DE3125124A1

DE3125124A1 - "einrichtung zum regeln der zusammensetzung des betriebsgemisches einer brennkraftmaschine durch aenderung der abgasrueckfuehrmenge"

Info

Publication number: DE3125124A1
Application number: DE19813125124
Authority: DE
Inventors: Hans-Jörg Dipl.-Ing. 7145 Markgröningen Vogtmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1981-06-26
Filing date: 1981-06-26
Publication date: 1983-01-13
Also published as: JPS585443A

Description

FIRMA ROBERT BOSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

Einrichtung zum Regeln der Zusammensetzung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine durch Änderung der Abgasrückführmenge

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei Regeleinrichtungen für die Zusammensetzung des Betriebsgemisches einer Brennkraftmaschine ist es bekannt, im Saugrohr eine Drosselklappe anzuordnen, die durch einen Stellmotor zur komplementären Verstellung von Saugrohrquerschnitt zur Änderung der Frischluftmenge und dem Querschnitt einer Abgasruckfuhrleitung zur Änderung der Abgasrückführmenge betätigbar ist. Nachteilig ist hierbei aber, daß die Anpassung insbesondere des im Saugrohr vorliegenden Abgasrückführanteils bei schneller Verstellbewegung eines Mengenverstellorgans der Kraftstoffzumeßeinrichtung für den neuen Betriebszustand, beispielsweise beim Uber-

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gang von geringer Last zu hoher Last, nicht schnell genug vollzogen werden kann. Hier können sich Ansprechzeiten bezüglich der Regelung der Abgasrückführmenge und des diese Menge steuernden Stellorgans ergeben, welches auch unabhängig zur Saugrohrdrosselklappe ausgebildet sein kann. Es kommt dann mindestens kurzzeitig je nach Größenordnung des Lastwechsels zu einer mehr oder weniger starken Anreicherung des Betriebsgemisches mit Kraftstoff und einer entsprechend starken Rußbildung im Abgas. Eine solche unerwünschte Rußbildung kann sich auch beim Wechsel von niedriger Last auf Vollast ergeben.

Es ist auch bekannt, eine Rußbildung im Abgas dadurch zu vermeiden, daß vom Mengenverstellorgan der Kraftstoffzumeßeinrichtung betätigt bei Überschreiten einer bestimmten Verstellgeschwindigkeit ein Zeitglied angestoßen wird, um so in den Arbeitsraum eines hydraulischen, die Abgasrückführmenge steuernden Verstellorgans den höchsten Systemdruck einzuleiten, so daß die Abgasrückführung (ARF) unterbrochen und gegebenenfalls gleichzeitig der Brennkraftmaschine die maximale Frischluftmenge zugeführt wird. Da jedoch gleichzeitig mit der Betätigung des Kraftstoffmengenverstellorgans die neue, erhöhte Kraftstoffmenge zur Einspritzung in die Brennräume der Brennkraftmaschine gelangt, andererseits aber der höhere Systemdruck im Arbeitsraum des Stellmotors für die Abgasrückführung erst aufgebaut werden muß, ergibt sich auch hier eine Unterdrückung der Abgasrückführung nur verzögert, so daß es bei einem Lastwechsel zu einem Rauchstoß kommen kann.

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Vortelle der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sofort bei überschreiten einer beliebig vorgebbaren Verstellgeschwindigkeit des Mengenverstellorgans die Abgasrückführung unterbrochen werden kann, wobei die Unterbrechung der Abgasrückführung auch aufrechterhalten bleibt, wenn aus der Beschleunigungsphase, die die Unterbrechung veranlaßt hat, in den Vollastbereich übergegangen wird.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß der Aufbau des erfindungsgemäßen Gebers für die Beschleunigungs- und Vollastabschaltung der Abgasrückführung einfach und besonders storunanfällig ist, wobei als Arbeitsmedium vorzugsweise Luft eingesetzt werden kann. Außerdem ist die Rückwirkung auf die Verstellkräfte äußerst gering.

Da die Erfassung der Beschleunigungs- und/oder Vollastphase durch elektrische Kontaktgabe erfolgt, ergibt sich eine unmittelbare Anzeige des Gebers und die Möglichkeit, diese Anzeige auch' unmittelbar zur entsprechenden Steuerung der Abgasrückführmenge auszunutzen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist die frei wählbare Ansprechschwelle für den Geber durch entsprechende Ausbildung einer Drosselbohrung einer dem Geber zugeordneten Membran, wobei durch die Anordnung eines Rückschlagventils gegenläufigen Bewegungen des Mengen-

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verstellorgans, der üblicherweise der Verstellhebel einer Einsprichpumpe sein kann, sofort gefolgt werden kann.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in schematisierter Darstellung den Ansaug- und Abgasbereich einer Brennkraftmaschine mit Teilen der Kraftstoffzumeßeinrichtung, wobei deren Verstellorgan und der die Beschleunigungsund Vollastabschaltung der Abgasrückführung bewirkende Geber stark vergrößert dargestellt sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Zeichnung ist bei 1 eine Brennkraftmaschine dargestellt mit einem Saugrohr 2 und einer Abgassammelleitung 3. Eine im Saugrohr 2 angeordnete Drosselklappe 4 ist über ein Gestänge 5 mit einem hydraulischen Stellmotor 6 verbunden; dabei ist die Ausbildung und die Anordnung der Drosselklappe 4 so getroffen, daß diese bei Verschwenkung um ihre Welle 7 und einem stärkeren öffnen zur Erhöhung der Luftzufuhr gleichzeitig mit der hinteren Drosselklappenhälfte die Einmündung 8 einer Abgasrückführleitung 9 verschließt.

Durch eine schematisch innerhalb der gestrichelten Umrandung dargestellte Einspritzpumpe 10 wird der Brennkraft-

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maschine üblicherweise der Kraftstoff zugemessen; bei der Einspritzpumpe 10 kann es sich um eine bekannte Reiheneinspritzpumpe, um eine Verteilereinspritzpumpe oder auch um eine Saugdrosseleinspritzpumpe handeln. Der Kraftstoff wird der Einspritzpumpe über eine Kraftstoffförderpumpe 11 und eine Kraftstoffversorgungsleitung 12a, 12b zugeführt, wobei zur Vereinfachung von der Darstellung und weiteren Erläuterung von Kraftstoffiltern, Druckregelventilen u. dgl. abgesehen wird.

Handelt es sich wie bei der in Zeichnung dargestellten Einrichtung um ein kraftstoffgeführtes System, dann wird der Last- oder Drehmomentwunsch über ein Gaspedal 13 auf einen das Kraftstoffmengenverstellorgan der Einspritzpumpe 10 verstellenden Verstellhebel 14 übertragen. Dabei können zwischen dem Gaspedal 13 und dem Verstellhebel 14 Übertragungsvorrichtungen 15 angeordnet sein, die Schleppglieder, vorgespannte Federn o. dgl. umfassen, so daß sich eine Art Mengendämpfung ergibt.

Ergänzend umfaßt die in der Zeichnung dargestellte Regeleinrichtung eine ein Differenzdruckventil enthaltende Vergleichseinrichtüng 16, die die tatsächlich der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge mit der angesaugten Frischluftmenge vergleicht. Über eine Stauscheibe 17 im Ansaugrohr wird dabei die zur Brennkraftmaschine fließende Luftmenge gemessen, mechanisch über ein Stößel 16a der Schwenkarm 18 zur Wiederherstellung des Kräftegleichgewichts belastet und gleichzeitig über eine Steuerleitung 19 dem hydraulischen Verstellmotor 6 der Drosselklappe 4 ein solcher Druck einer Kraftstoffabströmmenge zugeführtv daß sich ein Gleichgewicht der Drosselklappen-

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position ergibt bzw. bei einer Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge durch Verstellung der Drosselklappe 4 eine entsprechende Vergrößerung der zugeführten Frischluftmenge unter gleichzeitiger Verringerung der rückgeführten Abgasrückführmenge. Hierauf braucht aber nicht weiter eingegangen zu werden, da die Vergleichseinrichtung und die nit ihr zusammenwirkende Kraftstoffzumeßeinrichtung nicht Gegenstand vorliegender Erfindung sind.

Um bei schnellen Beschleunigungsvorgängen bzw. bei Volllast die rückgeführte Abgasmenge entsprechend schnell dem neuen Übergangs- bzw. Vollastzustand anpassen zu können, ist entsprechend einem Merkmal vorliegender Erfindung ein Geber 20 vorgesehen, der sich in einer mechanischen Anschlagposition zum Verstellhebel 14 des Mengenverstellorgans der Kraftstoffzumeßeinrichtung 10 befindet und mit diesem Verstellhebel 14 gleichzeitig einen elektrischen Schalter bildet, der bestimmte Eigenschaften aufweist. Der Geber 20 ist als Membrandose 21 ausgebildet und umfaßt ein durch eine Membran 22 zweigeteiltes Gehäuse 23, welches außerdem einen Stößel 24 lagert. Der Stößel 24 ist an der Membran 22 angelenkt; dabei kann die Membran 22 entweder als schlaffe Membran ausgebildet sein und verfügt dann über eine Vorspannungsfeder 25, die den Stößel 24 ständig in Richtung auf den Verstellhebel 14 drückt, oder die Membranverfügt selbst über Federeigenschaften und übernimmt diese Aufgabe.

Es ergibt sich dann folgende Funktion, wenn der Verstellhebel 14 beispielsweise bei 26 verschwenkbar gelagert ist und eine Verstellbewegung in Richtung des Doppelpfeils 27

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durchführen kann, veranlaßt durch eine entsprechende willkürliche Betätigung des Gaspedals 13, beispielsweise vom Fahrer des mit einer solchen Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs. Bewegt sich das Fahrpedal in Richtung einer Kraftstoff-Mehrmenge - hierbei ist die Bewegungsabfolge zwischen dem Fahrpedal 13 und dem Verstellhebel 14 von untergeordneter Bedeutung, da es auf die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmehrmenge lediglich ankommt -, dann wird der mechanische Kontakt, der im Berührungsbereich 28 zwischen dem Stößel 24 des Gebers 20 und dem Verstellhebel 14 vorliegt, gelöst, wodurch sich gleichzeitig, wie weiter unten noch beschrieben wird, eine elektrische Kontaktgabe ergibt. Die Trennung der Kontaktanlage zwischen dem Stößel 24 und dem Verstellhebel 14 kann auf praktisch jede beliebige Veränderungsgeschwindigkeit eingestellt werden und hängt von dem Ausmaß des sich im Federraum 29 der Membrandose 21 bildenden Unterdrucks ab. Das Ausmaß der Behinderung für den federbelasteten Stößel 24 des Gebers 21, der Bewegung des Stellhebels zu folgen, bestimmt sich durch die Größe einer Drosselbohrung 30 in der Membran 22, die beliebig ausgebildet sein kann.

Hierdurch ergibt sich eine zeitliche Verzögerung, während welcher der Stößel 24 aus der mechanischen Kontaktlage mit dem Verstellhebel 14 gelöst ist und bevcr der Stößel mit dem Verstellhebel wieder Kontakt erhält.

Diese zeitlich bestimmbare Trennung nutzt die Erfindung zur Bewirkung einer elektrischen Kontaktgabe in der Weise aus, daß beispielsweise ein Magnetventil 31 in einer Verbindungsleitung 32 zwischen der Kraftstoffversorgungslei-

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tung 12a und dem hydraulischen Stellmotor 6 der Drosselklappe 4 so angesteuert wird, daß im Arbeitsraum des Stellmotors augenblicklich der Systemdruck herrscht, durch den die Drosselklappe 4 in die voll geöffnete Stellung gebracht und die Abgasrückführleitung bei 8 verschlossen wird. Dieser Zustand herrscht dann so lange vor, bis der Unterdruck im Federraum des Gebers über die Drosselbohrung 30 ausgeglichen ist. Dabei kann die Ansteuerung des Magnetventils 31 so erfolgen, daß der gesamte Geber 20 mitsamt Stößel 24 der Membrandose 21 isoliert, beispielsweise durch Unterlage von elektrisch nicht leitenden Abstandsscheiben in einer solchen Position angrenzend an den Verstellhebel 14 befestigt wird, daß bei Lösen der Kontaktgabe zwischen dem Stößel 24 und dem in diesem Fall auf Masse (-) liegenden Verstellhebel 14 das Magnetventil 31 stromlos wird und daher bei entsprechender Auslegung die Steuerleitung 32 öffnet.

Hier sind eine Vielzahl von Varianten möglich; so kann in der Abgasrückführleitung 9 ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Sperrventil angeordnet werden, welches bei Masseschluß zwischen dem Geber 20 und dem Verstellhebel 14 angesteuert und daher geöffnet ist; ergibt sich jedoch die mechanische Trennung und damit die elektrische öffnung des so gebildeten Schalters, dann wird das Sperrventil in der Abgasleitung 9 ebenfalls stromlos und schließt diese aigenblicklich.

Ein anderes Mittel, ein schnelles öffnen der Drosselklappe 4 bzw. Schließen des Querschnitts 8 der Abgasrückführleitung zu erzielen, besteht darin, in der Kraftstoffversorgungsleituhg 12b stromabwärts des Differenzdruckven-

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tils, also in der Verbindungsleitung zwischen dem Differenzdruckventil der Vergleichseinrichtung 16 und der Kraftstoffzumeßeinrichtung 10 einen Bypass zum Kraftstoffvorratsbehälter 33 zu öffnen, beispielsweise ebenfalls über ein elektrisch angesteuertes Magnetventil, so daß eine große Kraftstoffeinspritzmenge vorgetäuscht wird. Auch dies führt über die Steuerleitung 19 der Vergleichseinrichtung 16 zu einer Steigerung des Drucks im Arbeitsraum des hydraulischen Stellmotors 6 für die Drosselklappe 4.

Es versteht sich, daß bei höherer Verstellgeschwindigkeit und großen Verstellhüben des Fahrpedals die öffnungsdauer des elektrischen Schalters aus Geber 20 und Verstellhebel 14 entsprechend langer als bei kleinen Überschreitungen der maximalen bzw. der hier als Ansprechschwelle vorgegebenen Verstellgeschwindigkeit ist, so daß entsprechend gezielt und für eine entsprechend gewünschte Dauer die Abgasrückführung unterbrochen werden kann.

Eine Verzögerung in Richtung Mindermenge der Kraftstoffzufuhr, also eine unerwünschte Rückwirkung des Stößels bei einer Verstellung in Gegenrichtung kann mit Hilfe eines Rückschlagventils 34 in der Membran 22 vermieden werden.

Es ist schließlich in einer Ausgestaltung vorliegender Erfindung möglich, den Geber 20 mit Bezug auf den Ver-stellhebel 14 so zu positionieren bzw. den Hub des Stößels 24, etwa durch Anschläge so zu begrenzen, daß bei Erreichen der Vollaststellung der Kontakt zum Verstellhebe'l dauerhaft unterbrochen ist, so daß während des

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Vollastzustandes eine sichere Abschaltung der Abgasrückführung ständig gegeben ist.

Schließlich ist es möglich, den mechanischen Kontakt-Berührungsbereich zwischen Stößel und Verstellhebel nur auf einer oder auf beiden Seiten mit gegenüber Stößel und/oder Verstellhebel isolierten elektrischen Kontaktstücken zu belegen, so daß ein Ötromfluß über die Membrandose oder mindestens den Verstellhebel ganz vermieden ist. Die Kontaktstücke sind dann mit entsprechenden elektrischen Zuleitungen verbunden.

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Claims

Patentansprüche

1J Einrichtung zum Regeln der Zusammensetzung des Be-"~ triebsgemisches einer Brennkraftmaschine mit einer willkürlich betätigbaren, ein Mengenverstellorgan mit Verstellhebel aufweisenden Kraftstoffzumeßeinrichtung, sowie mit Mitteln zur entsprechenden Änderung der Zuführmenge von rückgefüiirtem Abgas in das Saugrohr, dadurch gekennzeichnet, daß ein Geber (20) in Form einer Membrandose (21) vorgesehen ist,mit einem auf die Membran (22) einwirkenden Stößel (24), der im Normalzustand eine mechanische Kontaktlage mit Bezug auf den Verstellhebel (14) des Mengenverstellorgans aufweist und gleichzeitig einen elektrischen Schalter bildet zur Erzeugung einer Stellgröße zur Steuerung der Abgasrückführmenge.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Kontaktierung des Stößels (24) der Membrandose (21) am Verstellhebel (14) gleichzeitig die elektrische Kontaktgabe bewirkt derart, daß der Strom zur mindestens mittelbaren Änderung bzw. Unterbrechung der Abgasrückführmenge über die Membrandose und den Verstellhebel gegen Masse fließt.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Flächen im Kontaktbereich (28) zwischen Stößel (24) und Verstellhebel (14) mit jeweils isolierten Kontaktstücken belegt sind, derart, daß sich eine Unterbrechung der elektrischen Kontaktierung ergibt, gegebenenfalls mit nachfolgender Invertierung des so gewonnenen elektrischen Signals zur Ansteuerung von Stellgliedern für die Abgasrückfuhrmenge.
4. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Membran eine sich in den abgeschlossenen Federraum (29) öffnende Drosselbohrung (30) angeordnet ist derart, daß der Stößel (24) der voreilenden Verstellbewegung des Verstellhebels (14) mit einstellbarer zeitlicher Verzögerung folgt, die in der Form eines elektrischen Signals zur Sperrung der Abgasrückfuhrmenge ausgenutzt wird.
5. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis A₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (20) mit seinem Stößel (24) so positioniert ist bzw. daß der Hub des Stößels (24) so begrenzt ist, daß bei Erreichen der Vollaststellung der Kontakt des Stößels (24) zum Verstellhebel (14) dauerhaft unterbrochen ist.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 5,dadurch gekennzeichnet, daß das auf die Stromunterbrechung zwischen Geber (20) und Verstellhebel

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(14) reagierende Magnetventil (31) angeordnet ist in der den Systemdruck zu einem hydraulischen Stellmotor (6) für die Drosselklappenverstellung führenden Leitung (32) oder in der Verbindungsleitung (12b) zwischen einer ein Differenzdruckventil umfassenden Vergleichseinrichtung (16) und der Kraftstoffzumeßeinrichtung zur Vortäuschung einer größeren eingespritzten Kraftstoffmenge oder unmittelbar in der Abgasrückführleitung (9).