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DE2014633A1 - Elektronisches Gemischdosierungs system - Google Patents

Elektronisches Gemischdosierungs system

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Publication number
DE2014633A1
DE2014633A1 DE19702014633 DE2014633A DE2014633A1 DE 2014633 A1 DE2014633 A1 DE 2014633A1 DE 19702014633 DE19702014633 DE 19702014633 DE 2014633 A DE2014633 A DE 2014633A DE 2014633 A1 DE2014633 A1 DE 2014633A1
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DE
Germany
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mixture
metering
electronic
fuel
engine
Prior art date
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Granted
Application number
DE19702014633
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English (en)
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DE2014633C2 (de
Inventor
Richard Dr Ing 7000 Stuttgart Zechnall
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to FR7046311A priority patent/FR2083845A5/fr
Priority to BR57071A priority patent/BR7100570D0/pt
Priority to CH402471A priority patent/CH514780A/de
Priority to ES389567A priority patent/ES389567A1/es
Priority to CA108679A priority patent/CA932430A/en
Priority to US00128617A priority patent/US3750632A/en
Priority to NL7104034A priority patent/NL7104034A/xx
Priority to SE7103900A priority patent/SE371470B/xx
Priority to CS2219A priority patent/CS149438B2/cs
Priority to BE764927A priority patent/BE764927A/xx
Priority to GB2533371*A priority patent/GB1337448A/en
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Publication of DE2014633C2 publication Critical patent/DE2014633C2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/28—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

E. 9826
23.3.1970 Sk/Sz
Anlage zur
Patentanmeldung
ROBERT? BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1, Breitscheidstraße -4-
Elektronisches Gemischdosierungssystem
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisch gesteuertes oder geregeltes System zur Gemischdosierung bei Ottomotoren.
Solche Gemischdosierungssysteme haben hauptsächlich die Aufgabe, die Konzentration unverbrannter oder unvollständig verbrannter Bestandteile in den Abgasen von Brennkraftmaschinen j herabzusetzen. Es sind Systeme bekannt, die im Schiebebetrieb oberhalb der Leerlaufdrehzahl die Kraftstoffzufuhr vollständig unterbinden, doch gibt es noch andere Betriebszustände der Brennkraftmaschinen, bei denen eine Abgasentgiftung erforderlich und auch möglich ist. ■ ■
afc
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Robert Bosch. GmbH · R. 9826 Sk/Sz
Stuttgart
Ein bekanntes Verfahren zur Abgasentgiftung ist die Nachverbrennung der Abgase in einem besonderen Eeaktor. Bei diesem Verfahren wird jedoch der Benzinverbrauch erhöht, und außerdem ist der Reaktor kostspielig. Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch elektronische Steuerung oder Regelung die Luftüberschußzahl λ in möglichst vielen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine so einzustellen, daß sich optimal entgiftete Abgase ergeben.
Die Luftüberschußzahl λ ist ein Maß für die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Sie ist so definiert, daß bei einem stöchiometrischen Gemisch \ = 1 ist.
Aus den Abgasen sollen als giftige Bestandteile besonders unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide entfernt werden.
Eine besonders wirkungsvolle Lösung ergibt sich, wenn gemäß der Erfindung ein elektronischer Funktionsgeber vorhanden ist, der in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors die Kraftstoffzumessung derart steuert oder regelt, daß in jedem Betriebszustand des Motors bestimmte, vorgegebene Werte der Luftüberschußzahl λ erreicht werden.
Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten und mit Diagrammen erklärten Ausführungsbeispielen beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in einem Diagramm die Abhängigkeit der CH- und NO-Konzentration von X und vom Zündzeitpunkt,
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Stuttgart.
Fig. 2 in einem Diagramm die Abhängigkeit der CH- und CO-Konzentration von der Funkendauer,
Fig. 3,Λ,-5 uncL 10 Blockschaltbilder von vier Ausführungsbeispielen,
Fig. 6 das Schaltbild des elektronischen Funktionsgebers für das dritte Ausführungsbeispiel,
Fig. 7, 8, 9 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 6 dargestellten elektronischen Funktionsgebers, jjl
In Fig. 1 ist die Emission giftiger Abgase in Abhängigkeit von der- Luf tüberschußzahl λ dargestellt. Die Kurven 40, 41 und gelten für Stickoxide, und zwar bei Zündung 25°, 35 und 50 vor dem oberen Totpunkt. Die Kurven 43, 44 und 45 gelten für unverbrannte Kohlenwasserstoffe bei. Zündung 25°, 35° und vor dem oberen Totpunkt. Die Konzentration von CO ist nicht aufgezeichnet. Sie sinkt wie die der Kohlenwasserstoffe mit zunehmender Luftüberschußzahl, nimmt aber nicht wieder, zu ^ wenn λ > 1,2 wird.
Demgemäß ist es am zweckmäßigsten, die Brennkraftmaschine mit ■ Λ einer Luf tüberschußzahl von etwa 1,2 zu betreiben. Bei größerem Itu£tüberschuß können Verbrennungsaussetzer auftreten, so daß die Konzentration unverbraimter Kohlenwasserstoffe wieder stark zunimmt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die höchste Leistung des Motors bei X= 0,9 erreicht wird.
Ein sinnvoller Kompromiß zwischen den Anforderungen nach einerseits hoher Motorleistung und andererseits günstiger Abgaszusammensetzung ist nach der Erfindung in folgender Weise möglich: Ein kraftstoffarmes Gemisch wird eingestellt im Bereich derjenigen Fahrzustände, die bevorzugt im Stadtverkehr vor-
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Stuttgart
kommen, wo zwar möglichst gut entgiftetes Abgas, jedoch nicht die Maximalleistung des Motors erforderlich ist; ein kraftstoffreiches Gemisch wird bei denjenigen Betriebstzuständen eingestellt, bei denen hohe Motorleistung gefordert wird, aber auf die Reinheit der Abgase kein besonderer Wert gelegt werden muß, also vor allem beim Überlandverkehr.
Als Kriterium zur Unterscheidung zwischen den beiden Gruppen von Betriebszuständen wird gemäß der Erfindung die Fahrge-™ schwindigkeit verwendet.
Das in Fig. 5 dargestellte erste Ausführungsbeispiel ist für eine mit Benzineinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine vorgesehen. Es ist jedoch ohne wesentliche Änderungen auch für Vergasermotoren verwendbar.
Ein Gaspedal 15 betätigt eine im Ansaugrohr 11 angebrachte Drosselklappe 12 der im übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine und steuert so den Luftzufluß zu den Zylindern. Dieser Luftzufluß wird entweder mit einem geheizten Temperaturfühler 15, der durch den Luftstrom abgekühlt wird, oder mit einer Stauscheibe 15a gemessen. Zur Umwandlung dieser Meßwerte in elektrische Signale geeigneter Amplitude ist ein Luftzufluß-Istwertgeber 16 bzw. 16a vorgesehen, dessen Ausgang an einen ersten Eingang eines elektronischen Funktionsgebers angeschlossen ist. Der Öffnungswinkel der Drosselklappe 12 wird mit einem Drosselklappen-Winkelgeber 14 gemessen, dessen Ausgang an einem zweiten Eingang des elektronischen Funktionsgebers 19 angeschlossen ist. An einem dritten Eingang des Funktionsgebers 19 ist ein Multivibrator 18 angeschlossen, der Impulse mit einer der Motordrehzahl proportionalen Frequenz abgibt. Der Eingang des Multivibrators 18 ist mit der Primärwicklung 17 einer nicht dargestellten Zündspule verbunden.
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Der einzige Ausgang des Funktionsgebers 19 ist an einem ersten Eingang eines Differenzverstärkers 20 angeschlossen. Dieser Differenzverstärker gehört zu einer Servo-Versteileinrichtung, die außerdem noch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 21 und einen Zumeßdrossel-Istwertgeber 23 enthält und zur Einstellung der Zumeßdrossel 22 dient.
Der Funktionsgeber 19 gibt einen Sollwert für den Kraftstoffzufluß zu den Einspritzventilen vor. Dieser Sollwert wird vom Differenzverstärker 20 mit dem vom Istwertgeber 23 kommenden Istwert verglichen. Wenn der Sollwert größer ist als der Istwert, wird die Zumeßdrossel 22 von der elektromagnetischen Betätigungsvorrichtung weiter geöffnet.
Der Funktionsgeber 19 ist so ausgelegt, daß er ein Ausgangssignal abgibt, das vom Luftzufluß durch das Saugrohr abhängt. Die Drehzahl und die Drosselklappenstellung werden über den Multivibrator 18 und den Istwertgeber .16 als Korrektursignale auf zwei weitere Eingänge des Funktionsgebers 19 gegeben.
Der Kraftstoff wird dadurch so zugemessen, daß bei allen Betriebszuständen des Motors eine geeignete Luftüberschußzahl λ erreicht wird.
Im zfweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4- dargestellt ist, sorgt der Funktionsgeber sowohl für die Dosierung des Kraftstoffes wie auch der Verbrennungsluft.
Es ist ein elektronischer Funktionsgeber 25 mit zwei Ausgängen vorgesehen. Der erste Ausgang ist an den Eingang des ersten Differenzverstärkers 20 angeschlossen, der wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 zur Steuerung der Zumeßdrossel 22 dient.
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Der zweite Ausgang des Funktionsgebers ist an den Eingang eines zweiten Differenzverstärkers 26 angeschlossen, der über eine zweite elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 27 die Drosselklappe 12 steuert. An jeweils einen der drei Eingänge des Funktionsgebers 25 sind der Drosselklappen-Winkelgeber 14, ein Gaspedal-Winke!geber 24 und der Multivibrator 18 angeschlossen.
An zwei weitere Eingänge des Funktionsgebers 25 kann erforderlichenfalls ein Istwertgeber 28 für die Lufttemperatur und/oder ein Istwertgeber 29 für den Luftdruck angeschlossen werden.
Vom Funktionsgeber werden in diesem zweiten Ausfuhrungsbeispiel sowohl die Zumeßdrossel 22 als auch die Drosselklappe 12 über Sollwert-Istwert-Vergleichsschaltungen gesteuert.
Seine Eingabe größe erhält der Funktionsgeber 25 von dem Gaspedal-Winkelgeber 24, 'dem Multivibrator 18 und dem Drosselklappen-Winkelgeber 14. In weiterer Fortbildung der Erfindung können an weitere Eingänge des Funktionsgebers 25 die obengenannten weiteren Istwertgeber 28 und 29 angeschlossen werden, die Korrektursignale in Abhängigkeit von der Lufttemperatur und vom Luftdruck abgeben.
Aus Fig. 1 sieht man, daß die Stickoxidkonzentration bei \ = 1,2 noch recht groß ist und sowohl durch Erhöhung der Luftüberschußzahl λ als auch durch späteren Zündzeitpunkt vermindert werden könnte. Die Zündaussetzer, die bei größeren Luftüberschußzahlen die starke Erhöhung der Kohlenwasserstoffkonzentrat!on bewirken, können nach Fig. 2 dadurch bekämpft werden, daß man die Funkendauer erhöht. In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Kohlenwasser-. Stoffkonzentration von der Funkendauer dargestellt. Kurve 46
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gilt für λ = 0,8; 4? für λ = 0,9; 48 für λ = 1,0; 4-9 für λ = 1,1 Und 50 für λ = 1,2.
Das in Fig. 5 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel weist die Eigenschaften der beiden ersten Ausführungsbeispiele auf und besitzt außerdem Mittel zur Erhöhung der Funkendauer auf * mindestens 2 Millisekunden oder noch darüber und Vorrichtungen zur Verstellung des Zündzeitpunktes. Die Vorrichtungen zur Luft- und Kraftstoffzumessung sind so ausgelegt, daß die Brennkraftmaschine bei Teillastbetrieb sehr kraftstoffarme Gemische mit Luftuberschuzahlen bis zu λ = 1,4- erhält. Durch die Verlängerung der Funkendauer auf über 2 Millisekunden ergibt sich in Fig·. 1 für die Kohlenwasserstoff konzentrat! on der Verlauf gemäß Kurve 43a bzw. 44a oder 4-5a, so daß eine optimale Abgasentgiftung erreicht wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 enthält einen Funktionsgeber 32 mit vier Eingängen und drei Ausgängen. An die vier Eingänge sind der Gaspedal-Winkelgeber 24, der Multivibrator 18, ein Kühlwasser-Temperaturgeber 33und ein Luftdruck-Istwert geber 34 angeschlossen. An einem ersten Ausgang des Funktipnsgebers 32 ist ein Kraftstoff-Regelsystem 35 angeschlossen, das zur Regelung des Kraftstoff-Zuflusses zu den Einspritzdüsen 30 dient. An einem zweiten Ausgang des Funktionsgebers 32 ist ein Drosselklappen-Regelverstärker 36 angeschlossen, der über ein Stellglied 37 die Drosselklappe 12 verstellen kann. An einem dritten Ausgang des Funktionsgebers 32 ist ein Zündzeitpunkt-Versteller 38 angeschlossen. Dessen Ausgang ist mit der Zündanlage 39 verbunden.
Um die Zeichnung möglichst übersichtlich zu halten, ist nur bei der Regelvorrichtung für die Drosselklappe eine Rückführungsleitung 37a eingezeichnet, die einen Vergleich zwischen
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Sollwert und Istwert ermöglicht. Solche Rückführungsleitungen zum Sollwert-Istwert-Vergleich können auch beim Kraftstoff-■ Regelsystem 35 und. beim Zündzeitpunkt-Versteller 38 vorgesehen sein.
Fig. 6 zeigt das Schaltbild des Fuhktionsgebers 32, der für das dritte Ausführungsbeispiel vorgesehen ist, in einer etwas vereinfachten Form ohne den Kühlwasser-Temperaturgeber 33 und ohne den Luftdruck-Istwertgeber 34··
Die Ausgangssignale des Funktionsgebers 32 sind in den Fig. 7i 8 und 9 dargestellt. Fig. 7 zeigt die Abhängigkeit der Drosselklappenstellung ar» von der Gaspedallstellung <χρ· Fig. 8 zeigt die Abhängigkeit der für jeden Kolbenhub der Brennkraftmaschine erforderlichen Kraftstoffmenge q von der Drehzahl η und von der Gaspedalstellung αρ· Bei den einzelnen Kurven ist die Gaspedalstellung a.p und die zugehörige angestrebte Luf tube rs chuß zahl λ angeschrieben. Fig. 9 zeigt die Abhängigkeit der Vorzündung az von der Drehzahl η und der Gaspedalstellung ctp·
Der in Fig.' 6 dargestellte Funktionsgeber enthält als wichtigste Bauteile eine Multiplizierstufe 48, einen ersten Regelver-™ stärker 55> einen zweiten Regelverstärker 61 und drei Zenerdioden 45, 47 und 57.
Der Gaspedal-Winkelgeber 24 ist als Potentiometer oder induktiver Spannungsteiler ausgebildet, an dessen oberem Anschluß 40 eine positive Gleichspannung ILq angelegt wird. Vom Mittelabgriff des Potentiometers 24 gelangt das positive Gleichspannungssignal erstens über einen Widerstand 43 und eine zweite Ausgangsklemme 44 zum Drosselklappen-Regelverstärker 36, zweitens über einen Widerstand 46 zu einem ersten Eingang der Multiplizierstufe 48, drittens über einen Widerstand 53 zum
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Eingang des ersten Re'gelverstärkers 55 und viertens über einen Widerstand 59 zum Eingang des zwsiten Regelverstärkers 61.
Die erste Zenerdiode 45 begrenzt das Ausgangssignal· des Potentiometers 24 und erzeugt so den Knick in der Kurve nacii 7.
Die Multiplizierstufe 48 liefert über einen Widerstand 50 und die erste Ausgangsklemme 51 das Steuersignal für das Kraftstoff -Regelsystem 35· Dieses Steuersignal ist durch, die Kurvenschar in Fig. 8 gegeben. Damit die Kurven für η-?Ό nicht zum Koordinatehursprung, sondern zum Punkt A hin konvergieren, wird dem ersten Eingang der Multiplizierstufe 48 über einen Widerstand 49 eine negative Gleichspannung IL-, zugeführt. Einem zweiten Eingang der Multiplizierstufe 48 wird das Ausgangssignal des Multivibrators 18 zugeführt, das den Drehzahl-Istwert gibt.
Für große Gaspedalwinkel sollen die Kurven im Kraftstoff-Kennfeld abknicken, wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Dafür ist die zweite Zenerdiode 41^ vorgesehen.
Während für die Einstellung der pro Kolbenhub bereitgestellten Kraftstoffmenge die Signale für Drehzahl-Istwert und Gaspedalwinkel miteinander multipliziert werden, werden diese beiden Signale für die Verstellung des Zündzeitpunktes am Eingang des ersten Regelverstärkers 55 addiert, so daß sich die in Fig. 9 dargestellten, parallelen Geraden ergeben. Der Drehzahl-Istwert wird über einen Widerstand 52 und der Gaspedalwinkel über einen Widerstand 53 zugeführt.
Der über einen Widerstand 56 und eine dritte Zenerdiode 57 gegengekoppelte erste Regelveratärker 55 verschiebt den Ziind-
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Zeitpunkt zu immer früheren Werten hin, je höher die Drehzahl n. ist und je stärker das Gaspedal niedergetreten wird, aber nur solange, bis das Gaspedal die Hälfte seines Vollausschlags erreicht hat. Das Abknicken der Geraden in Fig. 9 für hohe Drehzahlen wird durch die dritte Zenerdiode 57 verursacht. Wenn das Gaspedal weiter als bis zur Hälfte seines ■Vollausschlags niedergetreten wird, muß nach Fig. 9 der Zündzeitpunkt wieder zu späteren Werten hin verschoben werden. Dafür ist der zweite Regelverstärker 61 vorgesehen. Seinem Eingang wird über einen Widerstand 59 der Gaspedalwinkel und über einen Widerstand 60 eine negative Gleichspannung U^2 zugeführt. Wegen der Gegenkopplung über den Widerstand 62 und die DioeLe 6j5 erscheint an seinem Ausgang kein Signal, solange bei kleinen Gaspedalwinkein das Summensignal an seinem Eingang einen negativen Wert hat. Sobald das Eingangssignal des Verstärkers 61 positiv wird, gibt dieser ein negatives Ausgangssignal ab, das der Gaspedal-Stellung proportional ist. Durch geeignete Wahl des Widerstands 54· wird dasselbe mit z. B. doppelter Größe aber negativ am Eingang des Verstärkers 55 wirksam. Damit verschiebt sich der Zündzeitpunkt zu späteren Werten mit zunehmende^ Gaspedalwinkel.
Im folgenden werden die Eigenschaften des dritten Ausführungsbeispiels nochmals kurz zusammengefaßt. Die Konzentration schädlicher Bestandteile in den Abgasen wird durch zwei grundsätzliche Maßnahmen herabgesetzt. Erstens wird die Brennkraftmaschine mit Luftüberschuß betrieben, um die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Konzentration herabzusetzen. Zweitens wird die Stickoxidkonzentration durch Herabsetzen der Verbrennungshöchsttemperatur vermindert. Das wird dadurch erreicht, daß man den Luftüberschuß sehr groß macht (λ = 1»4·). Die dabei möglichen Verbrennungsaussetzer werden dadurch vermieden, daß einerseits die Funkendauer auf einige Millisekungen verlängert
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wird und andererseits der Zündzeitpunkt in Richtung Frühzündung verschoben wird. Es sind Mittel vorgesehen, die diese Abgasentgiftungsmaßnahmen rückgängig machen, wenn von der Brennkraftmaschine eine hohe Leistung gefordert wird* Im dritten Ausführungsbeispiel ist als Kriterium dafür die Fahrgeschwindigkeit vorgesehen. Als anderes Kriterium könnte man auch wie bei automatischen Getrieben einen Kick-Down-Kontakt vorsehen: Die Maßnahmen zur Abgasentgiftung v/erden rückgängig gemacht, wenn das Gaspedal voll bis zum Anschlag durchgetreten wird.
Das beschriebene dritte Ausführungsbeispiel stellt eine gute Kompromißlösung dar. Es ermöglicht eine gute Abgasentgiftung und ist noch zu einem Preis herstellbar, der wesentlich unter, dem Preis von Abgasentgiftungsanlagen mit Nachverbrennungsreaktor liegt. ,
Die Abgasentgiftung kann mit Hilfe elektronischer Gemischdosierungssysteme noch weiter getrieben werden. Entsprechende Maßnahmen, die allerdings eine Erhöhung des elektronischen Aufwands mit sich, bringen, sind im folgenden anhand eines vierten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Für die unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine gibt es außer zu kleinem Luf tüberschuß und Zündaussetzern vor allem bei Einspritzmotoren noch einen dritten Grund: Der Kraftstoff gelangt teilweise noch im flüssigen Aggregatzustand in Form kleiner Tröpfchen in den Zylinder .
Bei Saugrohr-Einspritzanlagen kann man den Anteil des Kraftstoffs, der im flüssigen Aggregatzustand in den Zylinder gelangt;, dadurch vermindern, daß man die Vorlagerungszeit er-
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höht, d. h. die Zeit zwischen der Einspritzung ins Saugrohr und der Öffnung des Einlaßventils. Im vierten Ausführungsbeispiel sind daher Mittel zur Veränderung des Einspritzzeitpunkts vorgesehen.
Weiterhin sind im vierten Ausführungsbeispiel Mittel zur Abgasrückführung ins Ansaugrohr und zur Steuerung dieser Abgasrückführung vorgesehen. Durch die Abgasrückführung wird die Konzentration von Stickoxiden in den Abgasen herabgesetzt, da der Gemischheizwert und damit die Verbrennungshöchsttemperatur vermindert wird. Derselbe Effekt wird allerdings auch schon durch Vergrößerung der Luftüberschußzahl auf λ « 1,4 erreicht, doch bietet die Abgasrückführung noch einen weiteren Vorteil: Durch die heißen Abgase wird das Gemisch im Ansaugrohr vorgeheizt, wodurch auch der tropfchenförmige Anteil des Kraftstoffs und damit der Kohlenwasserstoffgehalt in den Abgasen verkleinert wird.
Allerdings ist eine Vorkühlung der rückgeführten Abgase erforderlich, da sonst das Gemisch im Ansaugrohr zu stark aufgeheizt und eventuell dort schon gezündet wird.
Im Gegensatz zu den ersten drei Ausführungsbeispielen ist beim vierten'Ausführungsbeispiel angedeutet, daß zusätzlich auch noch Mittel zur Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration in der Auspuffleitung vorgesehen werden können.
In Fig. 10 ist dieses vierte Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. An sechs Eingänge eines elektronischen Funktionsgebers 70 sind ein Lufttemperaturgeber 77, der Gaspedal-Winkelgeber 24, der Multivibrator 18, der Kühlwasser-Temperaturgeber 33, der Luftdruck-Istwertgeber 34 und ein Abgas-Istwertgeber 75 angeschlossen. An fünf Ausgänge des elektronischen Funktionsgebers 70 sind das Kraftstoff-Regelsystem 35, ein
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Einspritzzeitpunktvers teller 76, der Drosselklappen-Regelverstärker 36, ein Abgasrückführungsregler 75 und der Zündzeitpunkt-Vers teil er 39 angeschlossen.
Der Eingang des Abgas-Istwertgebers 75 i-st mit einer Meßvorrichtung 74 verbunden, die zur Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration dient. In einer Abgas-Rückführungsleitung 71, die vom nicht dargestellten Auspuffrohr zum Ansaugrohr 11 führt, ist eine Abgasrückführungs-Drossel-.klappe 72 angebracht, die vom Abgasrückführungsregler 73 betätigt wird. An den Einspritzzeitpunktversteller 76 sind .die Einspritzventile 30 angeschlossen. Die weiteren Bauteile sind gleich wie beim dritten Ausführungsbeispiel j sie sind dort schon beschrieben.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel werden die Einspritzventile 30 elektromagnetisch betätigt, und zwar vom Einspritzzeitpunktversteller 76 durch elektrische Impulse, die eine konstante Länge aufweisen und deren EinsatzZeitpunkt verstellt wird. Die Kraftstoffmenge pro Hub wird im Kraftstoff-Regelsystem 35 durch eine Drossel geregelt.
Bei einer nicht dargestellten Variante des vierten Ausführungsbeispiels kann das Kraftstoff-Regelsystem 35 zusammen mit dem Einspritzzeitpunktversteller 76 zu einer elektronischen Baugruppe zusammengefaßt sein. Die Einspritzventile 30 werden elektromagnetisch betätigt durch Impulse, deren Länge und deren EinsatzZeitpunkt variiert werden. Die Kraftstoffmenge pro Hub wird in diesem !fall durch Variation der Einspritfcdauer eingestellt.
Aus Drehzahl und Drosselklappenstellung ist nur das Volumen der angesaugten Luft bestimmbar. Zur exakten Einstellung der
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Luftüberschußzahl λ muß man aber die Masse der angesaugten Luft wissen. Pur die elektronische Bestimmung der Masse sind der Luftdruck-Istwertgeber 34 und der Lufttemperaturgeber 77 vorgesehen.
Statt aus Drosselklappenstellung, Luftdruck und Lufttemperatur kann die Luftmasse pro Hub auch aus dem Druck im Saugrohr und der Temperatur bestimmt werden.
Im vierten Ausführungsbeispiel wird die Luftüberschußzahl \ nur bis auf etwa 1,1 bis 1,2 angehoben. Der Gemischheizwert wird dann durch Abgasrückführung noch weiter herabgesetzt.
Die Meßvorrichtung 74 ist entweder in der Auspuffleitung oder wie in Fig. 10 dargestellt in der Abgasrückführungsleitung angebracht. Sie dient zur Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration. Im Funktionsgeber 70 ist eine Regeleinrichtung eingebaut, die beim Durchfahren eines oder mehrerer bestimmter Punkte des' Kennfeldes nach Fig. 1 einen "Vergleich zwischen dem nach Fig. 1 zu erwartenden Sollwert und dem vom Abgas-Istwertgeber 75 gemeldeten Istwert durchführt und bei einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert die Einstellung des Funktionsgebers korrigiert. Hierdurch kann insbesondere der Einfluß von Langzeitdriften im System eliminiert werden.
Der Kühlwasser-Temperaturgeber 33 ist dafür vorgesehen, daß der Funktionsgeber 70 bei kaltem Motor ein kraftstoffreiches Gemisch, also eine kleine Luftüberschußzahl λ einstellen kann.
Die charakteristischen Eigenschaften der Erfindung, nämlich Kraftstoffzumessung, Luftzumessung, Zündzeitpunktverstellung, Einspritzzeitpunktverstellung, Verlängerung der Funkendauer,
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Abgasrückführung und Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserst of fkonz en tr a ti on können in beliebiger Kombination in Ausführungsbeispiele eingebaut werden. Insbesondere zeigen die ersten drei beschriebenen Ausführungsbeispiele, daß man zu besonders wirtschaftlichen Lösungen mit schon guten Entgiftungseigenschaften kommt, wenn man nur einen Teil der vorgeschlagenen -Maßnahmen verwirklicht. Die vorgeschlagenen Lösungswege ermöglichen eine Entgiftung der Abgase, ohne daß die maximale Leistung des Motors reduziert werden muß. -
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Claims (18)

  1. 20U633
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    Ansprüche
    Elektronisch gesteuertes oder geregeltes System zur Gemischdosierung bei Ottomotoren, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronischer Punktionsgeber vorhanden ist, der in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors die Kraftstoffzumessung derart steuert oder regelt, daß in • jedem Betriebszustand des Motors bestimmte, vorgegebene Werte der Luftüberschußzahl λ erreicht werden.
  2. 2. System zur Gemischdosierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftüberschußzahl derart gewählt wird, daß nur beim Vollastbetrieb und beim Betrieb mit kleiner Drehzahl und kleiner Last einigermaßen kraftstoffreiche Gemische, im übrigen Bereich dagegen kraftstoffarme Gemische eingestellt werden.
  3. 3. System zur Gemischdosierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Funktionsgeber die Kraftstoffzumessung in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung, von der Motordrehzahl und vom Luftdurchsatz im Ansaugsystem steuert oder regelt.
  4. 4. System zur Gemischdosierung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Luftdurchsatzes im An-
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    Saugsystem eine. Stauscheibe'verwendet wird und daß die Werte der Auslenkung dieser Stauscheibe auf elektronischem Wege ermittelt und dem elektronischen Fuhktionsgeber zugeführt werden. -
  5. 5. System zur Gemischdosierung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Luftdurchsatzes im Ansaugsystem ein aufgeheizter, temperaturabhängiger Widerstand im Ansaug-Luftstrom angebracht ist, dessen Widerstandswert ein Maß für den Luftdurchsatz ist, und daß dieser Widerstandswert als Eingangsgröße in den elektronischen Funktionsgeber eingeführt wird. .
  6. 6. System zur Gemischdosierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Funktionsgeber die Einstellung der Drosselklappe und damit den Luftdurchsatz in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung und der Drehzahl steuert oder regelt.
  7. 7. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den elektrischen Funktionsgeber als weitere Korrekturwerte die Lufttemperatur, der Luftdruck und die Motortemperatur eingegeben werden.
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  8. 8. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumessung vom elektronischen Funktionsgeber durch eine Kraftstoff-Zumeßdrossel steuerbar oder regelbar ist.
  9. 9. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffzumessung vom elektronischen Funktionsgeber durch Variation der Öffnungszeit der Einspritzventile steuerbar oder regelbar ist.
  10. 10. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Funktionsgeber den Zündzeitpunkt in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors verstellt.
  11. 11. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellwerk für die Kraftstoffzumessung, für die Drosselklappe und für die Zündzeitpunktverstellung magnetische oder mit Magnetventil gesteuerte hydraulische oder pneumatische Versteller, vorzugsweise mit Istwert-Rückmeldung, verwendet werden.
  12. 12. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische
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    Funkti ons geber den Einspritzzeitpunkt in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors steuert oder regelt.
  13. 13. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch eine Abgas-Rückführungsdrossel regelbare Abgasrückführung vorgesehen ist und daß der elektronische Fuhktionsgeber die Abgas-Rückführungsdrossel in Abhängigkeit von den Betriebsparametern des Motors steuert oder regelt.
  14. 14. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regeleinrichtung angeschlossen ist, die durch Messung des Stickoxid- oder Kohlenwasserstoffgehalts in den Abgasen einen Istwert bildet und jeweils beim'Durchfahren eines oder mehrerer Kennfeldpunkte das für den optimalen Stickoxid- und Kohlenwasserstoff gehalt eingestellte Kennfeld auf einen oder mehrere vorgegebene Sollwerte nachführt.
  15. 15. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Verlängerung der Funkendauer, vorzugsweise auf mindestens 0,002 Sekunden, vorgesehen sind.
  16. 16. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische
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    Punktionsgeber die Luftüberschußzahl in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und vom Saugrohrdruck steuert oder regelt.
  17. 17. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Funktionsgeber die Luftuberschußzahl in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung steuert oder regelt.
  18. 18. System zur Gemischdosierung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kennfeld für geringste Abgasemission bei Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit, z. B. 50 km/h, in das Kennfeld für optimale Leistung oder optimalen Kraftstoffverbrauch umgeschaltet wird.
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    Leers.erte
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