunkt 103 mit einem nichtinvertierenden Anschluß 114 eines weiteren Vergleichers 116 verbunden. Ein invertierender Anschluß 118 des Vergleichers 116 ist mit einem Verbindungspunkt 120 eines aus Widerständen 134 und 136 bestehenden Spannungsteilers verbunden, der eine Konstantspannung V[tief]U erhält, die einen oberen kritischen Pegel der Bezugsspannung bestimmt, die an dem Verbindungspunkt 69 auftritt. Beide Vergleicher 108 und 116 sind mit der Basis eines Transistors 122 über geeignete, hier mit keinem Bezugszeichen versehene Widerstände verbunden. Der Kollektor des Transistors 122 ist mit einer geeigneten, hier nicht gezeigten Gleichspannungsquelle über einen Widerstand 124 verbunden, während sein Emitter geerdet ist. Selbstverständlich kann der Transistor 122, der vom NPN-Typ ist, durch einen Transistor vom PNP-Typ ersetzt werden. Die Spannungsänderung an dem Kollektor wird zum Öffnen und Schließen des Schalters 100 des Differenzsignalgenerators 42' benutzt, was weiter unten beschrieben wird.

Fällt während des Betriebs die Spannung am Verbindungspunkt 103 unter den unteren kritischen Pegel V[tief]L, so erzeugt der Vergleicher 108 ein eine logische "1" angebendes Signal. Diese logische "1" schaltet den Transistor 122 leitend, wodurch die Kollektorspannung abfällt. Dieser Spannungsabfall bewirkt ein Öffnen des Schalters 100. Das bedeutet, dass der

Integrator, der aus dem Widerstand 68 und dem Kondensator 70 besteht, nicht länger ein Ausgangssignal von dem Verstärker 66 erhält, so dass die Spannung an dem Verbindungspunkt 69 nicht abfällt, wenn einmal der Schalter 100 geöffnet ist. Steigt andererseits die Spannung an dem Verbindungspunkt 103 über den oberen kritischen Pegel V[tief]U, so erzeugt der Vergleicher 116 ein eine logische "1" angebendes Signal. Diese logische "1" schaltet den Transistor 122 leitend, wodurch seine Kollektorspannung vermindert wird. Dieser Spannungsabfall bewirkt ein Öffnen des Schalters 100. Dieses bedeutet, dass der Integrator, der aus dem Widerstand 68 und dem Kondensator 70 besteht, nicht länger ein Ausgangssignal von dem Verstärker 66 erhält, so dass die Spannung an dem Verbindungspunkt 69 nicht mehr ansteigt, wenn einmal der Schalter 100 geöffnet hat.

Daraus ergibt sich sofort, dass die Bezugsspannung, die am Verbindungspunkt 69 erscheint, innerhalb eines Bereiches von Spannungen V[tief]L bis V[tief]U begrenzt ist.

Im Anschluß wird auf Fig. 7 Bezug genommen, die schematisch eine vierte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeigt. Ein Unterschied zwischen dem Differenzsignalgenerator 42 und der hier gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass die letztere einen Kondensator 103 zwischen dem Widerstand 68 und dem Verbindungspunkt 69' aufweist, um einen unerwünschten Zustand zu verhindern, wenn eine anormal hohe Spannung von dem Abgasfühler 2 oder mit anderen Worten von dem Verstärker 66 erzeugt wird. Im einzelnen wird die Bezugsspannung, die der an dem Verbindungspunkt 69' auftretenden Spannung entspricht, durch die zwei Kondensatoren 103 und 70 geteilt, so dass die Bezugsspannung nicht in unerwünschter Weise ansteigt, selbst wenn eine anormal hohe Eingangsspannung während einer relativ langen Zeitdauer dem Integrator zugeführt wird, der aus dem Widerstand 68 und den Kondensatoren 103 und 70 besteht.

Bei dem ersten, zweiten und dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bezugsspannung an beiden oberen und unteren Pegeln begrenzt oder abgeschnitten. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass eine der oberen und unteren Pegelbegrenzungen fortgelassen werden kann.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass mit der vorliegenden Erfindung das Luft-Kraftstoff-Mischungs-Verhältnis optimal durch Begrenzung der Bezugsspannung innerhalb eines bestimmten Bereiches gesteuert werden kann.

Claims (7)

1. Elektronische Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Steuervorrichtung mit geschlossener Schleife zum Zuführen einer optimalen Luft-Kraftstoff-Mischung an einen Verbrennungsmotor, gekennzeichnet durch die Kombination einer Zuführungseinrichtung (14,16) der Luft-Kraftstoff-Mischung, einer Abgasleitung (4), einem Abgasfühler (2), der in der Abgasleitung (4) zum Erfassen einer Konzentration einer Komponente in den Abgasen und zum Erzeugen eines diese angebenden Signals angeordnet ist, eines mit dem Abgasfühler (2) verbundenen Differenzsignalgenerators (42) der das Signal von diesem erhält und ein eine Differenz zwischen den Größen des Signals vom Abgasfühler (2) und eines Bezugssignals angebendes Signal erzeugt, wobei das Bezugssignal in seiner Größe sich derart ändert, dass es im wesentlichen gleich einem Mittelwert der Größe des Signals von dem Abgasfühler (2) ist, eines mit dem Differenzsignalgenerator (42) verbundenen Steuersignalgenerators (50), der das Signal von diesem erhält und ein auf diesem basierendes Steuersignal erzeugt, einer in der Zuführungseinrichtung (14, 16) vorgesehenen Betätigungseinrichtung (14, 16), die mit dem Steuersignalgenerator (50) verbunden ist, das Steuersignal von diesem erhält und in Abhängigkeit davon das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der dem Motor (6) zugeführten Luft-Kraftstoff-Mischung steuert, und eines Begrenzers (z.B. 76,78,80,82,84,86,88,90), der mit dem Differenzsignalgenerator (42) verbunden ist, um mindestens einen eines oberen und unteren Wertes des Bezugssignals zu begrenzen.

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzsignalgenerator (42) einen mit einem Eingangsanschluß und einem Ausgangsanschluß versehenen Verstärker (66), der an seinem Eingangsanschluß mit dem Abgas- fühler (2) verbunden ist, und einen Integrator (68,70) aufweist, der mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers (66) verbunden ist, ein Signal von diesem erhält, um dieses zu integrieren, wobei das integrierte Signal als das Bezugssignal benutzt wird, und der Integrator (68,70) auch mit dem Begrenzer (76 90) verbunden ist, der mindestens einen der oberen und unteren Werte des Bezugssignals begrenzt, und dass ein Differenzverstärker (74) mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß (72,75) vorgesehen ist, wobei der Integrator (68,70) mit einem seiner Eingänge verbunden ist, während der andere seiner Eingänge direkt mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers (66) verbunden ist, so dass der Differenzverstärker (74) ein die Differenz zwischen den an seine Eingänge gegebenen Signalen angebendes Signal erzeugt.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Integrator (68,70) eine aus einem Widerstand (68) und einem Kondensator (70) bestehende Reihenschaltung ist.

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer (76 90) eine erste Diode (76), deren Anode mit dem Verbindungspunkt (69) zwischen dem Widerstand (68) und dem Kondensator (70) des Integrators (68,70) verbunden ist und deren Kathode eine bestimmte Spannung (V[tief]U) erhält, die der oberen Grenze entspricht, und eine zweite Diode (78) aufweist, deren Kathode mit dem Verbindungspunkt (69) zwischen dem Widerstand (68) und dem Kondensator (70) des Integrators (68,70) verbunden ist und deren Anode eine weitere bestimmte Spannung (V[tief]L) erhält, die dem unteren Wert entspricht.

5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer (V[tief]0,92,94) eine mit dem Verbindungspunkt (69) zwischen dem Widerstand (68) und dem Kondensator (70) des Integrators (68,70) verbundene Gleichspannungsquelle (V[tief]0) ist.

6. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Differenzsignalgenerator (42') außerdem einen Schalter (100) aufweist, der zwischen den Verstärker (66) und den Integrator (68,70) geschaltet ist, wobei der Begrenzer (102 134) einen Integrator (102,104), der mit seinem Eingang mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers (66) verbunden ist, um ein Signal von diesem zu erhalten und zu integrieren, einen Vergleicher (108), der mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Eingangsanschluß versehen ist, sowie mit seinem invertierenden Eingangsanschluß mit dem Integrator (102,104) verbunden ist, um das integrierte Signal von diesem zu erhalten und außerdem über seinen nicht-invertierenden Eingangsanschluß eine bestimmte Spannung, die dem unteren Wert entspricht, erhält, sowie ein eine logische "1" angebendes Signal erzeugt, wenn das integrierte Signal unter die bestimmte Spannung fällt, einen weiteren Vergleicher (116), der mit einem invertierenden und einem nichtinvertierenden Eingangsanschluß versehen ist, wobei sein nichtinvertierender Eingangsanschluß mit dem Integrator (102,104) verbunden ist und das integrierte Signal von diesem erhält, während er über seinen invertierenden Eingangsanschluß eine weitere bestimmte Spannung, die dem oberen Wert entspricht, erhält und ein eine logische "1" angebendes Signal erzeugt, wenn das integrierte Signal über die weitere bestimmte Spannung ansteigt, und ein Schalterelement (122) aufweist, das mit den Ausgangsanschlüssen der zuvor erwähnten zwei Vergleicher (108, 116) verbunden ist und auf jedes ihrer eine logische "1" angebenden Signale anspricht, um den Schalter (100) zu öffnen.

7. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Begrenzer ein zwischen den Widerstand (68) und den Kondensator (70) des Integrators (68,70) geschalteter Kondensator (103) ist.