DE2543118C3 - Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Zusatzluft stromab vom Vergaser in das Saugrohr einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Zusatzluft stromab vom Vergaser in das Saugrohr einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Zusatzluft stromab vom Vergaser in das
Saugrohr einer Brennkraftmaschine während des Lastbetriebes, mit den Unterdruck im Saugrohr, den
Zustand der Motorabgase sowie über die Zündfrequenz die Motordrehzahl feststellenden Steuereinrichtungen,
mit einer in Abhängigkeit von den durch diese Steuereinrichtungen eingegebenen Meßgrößen ein
Regelsignal erzeugenden elektronischen Steuerschaltung und mit einem in Abhängigkeit von dem
Regelsignal der Steuerschaltung die Zufuhr von Zusatzluft bestimmenden Steuerventil.
Eine derartige Vorrichtung zur Verringerung der Luftverschmutzung ist aus der DE-OS 20 64 266
bekannt und verfügt über ein die Zufuhr von Zusatzluft steuerndes Magnetventil, das in Abhängigkeit vom
Ansaugdruck, der Temperatur der Abgase und der Fahrzeuggeschwindigkeit über eine diese Meßgrößen
verarbeitende elektronische Steuerschaltung geöffnet oder geschlossen wird.
Bei einer anderen, aus der DE-OS 21 04 301 bekannten Vorrichtung zum Verringern der schädlichen
Abgasbestandteile wird durch öffnen eines Magnetventils oberhalb einer bestimmten Motordrehzahl Zusatzluft
über eine kalibrierte Drossel stromaufwärts von der Drosselklappe des Vergasers in den Einlaßstutzen des
Vergasers eingeführt, wodurch das Gemisch bei höheren Geschwindigkeiten abgemagert wird. Die noch
vorhandenen schädlichen Abgasbestandteile müssen in einem besonderen Reaktor in der Abgasleitung durch
Nachverbrennen weiter verringert werden.
In der DE-AS 10 43 717 ist ein Verfahren zur Entgiftung der Abgase von Brennkraftmaschinen
beschrieben, bei dem die noch brennbaren Bestandteile der Abgase mittels eines Katalysators nachverbrannt
werden und die entstehende Temperatur zur proportionalen Steuerung der Zufuhr von Zusatzluft verwendet
wird. Dieses Verfahren ist sehr träge und ermöglicht lediglich eine grobe Gemischsteuerung.
Die jeweils in das Saugrohr einströmende Zusatzluftmenge läßt sich mit den bekannten Vorrichtungen nicht
genau einstellen, weil das die Zufuhr von Zusatzluft steuernde Ventil unabhängig von den genauen jeweiligen
Druckverhältnissen arbeitet
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen,
bei der das Steuerventil eine die Zufuhr von Zusatzluft in das Saugrohr einer Brennkraftmaschine stromab des
Vergasers der Brennkraftmaschine im Hinblick au' deren Bedürfnisse im Lastbetrieb besser regelnde
Steuercharakteristik aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Steuerventil von einem pneumatischen Ventil
gebildet ist, das eine Steuerdruckkammer aufweist, die von einer an das Saugrohr stromab vom Vergaser
angeschlossenen Ansaugdruckkammer durch eine in Richtung der Steuerdruckkammer durch eine Feder
belastete erste Membran getrennt ist, wobei die Membran mit einem Steuerschieber zusam.nenwirkt,
der eine Verbindung der Ansaugdruckkammer mit einer Zwischendruckkammer über Steueröffnungen in Abhängigkeit
des Differenzdruckes zwischen den in der Ansaugdruckkammer und den in der Steuerdruckkammer
herrschenden Drücken herstellt, sowie einer von der Zwischendruckkammer durch eine zweite Membran
getrennten, ebenfalls an das Saugrohr stomab vom Vergaser angeschlossenen Bezugsdruckkammer, wobei
die zweite Membran einen Schieber in Abhängigkeit des Differenzdruckes zwischen den in der Bezugsdruckkammer
und der Zwischendruckkammer herrschenden Drücken betätigt und über Öffnungen den Anschluß der
Zwischendruckkammer an die Atmosphäre schafft, wobei die Sieuerdruckkammer über ein periodisch
betätigtes Umschaltventil wechselweise an das Saugrohr der Brennkraftmaschine stromab vom Vergaser
bzw. eine Druckquelle angeschlossen ist, deren Druck größer als der im Saugrohr herrschende Druck ist und
sich die Zuschaltdauer des höheren Druckes bei steigender Drehzahl und/oder verringertem Sauerstoffanteil
im Abgas der Brennkraftmaschine verlängert.
Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung ermöglicht wegen der besonderen Druckverhältnisse in ihren
verschiedenen Kammern eine äußerst präzise und genaue Regelung der Zufuhr von Zusatzluft. Dabei ist
die Differenz zwischen den Drücken in der Zwischendruckkammer und der Ansaugdruckkammer im wesentlichen
proportional zu dem in der Ansaugdruckkammer herrschenden Druck. Der in der Steuerdruckkammer
vorhandene Druck liegt dabei zwischen dem Druck in der Ansaugdruckkammer und dem höheren Druck in
der Zwischendruckkammer.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
durch die Unteransprüche 2 bis 6 gekennzeichnet.
durch die Unteransprüche 2 bis 6 gekennzeichnet.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispie'e
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt
Fi g. 1 eine Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Zusatzluft gemäß der Erfindung in einer schematischen
Darstellung,
Fig.2 ein Ausführungsbeispiel eines in der Vorrichtung
nach F i g. 1 verwendeten Steuerventils in einem axialen Schnitt,
Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel des Steuerventils
nach F ί g. 2 in einem axialen Schnitt,
Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerventils
nach F i g. 2 in einem axialen Schnitt und
F i g. 5 den Anschluß eines Steuerventils nach den F i g. 2 bis 4 an ein elektrisch betätigtes Magnetventil
sind
des zur Erzeugung eines Steuerdruckes.
Eine Brennkraftmaschine 1 (Fig. 1) weist ein Saugrohr 2 auf, das sie mit einem Vergaser 3 verbindet
Der Vergaser 3 ist durch ein Rohr 4 mit einem Luftfilter 5 verbunden. Die Brennkraftmaschine 1 ist andererseits
mit einer Auspuffleitung 6 versehen, in die eine elektrische Gasanalysensonde 7 mündet, mit der z. B.
der restliche Sauerstoffanteil gemessen werden kann. Die von der Sonde 7 abgegebenen Fehle.-signale, die
ίο beispielsweise einen zu geringen Sauerstoffanteil
anzeigen, werden auf eine elektronische Steuerschaltung 8 übertragen, die ein Eiektroventil 9 mit einem
entsprechenden Strom versorgt Das Eiektroventil 9 liefert dabei einen Steuerdruck an ein pneumatisches
Steuerventil 10, welches über zwei Leitungen 11 und 12
einen den Vergaser 3 umgehenden Nebenschluß zwischen den Ansaugrohren 4 und 2 bildet. Ober diesen
Nebenschluß kann das angesaugte Gemisch ärmer gemacht, d. h. mit Luft verdünnt werden. Stellt die
Sonde 7 dagegen zuviel Sauerstoff in den Auspuffgasen fest, so steuert sie über die Steuerschaltung 8 eine
Anreicherung des Gemisches. Die Steuerschaltung 8 erhält andererseits eine Information über die Drehzahl
der Brennkraftmaschine 1 in Form eines von dem Zündstromkreis 13 der Brennkraftmaschine gelieferten
Frequenzsignales.
Das pneumatische Steuerventil 10 ist als Regelventil mit zwei in Reihe liegenden Stufen ausgebildet und
verbindet die unter einem Druck Po stehende Leitung 11, der auch in dem Rohr 4 herrscht und im wesentlichen
dem Atmosphärendruck entspricht, mit der in das Saugrohr 2 mündenden und damit unter dem Ansaugdruck
Pa stehenden Leitung 12. Zwischen den beiden genannten Druckstufen herrscht in einem Zwischenbereich
des Steuerventiles 10 ein dazwischenliegender Druck Pi. Das Steuerventil 10 wird mit einem
Steuerdruck Pc beaufschlagt, dessen Erzeugung weiter unten erläutert wird. Aus F i g. 1 ist bereits ersichtlich,
daß zum Steuern der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht der in dem Lufttrichter des Vergasers 3
herrschende Unterdruck, der dem Quadrat der angesaugten Luftmenge proportional ist, sondern der in dem
Saugrohr 2 der Brennkraftmaschine 1 herrschenden Druck Pa verwendet wird, der immer unter dem
Atmosphärendruck liegt und in der Praxis etwa zwischen 150 und 950 p/cm2 schwankt. Der Druck Pa
hängt dabei von der Motordrehzahl und vor allem von dem Öffnungswinkel der Drosselklappe ab. Der Druck
Pi liegt, wie bereits erwähnt, zwischen den Drücken Po und Pa, und der Steuerdruck Pc liegt, wie weiter unten
zu ersehen ist, ebenfalls zwischen diesen beiden Drücken.
Die stromaufwärts liegende Stufe des Steuerventils 10 ist so ausgebildet, daß sie eine der Druckdifferenz
Pc-Pa proportionale Steueröffnung schafft, wie aus dem linken Teil von F i g. 2 ersichtlich ist. Ein axial
beweglicher zylindrischer Steuerschieber 14 weist einen Mantel 15 auf, der mit Schlitzen 16 versehen und in einer
zylindrischen Büchse 17 gleitend gelagert ist. Die Büchse 17 ist in einer Querwand 18 aufgenommen, die
das Gehäuse 19 des Steuerventils 10 in zwei Teile trennt. Der Steuerschieber 14 ist durch eine Stange 20 mit einer
Membran 21 verbunden, die den linken Teil des Gehäuses 19 in eine Steuerdruckkammer 22, die über
eine Rohrstutzen 23 an den Steuerdruck Pc angeschlossen ist, und in eine zwischen der Membran 21 und der
Querwand 18 liegende Ansaugdruckkammer 24 unterteilt. Die Ansaugdruckkammer 24 ist durch einen
Rohrstutzen 25 an die Leitung 12 angeschlosen und damit, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit dem in dem
Saugrohr 2 herrschenden Druck Pa verbunden. Zwischen der Querwand 18 und einer die Membran 21
in ihrer Mitte verstärkende Scheibe ist eine Feder 26 angeordnet, die so eingestellt ist, daß sie bei vollständig
geschlossenem Steuerschieber 14, d.h. wenn Pc gleich Pa ist, eine nahezu verschwindende Kraft ausübt. Der
durch den nicht abgedeckten Teil der Schlitze 16 gegebene Querschnitt für den Luftdurchtritt zwischen
der unter dem Druck Pi liegenden rechten Seite der Querwand 18 und der unter dem Druck Pa liegenden
linken Seite dieser Querwand ist der Auslenkung der Feder 26 proportional und entspricht damit im
Gleichgewichtszustand dem auf die Membran 21 einwirkenden Differenzdruck Pc-Pa multipliziert mit
der wirksamen Membranoberfläche.
Der zylindrische Steuerschieber 14 kann, wie aus F i g. 2 ersichtlich, außerdem einen Flansch 27 aufweisen,
an dem sich ein Dichtring 28 abstützt, der bei Entspannung der Feder 26 einen druckdichten Verschluß
zwischen den zwei genannten Kammern gewährleistet. Der Steuerschieber 14 kann außerdem
eine in einer Zwischenquerwand 29 gleitend gelagerte zylindrische Verlängerung aufweisen, womit er mechanisch
einwandfrei geführt ist. In diesem Fall weist die Zwischenquerwand 29 große Durchbrechungen 30 auf.
womit gewährleistet ist, daß auf ihren beiden Seiten derselbe Druck Λ herrscht, so daß auch die zylindrische
Verlängerung des Steuerschiebers 14 in der Zwischenquerwand 29 nicht druckdicht geführt sein muß.
Erfindungsgemäß ist die stromaufwärts liegende Stufe des Steuerventils 10 zum genauen Regeln des
Zwischendruckes Pieingerichtet, so daß die Druckdifferenz
Pi — Pa soweit möglich dem Druck Pa proportional ist.
Dazu können beispielsweise, wie aus der rechten Seite der Fig. 2 ersichtlich ist, in der Außenwand des
Gehäuses 19 in Längsrichtung ausgerichtete Schlitze 31 ausgebildet und im Inneren dieses Bereiches des
Gehäuses 19 ein Schieber 32 verschieblich gelagert sein, der je nach seiner Stellung einen mehr oder weniger
großen Teil der Schlitze 31 abdeckt oder freigibt. Der das Gehäuse 19 im Bereich der Schlitze 31 außen
umgebende Raum steht unter dem Druck Po, indem er beispielsweise, wie in der Zeichnung nicht dargestellt,
mit dem Inneren des Luftfilters 5 verbunden ist. Der Schieber 32 weist mehrere große Verbindungskanäle 33
auf, und damit stehen die auf seine beiden Stirnflächen einwirkenden Drücke im Gleichgewicht.
Der Schieber 32 ist durch eine ein- oder mehrteilige Stange 34 einerseits mit einer Membran 35 verbunden,
die ein I eil einer Druckmeßdose 36 ist. in deren innerem
Vakuum herrscht. Die Druckmeßdose 36 ist von einer Trennwand 37 getragen, die in dem Gehäuse 19
befestigt und im Bereich ihres Außenumfangs mit Öffnungen 38 versehen ist. Der Schieber 32 ist
andererseits durch die Stange 34 mit einer Membran 39 verbunden, die die Zwischendruckkammer, in der der
Druck Pi herrscht, von einer anderen, in der Zeichnung rechts liegenden Bezugsdruckkammer trennt, welche
über einen Stutzen 40 und eine Leitung 41 mit der Leitung 12 verbunden ist, in welcher der Druck Pa
herrscht Die dabei auf die Membran 39 einwirkende Kr?ft die der Druckdifferenz Pi-Pa proportional und.
da Pi größer als Pa, nach rechts (in der Zeichnungsdarstellung) gerichtet ist steht mit der (in F i g. 2) nach links
gerichteten Kraft im Gleichgewicht, die der Druck Pi auf die Membran 35 ausübt. Daraus ergibt sich, daß das
Verhältnis —pj —einen konstanten Wert aufweist, der
nur von dem Verhältnis der Querschnitte der beiden Membranen 35 und 39 abhängt, oder, was gleichbedeutend
ist, daß Pa/Pi konstant ist, oder schließlich, daß Pi-Pa sowohl zu Pa als auch zu Pi proportional ist. In
dem Teil des Gehäuses 19, in dem der so geregelte Zwischendruck Pi herrscht, mündet ein Rohrstutzen 42,
ίο über den der Druck Pientnommen werden kann.
Bei dem aus F i g. 3 ersichtlichen anderen Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steuerventils
10a ist der in der Zeichnung links liegende Teil, d. h. die stromabwärts liegende Stufe, genau gleich der des
Ausführungsbeispieles nach F i g. 2. während der rechts in der Zeichnung liegende Teil, d. h. die stromaufwärts
liegende Stufe einen etwas abgeänderten Aufbau aufweist, bei dem die Notwendigkeit des Einbaus der
Druckmeßdose 36 entfällt. Der dem vorstehenden Ausführungsbeispiel entsprechende Schieber 32 ist
ebenfalls über eine Stange 34a mit einer Membran 39a verbunden, die eine Zwischendruckkammer, in der der
Druck Pi herrscht, von einer Bezugsdruckkammer trennt, in der der über einen Leitungsanschluß 40a
zugeführte Druck Pa herrscht. Am rechten Ende des Ventilgehäuses ist hier aber eine dritte Membran 43
angeordnet, die ebenfalls mit der Stange 34a verbunden ist und einen Raum 44, in dem über einen Anschluß 4b
der Druck Pa aufrecht erhalten wird, von einem
jo Innenraum 46 trennt, in dem dank einer Öffnung 47 in
der Gehäusewand der Druck Po herrscht. Die drei Anschlußstutzen 45, 40a und 25 sind über ein
Leitungssystem 41a gemeinsam mit der Leitung 12 verbunden. Der unter dem Druck Po stehende
Innenraum 46 ist von der links von ihm liegenden und unter dem Druck Pa stehenden Bezugsdruckkammer
durch eine feste Querwand 48 getrennt, durch die die Stange 34a beweglich aber druckdicht hindurchgeführt
ist. Zwischen der Querwand 48 und der Membran 39a ist eine Druckfeder 49 angeordnet, die so eingestellt ist. daß
sie einen möglichst konstanten Druck ausübt, der gleich dem Produkt des Atmosphärendrucks Po mit dem
Querschnitt der Membran 43 ist. Dabei steht die von dieser Druckfeder 49 ausgeübte Kraft dauernd im
Gleichgewicht mit dem auf die linke Seite der Membran 43 einwirkenden Atmosphärendruck, womit schließlich
im Gleichgewicht das Verhältnis '_ " konstant ist und
nur von dem Verhältnis der Querschnittsflächen der zwei Membranen 39a und 43 abhängt. Daraus ergibt
sich, wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel, daß
das Verhältnis Pi/Pa und dessen Kehrwert ebenfalls konstant SiHu.
Bei dem aus F i g. 4 ersichtlichen, etwas einfacheren Ausführungsbeispiel ist der linke Teil eines erfindungsgemäßen
Steuerventils 106 ebenfalls dem des Steuerventils 10 identisch, während der rechte Teil weitgehend
dem Ausführungsbeipiel der Fig.3 entspricht jedoch
nur eine Membran 396 aufweist Daraus ergibt sich, daß der Zwischendruck Pi durch diese stromaufwärts
liegende Stufe des Regelventils 10ö auf einen konstanten Wert eingeregelt wird und nicht auf einen zu Pa
proportionalen Wert. Dieses Steuerventil 106 kann aber, wie sich aus dem folgenden ergibt, mit einem
ausreichend genauen Regelergebnis verwendet werden. Das den Steuerdruck Pc liefernde Elektroventil 9 ist
als ein in JA- oder NEIN-Schaltung betriebenes
Dreiwege-Magnetventil 50 ausgebildet das entweder
direkt oder auch auf indirektem Wege mit Hilfe eines Steuerunterdruckes elektrisch betätigbar ist, und zwar
durch einen ein Solenoid 51 durchfließenden Steuerstrom (F i g. 5).
Das Magnetventil 50 dient dazu, im Ruhezustand, d. h. bei nicht durch den Solenoiden 51 fließendem
Steuerstrom, den als Steuereingang dienenden Rohrstutzen 23 des Steuerventils 10 mit der an den Stutzen 25
angeschlossenen und unter dem niederen Druck Pa stehenden Leitung 12 durch eine Leitung 54 zu
verbinden.
Im Arbeitszustand, d. h. bei das Solenoid 51 durchfließendem Steuerstrom, verbindet das Magnetventil
50 den Rohrstutzen 23 mit einer Leitung 55, die einen über dem Druck Pa liegenden Druck, z. B. den
Druck Pi, aufweist. Die Leitung 55 kann aber auch unter Umgebungsdruck stehen, wobei der Anschlußstutzen 42
verschlossen ist. Vorzuziehen ist aber, daß die Leitung 55 zu dem Anschlußstutzen 42 führt und damit unter
dem Druck Pi steht, wodurch eine genaue Steuerung möglich ist, da der Mittelwert von Pcnäher bei P/als bei
Po liegt.
Das Magnetventil 50, sei es nun direkt oder indirekt betätigt, funktioniert im JA- oder NEIN-Belrieb (»alles
oder nichts«). Wird die ein Volumen V aufweisende Steuerdruckkammer 22 des Steuerventils 10 abwechselnd
mit einem niederen Druck Pa und mit einem höheren Druck Pi verbunden, so ist bei jedem Wechsel
eine Mindestauffüllzeit oder -entleerungszeit erforderlich, damit der Druck in der Steuerdruckkammer 22
tatsächlich den niederen oder höheren Wert annehmen kann. Diese Mindestzeit kann in einfacher Weise aus
den kleinsten Querschnitten Sa und Si der beiden Strömungskanäle 23—54 bzw. 23—55, aus dem Volumen
V der Steuerdruckkammer 22 und aus der
ίο Schallgeschwindigkeit ein der Luft bei einem Druck Pl
berechnet werden.
Das Solenoid 51 wird durch einen Steuerstrom mit rechteckimpulsförmigem Verlauf durchflossen, der
durch die Steuerschaltung 8 erzeugt wird, wobei zwei Bedingungen erfüllt sein müssen: einerseits müssen die
Stromeinschakzeit 77 und die Abschakzeit Ta jeweils
kleiner als die Auffüllzeit bzw. die Entleerungszeit sein, und andererseits muß eine Unsymmetrie geschaffen
werden, damit die Entleerung die Auffüllung überwiegt.
Dabei ist eine dritte Bedingung zu erfüllen, nämlich daß
die Menge q der zugeführten Luft der Menge Q des durch den Motor angesaugten Gemisches soweit wie
möglich proportional ist. Durch eine Berechnung aufgrund dieser drei Bedingungen können die Werte Ti
2r> und Ta ermittelt werden. Das Ergebnis ist folgendes:
Ti =
15
8
8
IV
c(Si + Sa)
Pi - Pa
2-Pa
[I
ι +
64 A ■ Pa■ N 75 ' Pi - Pa
Ta > Ti
Pi
Pa
Pa
Si
Sa
worin >■ das Verhältnis der spezifischen Wärme des Gases bei konstantem Druck und bei konstantem
Volumen. N die Drehzahl des Motors und A ein Koeffizient ist, der von den Abmessungen des
Regelventils nicht abhängt. Unter Berücksichtigung der durch die stromaufwärtsliegende Stufe des Steuerventils
10 vorgegebenen Bedingung, d. h. daß das Verhältnis
konstant ist, erkennt man, daß die Zeit Ti
Pi - Pa
Pa
praktisch nur von der Drehzahl Ndes Motors abhängt.
praktisch nur von der Drehzahl Ndes Motors abhängt.
Eine Vereinfachung könnte dadurch erreicht werden, daß für die beiden Strömungswege 23-54 und 23-55
der gleiche Durchflußquerschnitt gewählt wird. d. h. Si ist gleich 5a, woraus sich zwar unsymmetrische
»Impulse« ergeben würden, allerdings in einem
Pi
konstanten Verhältnis, da-^-wegen der stromaufwärtsliegenden
Stufe des Steuerventils 10 konstant ist. Um die Ausführung der elektronischen Schaltung zu vereinfachen,
ist es allerdings vorzuziehen, die Unsymmetrie nicht durch Vergrößern der Zeit Ta, sondern durch
Vergrößern des Querschnittes Sa zu schaffen, so daß Sa/Si—Pi/Pa, womit es dann möglich ist, Ta=Ti zu
wählen. Beim Anschluß der Leitung 55 an den Anschlußstutzen 42 liegt der Wert der beiden
vorstehenden Verhältnisse etwa bei 1,08, während in dem Fall der Verwendung von Po anstelle Pi eine
entsprechende Rechnung einen höheren Wert für das genannte Verhältnis ergibt
Die elektronische Steuerschaltung S liefert den
.Steuerstrom in Impulsform, dessen Frequenz in
Abhängigkeit von der Motordrehzahl durch die jeweils entsprechende Funktion für 77 gegeben ist und der den
Solenoid 51 des Elektroventils 50 ansteuert
Aufgrund der Unsymmetrie, die dadurch eingeführt wird, daß Ta größer als 77oder Sa größer als S/gemacht
wird, überwiegt die Entleerung immer über die Auffüllung, womit der Druck zwischen einem Minimalwert, der immer den gleichen Wert aufweist und gleich
Pa ist, und einem Maximalwert schwankt, der sich nur in Abhängigkeit von der Öffnungszeit verändert, da
ίο andererseits die Öffnungszeit kleiner als die maximale
Auffüllzeit ist. Der mittlere Steuerdruck Pc verändert sich in der gleichen Weise wie der maximale Druck, d. h.
er hängt direkt von der Frequenz der durch die vorstehende Steuerschaltung 8 erzeugten Impulse ab.
Die gesamte Regeleinrichtung muß auch noch die Meßergebnisse der Sonde 7 berücksichtigen, um die
zugeführte Zusatzluftmenge q durch Verändern der Signalfrequenz des Steuerstromes zu regeln. Die von
der Sonde 7 gelieferte veränderliche Spannung verändert die Zeit 77in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehall
der Abgase zusätzlich zu der normalen Veränderung in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Ist das
Gemisch zu fett, wird 77 vergrößert, so daß die Zusatzluftmenge q zunimmt Die Zeit 77nimmt dagegen
ϊ5 in den Intervallen, in" denen das Gemisch zu mager ist,
langsam ab, womit die zugeführte Zusatzluftmenge q verringert wird.
Die vollständige Steuerschaltung 3 weist außerdem einen elektronischen Drehzahlmesser auf. der die
bo Motordrehzahl anhand der von dem Zündschalter 13
übermittelten Zündfrequenz bestimmt Der Drehzahlmesser unterbricht die Zusatzluftzufuhr, sobald die
Motordrehzahl in die Nähe der Leerlaufdrehzahl gelangt z.B. unter 1300U/min liegt oder sobald die
Drehzahl einen Oberwert z. B. 5000 U/min, überschreitet oberhalb dessen die Zuführung von Zusatzluft nicht
mehr notwendig ist Diese Unterbrechung kann auch durch andere JA- oder NEIN-Signale gesteuert werden.
die beispielsweise durch einen die Rückkehr des Gaspedales in seine Ruhelage anzeigenden Schalter
geliefert werden, wobei beispielsweise beim Verzögern der Fahrzeuggeschwindigkeit die Zufuhr von Zusatzluft
ebenfalls unterbrochen wird.
Mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung läßt sich das einer Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff-Luftgemisch
äußerst präzise steuern, obwohl die dazu verwendeten Einrichtungen sehr wenig aufwendig
sind. Mit den Ausführungsbeispielen der Regelventile nach Fig.2 und 3 wird eine äußerst genaue Regelung
10
erreicht; die mit dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4
erreichbaren Ergebnisse sind aber auch vollkommen zufriedenstellend, da die zusätzlich eingeführte Luftmenge
q einen Anteil von nicht mehr als 5 — 10% des angesaugten Volumens Q beträgt. Dadurch werden die
durch Schwankungen des Druckes Pa verursachten Relativänderungen stark gedämpft und es führen die
Meßergebnisse der die Konzentration messenden Sonde zu ausreichend feinfühligen und wirksamen
Korrekturen der Steuerung.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Vorrichtung zum Steuern der Zufuhr von Zugluft stromab vom Vergaser in das Saugrohr einer
Brennkraftmaschine während des Lastbetriebes, mit den Unterdruck im Saugrohr, den Zustand der
Motorabgase sowie über die Zündfrequenz die Motordrehzahl feststellenden Steuereinrichtungen,
mit einer in Abhängigkeit von den durch diese Steuereinrichtungen eingegebenen Meßgrößen ein
Regelsignal erzeugenden elektronischen Steuerschaltung und mit einem in Abhängigkeit von dem
Regelsigna! der Steuerschaltung die Zufuhr von Zusatzluft bestimmenden Steuerventil, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) von einem pneumatischen Ventil gebildet isi, das eine
Steuerdruckkammer (22) aufweist, die von einer an das Saugrohr (2) stromab vom Vergaser (3)
angeschlossenen Ansaugdruckkammer (24) durch eine in Richtung der Steuerdruckkammer (22) durch
eine Feder (26) belastete erste Membran (21) getrennt ist, wobei die Membran (21) mit einem
Steuerschieber (14, 15) zusammenwirkt, der eine Verbindung der Ansaugdruckkammer (24) mit einer
Zwischendruckkammer über Steueröffnungen (16) in Abhängigkeit des Differenzdruckes zwischen den
in der Ansaugdruckkammer (24) und den in der Sleuerdruckkammer (22) herrschenden Drücken
herstellt, sowie einer von der Zwischendruckkammer durch eine zweite Membran (39) getrennten,
ebenfalls an das Saugrohr (2) stromab vom Vergaser (3) angeschlossenen Bezugsdruckkammer, wobei die
zweite Membran (39) einen Schieber (32) in Abhängigkeit des Differenzdruckes zwischen den in
der Bezugsdruckkammer und der Zwischendruckkammer herrschenden Drücken betätigt und über
öffnungen (31) den Anschluß der Zwischendruckkammer an die Atmosphäre schafft, wobei die
Steuerdruckkammer (22) über ein periodisch betätigtes Umschaltventil wechselweise an das Saugrohr
(2) der Brennkraftmaschine stromab vom Vergaser
(3) bzw. eine Druckquelle angeschlossen ist, deren Druck größer als der im Saugrohr (2) herrschende
Druck ist und sich die Zuschaltdauer des höheren Druckes bei steigender Drehzahl und/oder verringertem
Sauerstoffanteil im Abgas der Brennkraftmaschine verlängert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Luftzufuhr in die Ansaugdruckkammer
(24) steuernde Steuerschieber (14) einen zylindrischen Mantel (15) mit gleichmäßig über
seinen Umfang verteilten Schlitzen (16) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch den die Luftzufuhr aus
der Atmosphäre in die Zwischendruckkammer steuernden zylindrischen Schieber (32) gleichmäßig
über den Umfang des Ventilgehäuses (19) verteilte Längsschlitze (31) abdeckbar sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (32) mit zwei Membranen
(35,39) verbunden ist, von denen eine (39) einerseits
mit dem in Schließrichtung des Schiebers (32) wirkenden Zwischendruck (Pi) und andererseits mit
dem Saugdruck (Pa) beaufschlagt ist, und die andere, eine kleinere Oberfläche aufweisende Membran (35)
einerseits mit dem in Öffnungsrichtung wirkenden Zwischendruck (Pi) und andererseits mit einem
Vakuum beaufschlagt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (32) durch eine Stange
{34a) mit zwei Membranen (39a, 43) verbunden ist, von denen eine (43) einerseits mit dem in
Schließrichtung des Schiebers (32) wirkenden Zwischendruck (Pi) und andererseits mit dem
Ansaugdruck (Pa) beaufschlagt ist, und die andere Membran (39a) einerseits mit dem in Schließrichtung
wirkenden Atmosphärendruck (Po)und andererseits
mit dem Ansaugdruck (Pa) beaufschlagt ist und daß dem Schieber (32) und den Membranen (39a, 43) eine
sie mit einer Kraft, die der des auf die zweite Membran (39a) einwirkenden Atmosphärendrucks
entspricht, in Öffnungsrichtung drückende Feder (49) zugeordnet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (32) durch eine Stange mit
einer einzigen Membran (396,} verbunden ist, die
einerseits mit dem auf sie in Schließrichtung des Schiebers (32) wirkenden Zwischendruck (Pi) und
andererseits mit dem Ansaugdruck fPaJbeaufschlagt ist, und daß der Membran (39b) eine sie und den
Schieber (32) in Öffnungsrichtung drückende Feder (49) zugeordnet ist.
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