DE2349559C2 - Einrichtung zum Entgiften der Abgase einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Entgiften der Abgase einer Brennkraftmaschine mit

einer Kraftstoffzumeßanlage, die entsprechend der von

ΐ einer Luftmengenmeßvorrichtung gemessenen Luft-

menge für ein leicht fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch (λ < 1) Kraftstoff zumißt und mit einer stromabwärts der Luftmeßvorrichtung ins Saugrohr der Brennkraftmaschine mündenden Sekundärluftleitung, in der von einem dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Sauerstoffmeßfühler gesteuert ein elektromagnetisch betätigbares Ventil angeordnet ist und daß damit zusätzliche Luft einem Kraftstoff-Luft-Gemisch im Saugrohr stromab der Kraftstoffzumeßanlage zugeführt werden kann und wobei in der Sekundärluftleitung ein Differenzdruckregelventil angeordnet ist, dessen Steuerdruck der zwischen der Sekundärluftleitungseinmündung ins Saugrohr und der Drosselklappe herrschende Druck ist.

Bei einer durch die DE-OS 20 10 793 bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art erfolgte die Zufuhr der Sekundärluft stromaufwärts der Drosselklappe. Wegen fehlender Festlegung von Zumeßquerschnitt und einem an diesem wirkenden Druckgefälle ist damit zu rechnen, daß die Zufuhr von Sekundärluft bei dieser bekannten Einrichtung nur in wenigen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine optimal schnell und in ausreichender Menge erfolgen kann. Dies bedeutet, daß die Ausregelgeschwindigkeit der Gemischzusammensetzung bei unerwünschter Abgaszusammensetzung mehr oder weniger hoch ist. was wiederum zu längeren Abweichungen von der gewünschten Abgaszusammensetzung führL Dies zieht weiterhin auch einen verhältnismäßig hohen Verbrauch an Kraftstoff nach sich.

Durch die Hauptpatentanmeldung P 23 33 082.7 wird ferner gemäß der eingangs genannten Einrichtung vorgeschlagen, in der Sekundärluftleitung ein Differenzdruckventil anzuordnen, dessen Steuerdruck der zwischen der Sekundärluftleitungseinmündung ins Saugrohr und der Drosselklappe herrschende Druck ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Einrichtung so zu verbessern, daß der Einfluß der Totzeit auf das Regelergebnis, insbesondere bei kleiner. Lasten und Drehzahlen, weiter verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in der Sekundärluftleitung angeordnete Magnetventil getaktet mit einer zur Motordrehzahl proportionalen Frequenz betätigt wird, wobei die Öffnungsdauer pro Takt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sauerstoffmeßfühlers änderbar ist.

Durch diese Ausgestaltung wird der Druck der geförderten Luft in Abhängigkeit vom Druck im Saugrohr stromabwärts der Drosselklappe gesteuert und es wirü weiterhin die Sekundärluftmenge durch die Taktung der vom Motor angesaugten Luftmenge angepaßt, so daß bei der von dem Sauerstoffmeßfühler gesteuerten Öffnungszeit nur noch eine Korrektur zur Änderung des λ-Wertes erfolgt.

Man erhält mit der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Anpassung des Förderdrucks an die Durchsatzmenge im Saugrohr, so daß bei sich ändernden Durchsatzmengen und sonst gleichen Bedingungen keine Korrektur der Öffnung des elektromagnetisch betätigbaren Ventils in der Sekundärluftleitung erforderlich ist. Durch die Luftfördereinrichtung ist ferner gewährleistet, daß in jedem Betriebsbereich ausreichend große Luftmengen genügend schnell zur Verfügung stehen. Der Regelbereich der Regeleinrichtung kann auf diese Weise relativ klein gehalten werden und es kann eine hohe Ausregelgeschwindigkeit erzielt werden, so daß bei sich ändernden Betriebspunkten der Brennkraftmaschine auch im dynamischen Verhalten sehr schnell eine Abweichung des gewünschten Kraftstoff-Luft-Gemisches von einem Sollwert korrigiert werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vereinfacht in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Anlage,

F i g. 2 einen Prinzipschnitt durch das Differenzdruckregelventil für multiplikative Anpassung, und

F i g. 3 eine Variante des Ventils nach F i g. 2.

Wie in Fig. 1 dargestellt, wird von einer Brennkraftmaschine 1 über ein Saugrohr 2 Luft angesaugt und über eine Abgasanlage 3 Abgas ausgeblasen. In Saugrohr 2 ist ein Vergaser 4 mit einer betätigbaren Drosselklappe 5 angeordnet, wodurch die vom Motor angesaugte Luftmenge änderbar ist. Je nach dem, welche Luftmenge angesaugt wird, wird durch den Vergaser eine entsprechende Kraftstoffmenge zugemessen, wobei das Mischungsverhältnis zwischen Kraftstoffmenge und Luftmenge leicht »fett« ist, d. h. bezogen auf das stöchiometrische Gemisch wird mehr Kraftstoff zugemessen. Das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Gemisch

wird durch den Wert λ = 1,0 definiert, wöbe: λ als die Luftzahl bezeichnet wird. Bei Luftzahlen A, die größer als 1,0 sind, wird demnach der Brennkraftmaschine ein mageres Gemisch zugeführt und, wie in unserem Fall, bei Luftzahlen, die kleiner als 1,0 sind, ein fettes Gemisch.

Um nun das für eine abgasar.ne Verbrennung gewünschte stöchiometrische Gemisch zu erreichen, wird über eine von der Brennkraftmaschine 1 angetriebene Luftpumpe 6 in das Saugrohr Sekundärluft eingeblasen, und zwar so lange, bis der Wert λ = 1 erreicht worden ist. Zur Messung des Ist-Wertes des Kraftstoff-Luft-Gemisches dient eine in der Abgasanlage 3 angeordnete Sauerstoffsonde 7, deren Ausgangsspannurg bei Erreichen des stöchiometrischen Gemisches einen Spannungssprung aufweist. Diese Ausgangsspannung wird über ein Steuergerät mit Verstärker 8 zum Steuern eines in der Sekundärluftleitung 9 angeordneten Magnetventils 1° verwendet. Dieses Magnetventil 10 kann entweder getaktet arbeiten oder analog. Bei getakteter Betätigung wird in bekannter Weise im Steuergerät S der Steuerstrom zerhackt oder lediglich verstärkt, bei Analogsteuerung integriert. Um den Druck der Sekundärluft dem Druck im Saugrohr anzupassen, ist in der Sekundärluftleitung 9 außerdem Magnetventil 10 ein Differenzdruckventil 11 angeordnet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung wird durch eine Membran 12, die durch eine Feder 13 belastet ist, eine Entlastungsleitung 14 gesteuert. Der die Feder aufnehmende von der Membran 12 begrenzte Raum ist durch eine Leitung 15 mit dem Saugronr 2 stromauf der Mündung der Sekundärluftleitung 9 verbunden. Die andere, davon getrennte Kammer 16 des Differenzdruckventils wird von der Sekundärluft lediglich durchströmt. Mit diesem Ventil wird erreicht, daß der Sekundärluftdruck immer um einen bestimmten Wert höher ist als der absolute Saugrohrdruck. Man hat also einen konstanten Überdruck und somit einen additiven EingriT des Sondensignals.

In Fig. 2 ist ein Differenzdruckventil dargestellt, mit dem ein multiplikativer Eingriff des Sondensignals erreichbar ist, und zwar nimmt bei steigender Last auch die Druckdifferenz zwischen Saugrohrdruck und Sekundärlufldruck zu. Diese Änderung der Druckdifferenz wird am Ventil dadurch erreicht, daß zu dem vorher beschriebenen Differenzdrucksteuerventil eine Stellfeder 17 zugeschaltet wird, deren Vorspannung sich mit dem Weg ändert. Die Feder 17 ist hierbei ebenfalls in einer Druckdose 18 angeordnet, die über eine Leitung 19 mit der Steuerleitung 15 verbunden ist. Die andere Seite der Membran 20 dieser Druckdose steht unter Almosphärendruck, der durch eine Entlastungsbohrung

21 in der Druckdose hergestellt wird. Zwischen der Membran 20 und einer Membran 22, die von der Feder 13 belastet ist, ist eine Stelze 23 angeordnet, die eine kraftschlüssige Verbindung zwischen den Membranen

22 und 20 und somit zwischen den Federn 13 und 17 herstellt.

Ein derartiger multiplikativer Eingriff ist erforderlich, da die geregelte zugeführte Luftmenge dem Luftdurchsatz des Motors angepaßt werden muß, der dem Saugrohrdruck nicht linear entspricht, sondern gemäß einem quadratischen Verhältnis.

Weitere Anpassungsmöglichkeiten bestehen erfindungsgemäß darin, daß die Motordrehzahl als zusätzliche Größe in die Regelung eingeht und/oder daß das Differenzdruckventil variiert wird.

Die Motordrehzahl wird entweder durch den Zündverteiler oder wie in F i g. 1 gezeigt durch ein Gerät 25 gemessen und dem Steuergerät 8 eingegeben, so daß das Magnetventil 10 mit einer der Motordrehzahl proportionalen Frequenz (Zündfrequenz) getaktet betätigt wird, wobei die Öffnungsdauer des Magnetventils 10 vom Spannungsverlauf des Sauerstoffmeßfühlers 7 abhängt. Die Sekundärluftmenge wird durch die der Motordrehzahl proportionale Taktung der vom Moior angesaugten Luftmenge angepaßt, so daß bei der sondenspannungsabhängigen Öffnungszeit nur noch eine einfache λ-Korrektur erfolgt. Da die Sondenspannung hier nicht unmittelbar das Magnetventil 10 steuert, können durch Integrieren der Sondenausspannung die mittleren Abweichungen des λ-Wertes zwischen den einzelnen Zylindern ausgeglichen werden, wodurch gleichzeitig Fehlerspitzen der Α-Regelung abgebaut werden.

Das Magnetventil 10 kann stromlos geschlossen sein, wobei dann die Anpassung durch Freigeben des Sekundärluftstromes erfolgt oder es kann stromlos geöffnet sein, wobei dann die Sekundärluftzufuhr bei Bedarf gedrosselt oder unterbrochen wird. Im ersten Fall wird von zu fett in Richtung mager gesteuert, im zweiten Fall umgekehrt.

Fig. 3 zeigt eine Variante des Differenzdruckventils, bei der die unmittelbar die Entlastungsleitung 14 steuernde Membran 26 einen kleineren Wirkdurchmesser hat als die Membranen 20 und 22. Eine Voreinstellung der Vorspannung der Feder 13 kann durch eine im Ventilgehäuse angeordnete Hohlschraube 27 erfolgen. Statt der Hohlschraube 27 kann auch wie nicht näher dargestellt ein von dem Sauerstoffmeßfühler 7 gesteuerter Stellmagnet dienen, wodurch sondenspannungsabhängig die Druckdifferenz zwischen Saugrohrluft und Sekundärluft steuerbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Entgiften der Abgase einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzumeßanlage, die entsprechend der von einer Luftmengenmeß-Vorrichtung gemessenen Luftmenge für ein leicht fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch (λ < 1) Kraftstoff zumißt und mit einer stromabwärts der Luftmeßvorrichtung ins Saugrohr der Brennkraftmaschine mündenden Sekundärluftleitung, in der von einem dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten Sauerstoffmeßfühler gesteuert ein elektromagnetisch betätigbares Ventil angeordnet ist und daß damit zusätzliche Luft einem Kraftstoff-Luft-Gemisch im Saugrohr stromab der Kraftstoffiumeßanlage zugeführt werden kann und wobei in der Sekundärluftleitung ein Differenzdruclcregelventil angeordnet ist, dessen Steuerdruck der zwischen der Sekundärluftleitungseinmündung ins Saugrohr und der Drosselklappe herrschende Druck ist, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Sekundärluftleitung (9) angeordnete Magnetventil (10) getaktet mit einer zur Motordrehzahl proportionalen Frequenz betätigt wird, wobei die Öffnungsdauer pro Takt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Sauerstoffmeßfühlers (7) änderbar ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (10) stromlos geschlossen ist und zur Erreichung des optimalen λ-Wertes (stöchiometrisches Gemisch) in Öffnungsrichtung steuerbar ist (Abmagerung).

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (10) stromlos offen

ist und zur Erreichung des optimalen Α-Wertes in Schließrichtung steuerbar ist (Unterbrechung einer kontinuierlichen Abmagerung).