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DE2341755A1 - Motorsteuerung fuer eine verbrennungskraftmaschine zur verringerung des schadstoffgehaltes in den abgasen - Google Patents

Motorsteuerung fuer eine verbrennungskraftmaschine zur verringerung des schadstoffgehaltes in den abgasen

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Publication number
DE2341755A1
DE2341755A1 DE19732341755 DE2341755A DE2341755A1 DE 2341755 A1 DE2341755 A1 DE 2341755A1 DE 19732341755 DE19732341755 DE 19732341755 DE 2341755 A DE2341755 A DE 2341755A DE 2341755 A1 DE2341755 A1 DE 2341755A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
ignition
temperature
engine
converter
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19732341755
Other languages
English (en)
Inventor
Duane A Hunt
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.)
MATTHEWS JUN DONNELL R
Original Assignee
MATTHEWS JUN DONNELL R
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MATTHEWS JUN DONNELL R filed Critical MATTHEWS JUN DONNELL R
Publication of DE2341755A1 publication Critical patent/DE2341755A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/155—Analogue data processing
    • F02P5/1558—Analogue data processing with special measures for starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
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Description

957 Barclay Lane,
East Lansing, Michigan, USA
ETotorsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine zur Verringerung des Schadstoffgehaltes in den Abgasen
Die Erfindung betrifft eine Motorsteuerung für eine Verbreimungskraftmaschine mit einer elektrischen Energiequelle, einem Zündschalter und einem in die LIotor-Auspuffanlage eingebauten katalytisehen Umwandler sowie eine Motor-Anpassungssteuorung zum Anbau an eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine mit einer Kraftstoff- und Luftversorgung, einem Zündsystem mit einem in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Ansaugrohr-Unterdruck verstellbaren Zündverteiler und einem in die Kotor-Auspuffanlage eingebauten katalytischen Umwandler,
Es hat sich herausgestellt, daß es bei Verwendung von katalytischen Urnwandlern zur Verringerung der Schadstoffemission in Motorabgasen zweckmäßig ist, diese Umwandler so schnell wie möglich auf eine vorbestimmte Mindesttemperatur zu bringen, um eine wirksame katalytische Umwandlung zu erzielen. Jedoch ist es zwingend notwendig, den Motor so zu regulieren, daß eine Überhitzung der katalytischen Umwandler vermieden wird, da es andernfalls zu einer Herabsetzung ihrer Leistung oder zu ihrer Zerstörung kommt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Kitteln eine wirtschaftlich herstellbare Kotorsiazerung zu'schaffen, die die gestellten Forderungen in besonders zuverlässiger Weise erfüllt.
Erfindungsgemäß werden normalerweise zwei Paktoren beeinflußt, um eine einwandfreie Zündung zu erreichen, gefolgt von einer schnellen Aufheizung und hieran anschließend, sobald an den Umwandlern eine vorbestimmte Abgas-Mindesttemperatur erreicht ist, vom normaler) Betriebszustand mit Bedingungen, unter denen Überhitzung ausgeschlossen ist.
ι «
Der erste dieser Faktoren ist der Zündzeitpunkt, der beim Starten (Anlassen) auf die normale Fahrlaststellung eingestellt ist, jedoch nach Zündung im Motor nach spät verstellt wird. Durch diese Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät wird die Aufheizung verstärkt, so daß die Abgase die katalytischen Umwandler in kürzester Zeit auf wirksame Betriebstemperatur bringen. Sobald die Temperatur an den katalytischen Umwandlern einen vorbestimmten Mindestwert erreicht, wird der Zündzeitpunkt in seinen normalen Arbeitsbereich vorverlegt, in welchem er den üblichen Veränderungen unterworfen ist, die in herkömmlicher Weise entsprechend der wechselnden Motordrehzahl und dem veränderlichen Unterdruck im Motor-Ansaugrohr hervorgerufen werden.
Dies bewirkt, daß das Anlassen des Motors unter normalen, das schnelle und gute Anspringen des Motors begünstigenden Bedingungen erfolgt und daß der Motor unter normalen Bedingungen arbeitet, nachdem der katalytische Umwandler auf die vorbestimmte Mindesttemperatur gebracht worden ist. Während einer kurzen Warmlaufperiode jedoch, die nur 15 Sekunden betragen kann und normalerweise nicht langer als 60 Sekunden dauert, läuft der IJotor mit einem so weit nach spät verstellten Zündzeitpunkt, daß die katalytischen Umwandler durch beschleunigte Aufheizung so schnell wie möglich auf
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wirksame Betriebstemperaturen werden und auf diese Weise während der Warmlaufperiode auftretende unerwünschte Schadstoffemissionen in den Abgasen zeitlich so weit wie möglich begrenzt werden.
Beim zweiten Faktor handelt es sich um eine Veränderung des Kraftstoffluftgemischs durch Verstellen eines den Kraftstoffzufluß steuernden Nadelventils im Vergaser. Dieses Nadelventil bewirkt in seiner Normalarbeitsstellung einen zweckmäßigen, leistungsstarken Motorlauf. Das Nadelventil wird jedoch nach der Zündun-s während eines kurzen Zeitabschnittes der Warmlaufperiode verstellt. Während dieses Zeitabschnittes wird das Kraft stoff luf tgemiseh um etwa 10$ auf ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von etwa 13ί1 angereichert. Sobald die Temperatur am Umwandler einen vorbestimmten Mindestwert erreicht, wird das Nadelventil in seine Normalarbeitsstellung zurückgeschaltet, in der sich höhere Leistung und niedrigere Temperaturen ergeben. Das normale Verhältnis des Luftkraftstoffgemischs beträgt beispielsweise 16:1.
Das normale magere Gemisch reduziert den Anteil an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid in den Abgasen sowie die Ammoniakbildung. Alle diese Verbindungen, wer"- «sie in großen Kengen vorkommen, verkürzen die Lebendauer der zur Ausscheidung oder Verringerung der Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Verbindungen bestimmten Umwandler. Bei der magereren Einstellung wird zwar eine, größere Menge an Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen (NO ) erzeugt, jedoch hat sich herausgestellt, daß die derzeitigen NO -Umwandler in der Lage sind, unter normalen Betriebsbedingungen die NO -Verbindungen
zu verarbeiten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schsnatischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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Pig. 1 eine vereinfachte Darstellung der Vorrichtung zur Veränderung des Kraftstoffluftgemischs nach der Erfindung und
Pig. 2 eine vereinfachte Darstellung der Vorrichtung zur Zündzeitpunkt-Verstellung nach der Erfindung.
Pig. 1 zeigt einen Seil eines Vergasers 10 mit einer Venturidüse 12, einer Drosselklappe 14 und einem Kraftstoff-Eintrittskanal 16. Mit dem letztgenannten ist ein nadelventil 18 verbunden, das am vorderen Ende eines mit Gewinde versehenen Teils 20 angebracht ist, welches in !Längsrichtung durch Drehung relativ zu einem Ventilsitz 22 verstellbar ist, der an der Schnittstelle der beiden Abschnitte des Kraftstoff-Eintrittskanals ausgebildet ist.
An das Nadelventil 18 ist mit einer Koppelungshülse 24 ein Ritzel 26 angeschlossen, das mit einer Zahnstange 28 in Eingrif: steht, welche an in einem Gehäuse 30 ausgebildeten Führungen in Längsrichtung verschieblich geführt ist. Normalerweise ist die Zahnstange 28 von einer Zugfeder.32 in der dargestellten Stellung festgehalten. Dies ist die vom Nadelventil während des normalen Betriebszustandes des Motors nach Beendigung der kurzen Warmlaufperiode eingenommene Arbeitsstellung.
Mit der Zahnstange 28 ist--ein mehr oder v/eniger vereinfacht gezeichneter Magnet 34 verbunden, dessen Wicklung 36 zwischen einen mit der üblichen Zündanlage verbundenen Schalter 38 und einen normalerweise geschlossenen temperaturabhängige η Schalter 40 zwischengeschaltet ist, der an oder nahe einer katalytischen Umwandleranlage/angeordnet ist. Der Schalter ist in kaltem Zustand geschlossen. Durch Schließen des Zündschalters 38 wird ein Stromkreis von einer Batterie 44 durch die Wicklung 36 geschlossen, um einen Tauchanker 46 des Magneten in die Y/icklung hineinzuziehen und dadurch die Zahnstange 28 entsprechend Pig. 1 nach oben zu verstellen. Auf
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diese Weise wird das Nadelventil 18 zurückgezogen und dadurch das Gemisch angereichert.
Infolge der Gemischanreicherung ergibt sich eine beträchtliche Verkürzung der Zeit, die der katalytische Umwandler 42 benötigt, um wirksame Betriebstemperatur zu erreichen. Der Gesamtbetrag der die Luft verunreinigenden Schadstoffe, die der Kotor ausstößt, bevor der katalytische Umwandler Betriebstemperatur angenommen hat, ist daher entsprechend herabgesetzt.
Sobald der temperaturabhängige Schalter 40 eine vorbestimmte, der wirksamen Kindestbetriebstemperatur des Umwandlers entsprechende Temperatur erreicht, öffnet er sich und der Stromkreis durch die Magnetwicklung 36 wird unterbrochen. In diesem Zeitpunkt bewegt die Zugfeder 32 die Zahnstange 28 entsprechend Pig. 1 nach unten, bis die Unterseite der Zahnstange an einem Anschlag oder einer Anlageflache angreift, und das Nadelventil wird in die für normalen Betrieb vorbestimmte Stellung zurückgestellt.
Die der gezeichneten Stellung der Zahnstange zugeordnete Stellung des Nadelventils 18 ist bei an der einen oder anderen Seite entkoppelter Koppelungshülse 24 'durch Relativdrehung zwischen dem Ritzel 26 und dem mit Gewinde versehenen !Oeil 20 des Nadelventils bestimmbar.
Jedoch ist vorzugsweise eine Vorrichtung vorgesehen, mit der sich die Gemischzusammensetzung verändern läßt, wenn sich das Nadelventil 18 in seiner Begrenzungsstellung befindet. Diese Vorrichtung ist vereinfacht als eine Anschlagschraube 47, die an einem Anschlag 48 am unteren Ende der Zahnstange 28 angreift, und als eine Anschlagschraube 47* dargestellt, die bei Aufwärtsbewegung der Zahnstange mit einem Kopf 49 in Eingriff mit einer vom unteren Ende der Zahnstange 28 seitlich ausragenden Nase 50 kommt.
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In Pig. 1 ist ein Motorteil 52 und ein an den katalytischen Umwandler angeschlossenes Auspuffrohr 54 zu erkennen.
Sobald der katalytisch^ Umv/andler die richtige Betriebstemperatur erreicht, setzt die vorbeschriebene Vorrichtung automatisch den Kraftstoffanteil des Gemischs auf den für Dauerbetrieb als zweckmäßig gewählten Wert herab. Durch die Abmagerung des Gemischs werden die Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Ammoniak verringert, Stickstoff-Sauerstoff-Verbindungen jedoch vermehrt. Allerdings sind derzeit erhältliche katalytisch^ Umwandler inifer Lage, die in den Abgasen enthaltenen Sticksfoff-Sauerstoff-Verbindungen zu verarbeiten.
Die Abmagerung des Gemischs ist so gewählt, daß sich ein sparsamerer Kraftstoffverbrauch ergibt, und die Herabsetzung des Kohlenwasserstoff- und Eohlenmonoxid-Gehaltes verlängert die lebensdauer des CH-CO-Umwandlers so weit, daß sie mit den 2.Zt. für die Jahre 1975/1976 geplanten Forderungen von etwa 80 000 km vereinbar ist. Die sich aus einem magereren Gemisch ergebende Zunahme äer ITC -Verbindungen ist annehmbar, da derzeit erhältliche katalytisch NO -Umwandler diese zusatzliehe Belastung aufzunehmen vermögen.
Es sei darauf hingewiesen, daß bei Abwürgen des Motors, oder wenn aus irgendeinem anderen Grund versucht wird, den Motor bei heiß gebliebenem katalytischen Umwandler anzulassen, das erneute Anlassen des Motors einen neuerlichen Aufheizzyklus nicht einleitet, da der temperaturabhängige Schalter 40 geöffnet bleibt, bis sich der katalytische Umwandler abgekühlt hat.
Fig. 2 zeigt die Vorrichtung zur kontrollierten Einstellung des Zündverstellers nach früh mit dea Ziel, die Aufheizung der katalytischen Umwandleranlage auf ihre wirksame Mindestbetriebstemperatur su beschleunigen.
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Die Aufgabe dieser Vorrichtung besteht im allgemeinen darin, nach der Zündung (Anlassen) während der für die katalytisehen Umwandler notwendigen Warmlaufperiode den Zündzeitpunkt vorübergehend nach, spät zu verstellen und dann für den Betrieb in einem Bereich, in dem sich ein günstigeres Laufverhalten (driveability) und sparsamer Kraftstoffverbrauch ergeben, auf einen vorbestimmten, früher liegenden Zeitpunkt zurückzustellen.
Bei dem in Pig. 2 gezeigten Beispiel ist der mit >56 bezeichnete katalytische Umwandler selbstverständlich in der Auspuffanlage 58 angeordnet. Ein Zündverteiler 60 kann in jeder Hinsicht herkömmlich ausgebildet sein und ist an einer senkrechten V/ellenlagerhülse 62 abgestützt, in welcher eine vom Motor mit einer durch die Motordrehzahl bestimmten Geschwindigkeit angetriebene Nockenwelle (Verteilerwelle) 63 aufgenommen ist. Die Wellenlagerhülse 62 ist drehbar in einer Halterung 64 gelagert, welche die V/ellenlagerhülse und den Zündverteiler in einer räumlich unveränderlichen Lage hält, ihre Drehung als Ganzes durch eine nachfolgend beschriebene Vorrichtung jedoch zuläßt.
An der drehbaren Wellenlagerhülse 62 ist an einer vorbestimmten Stelle mit Befestigungsmitteln, beispielsweise Schrauben 68 ein Betätigungshebel 66 angebracht, an den ein Gestänge 70 mit einem Gev/inde 72 angeschlossen ist. Das Gestänge trägt verstellbare Anschlagelemente in Gestalt von Muttern 74. In ortsfester Lage ist mit beispielsweise einer Halterung 78 eine Membrandose 76 angeordnet, in der eine flexible Membran 80 von einer Druckfeder 82 entsprechend der Zeichnung nach links gedrängt ist. Das innere Ende des Gestänges 70 ist an einer Verbindungsstelle 84 an den Mittelteil der flexiblen Membran 80 angeschlossen. In der gezeichneten Stellung hält die Druckfeder 82 die Membran in ihrer linken Endstellung, die der normalen oder gewöhnlichen, durch eine herkömmliche, auf Geschwindigkeit und Ansaugrohr-Unterdruck ansprechende
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Steuerung bestimmten Zündzeitpunkteinstellung entspricht. Wie aus der Zeichnung zu entnehmen, halten die Anschlagmuttern 74 Abstand von der Membrcfndose.
Ein magnetbetätigtes Ventil 86 ist mit einer Wicklung 87 zwischen einen, an die übliche Zündanlage angeschlossenen Schalter 88 und einen im oder nahe des katalytisehen Umwandler?- 56 angeordneten und mit 89' angedeuteten temperaturabhängigeη Schalter zwischengeschaltet. Das Ventil 86 weist einen Magnettauchanker 89 auf, der von einer Druckfeder 90 entsprechend Fig. 2 nach rechts gedrängt ist und bei Entregung der Wicklung 87 mit einem inneren Ende 91 das Ventil zu schließen vermag. Der Innenraum der Membrandose 76 ist mit einer Leitung 32 über das Ventil 86 an ein Saugrohr 94 angeschlossen. Beim Anlassen des Hotors mit dem Starter kann der Unterdruck im Saugrohr etwa 155 bis 257 Torr betragen. Im normalen Leerlauf- oder normalen Fährbetrieb (Straßenlast) beträgt der Unterdruck im Saugrohr etwa 1037 Torr. Bei normaler Beschleunigung kann er auf etwa 772 Torr zurückgehen. Bei äußerst starker Beschleunigung mit vollgeöffneter Drosselklappe kann der Unterdruck auf einen Bereich zwischen 0 und etwa 257 Torr abfallen.
Die durch Unterdruck betätigte Membran 80 und die Druckfeder 82 sind so ausgebildet, daß das Gestänge oder die Stange bei geöffnetem Ventil vom Ansaugrohr-Unterdruck nach rechts gezogen wird, und zwar wenn dieser Unterdruck zwischen etwa 36I und etwa 515 Torr liegt. Dieser Bereich liegt hoch genug, um Störungen durch den beim Anwerfen des Motors mit dem Starter erhaliaaen niedrigen Unterdruck auszuschließen, liegt aber auch tief genug, um nicht von den nach dem Anlassen des Motors auftretenden geringfügigen Schwankungen des Ansaugrohr-Unterdruckes beeinflußt zu v/erden, ausgenommen von jenen Schwankungen, die sich bei äußerst starker Beschleunigung ergeben.
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Bei der vorbeschriebenen Anordnung wird beim Schließen des Zündschalters ein Stromkreis von einer Batterie 96 durch die Wicklung 87 und den normalerweise geschlossenen Schalter an den katalytischen Umwandlern an Masse geschlossen. Dadurch wird der Kagnettauchanker 89 nach links gezogen, der Kanal im Ventil geöffnet und ein Durchlaß zwischen dem Ansaugrohr und der Hembrandose 76 geschaffen. Zu diesem Zeitpunkt wird aufgrund des geschlossenen Zündschalters der Motor langsam durchgedreht, jedoch bleibt der Unterdruck im Ansaugrohr bis zum eigentlichen Anspringen des Motors zu gering," um die Membran 80 nach rechts zu ziehen. Der Betätigungshebel hält daher den Zündverteiler in der normalerweise beim Anlassen und im Fahrbetrieb eingenommenen Stellung. Sobald jedoch der Motor angesprungen ist, zieht der verstärkte Ansaugrohr-Unterdruck die Membran 80 schnell nach rechts und schwenkt dadurch den Betätigungshebel 66 nach rechts in eine durch die Einstellung der Anschla.gm.ut tem 74 bestimmte V/armlaufstellung mit nach früh verstelltem Zündzeitpunkt. Infolge dieser Zündzeitpunktverstellung nach früh wird der katalytische Umwandler schneller auf seine wirksame Mindestbetriebstemperatur aufgeheizt. Sobald diese Temperatur erreicht ist, öffnet sich der temperaturabhängige Schalter 89' im Umwandler, unterbricht den durch die Magnetwicklung 87 gehenden Stromkreis und erlaubt der Druckfeder 90, das Verschlußglied 91 (das innere Ende 91 des Tauchankers 89) in die Schließstellung vorzuschieben, wodurch die Druckfeder 82 ihrerseits die Membran 80, des Gestänge 70 und den Betätigungshebel 66 des Zündverteilers in die gewünschte Stellung für den nachfolgenden normalen Fahrbetrieb zu bewegen vermag.
Es sei darauf hingewiesen, daß mit der vorbeschriebenen Einstellung des Zündverteilers der gesamte Zündverteiler und alle mit ihm verbundenen Einrichtungen in eine Stellung mit nach früh verschobenem Zündzeitpunkt verbracht wird, die die üblichen, in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Ansaugrohr-Unterdruck erfolgenden Zündzeitpunktverstellungen nicht
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beeinflußt. Mit anderen V/orten/ die von der Membran 80 vorgenommene Verstellung ist eine additive oder überlagerte Verstellung, die den Zündzeitpunkt in bezug auf die mit den herkömmlichen Zündzeitpunktverstellern erzielten Einstellungen nach spät verlegt.
Die Zündzeitpunkt-VerStellvorrichtung nach der Erfindung ist mit besonderem Vorteil in ITotdieiEfcfErzeugen verwendbar, die bei Notdiensteinsätzen häufig nach dem Starten hohe Geschwindig keit erreichen müssen. In diesem Pail arbeitet die Vorrichtung wie zuvor beschrieben, mit Ausnahme daß der Unterdruck im Ansaugrohr bei starker Beschleunigung auf einen Y/ert abfällt, bei dem der Zündzeitpunkt auf seine normale Stellung zurückgehen kann, um Beschleunigung und Lauf verhalten im richtigen und notwendigen Maß zu ermöglichen. Solange der Umwandler nicht aufgeheizt ist, ist der Zündzeitpunkt nur im Leerlauf, bei Straßenlast oder beim Verlangsamen nach spät verstellt. In jedem Pail ist die gesamte Betriebszeit, während der der Zündzeitpunkt nach spät verstellt ist, ziemlich kurz. Selbst wenn der Zündzeitpunkt früher eingestellt ist als hier für eine Warmlaufperiode in Betracht gezogen, steigt die Abgastemperatur bei extremer Beschleunigung rasch an.
Die Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät unter normalen V/armlaufbedingungen ermöglicht bei Kaltstart ein rascheres und stärkeres Anwärmen, um die für das Aufheizen der katalytisehen Umwandler auf wirksame Betriebstemperatur erforderliche Zeit abzukürzen. Gleichzeitig findet durch diese Ausbildung keine Störung des einwandfreien Anlassens statt, da die eigentliche Entzündung im Motor mit der gewöhnlichen Zündzeitpunkteinstellung erfolgt. Erst nachdem der Motor angeworfen ist, wird der Zündzeitpunkt vorverlegt.
Nachdem die Umwandler auf die geforderte Temperatur gebracht worden sind, wird der Zündzeitpunkt in seine normale Stellung zurückgeführt, um Zerstörung der Umwandler infolge übergroße!
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Hitze zu vermeiden und auch, um 'Leistung und Laufverhalten des Hotors zu verbessern, die Hitzeentvvicklung su verringern und beim Beschleunigen avis dem Stillstand einen ruhigeren Lauf des Motors und besseren Wirkungsgrad, einschließlich erhöhter Drehzahl, bei gleicher Drosselstellung zu erzielen.
Dies wiederum trägt zu sparsamem Kraftstoffverbrauch bei und verringert die Gefahr der Überhitzung in Lastzust'änden wie z.B. beim Ziehen eines Anhängers, beim Befahren einer langen starken Steigung oder einfach bei eingeschalteten Zusatzgeräten, beispielsweise einer Klimaanlage.
Die Erfindung ist, soweit sie sich auf den Zündverteiler bezieht, auf alle Zündverteiler(typen) anwendbar, da dabei lediglich das ganze Zündverteilergehäuse relativ zum umlaufenden Unterbrechernocken verstellt wird und die normalen, nach Drehzahl und Unterdruck vorgenommenen Einstellungen des Zündverteilers unbeeinflußt bleiben.
Im Falle des Abwürgens des noch kalten Motors stellt sich' der Zündverteiler automatisch auf Startwiederholung ein. Sind die katalytischen Umwandler warm, ist beim erneuten Starten des Motors keine Warmlaufzeit erforderlich und es findet keine Zündzeitpunktverstellung statt, da der temperaturabhängig betätigte Schalter geöffnet geblieben ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herabsetzung der von katalytischen Abgas-Umwandlern benötigten Zeit, wirksame Betriebstemperatur anzunehmen. Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß diese Aufgabe dadurch gelöst wird, daß während der zum Aufheizen der Umwandler auf Betriebstemperatur erforderlichen Zeit der Zündzeitpunkt nach spät verstellt und das Gemisch angereichert wird. Wenngleich es zur Erzielung maximaler Ergebnisse zweckmäßig ist, sowohl die Zündzeitpunktverstellung als auch die Gemischregulierung anzuwenden, leuchtet es selbstverständlich ein, daß die beschriebene
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Regulierung nur entweder des Zündzeitpunktes oder des Kraftstoffluftgemischs allein nützlich ist.
Es sei bemerkt, daß zahlreiche Typen und Ausbildungsformen von katalytischen Umwandlern zur Verfügung stehen. Allen gemeinsam ist das Merkmal, daß eine spezielle Voraufwärmung erforderlich ist, damit sie die für die Jahre 1975/1976 geplanten Vorschriften zur Luftreinhaltung erfüllen. Die erforderliche Mindesttemperatur liegt bei derzeit erhältlichen katalytischen Umwandlern zwischen etwa 150 und etwa 550 C, je nach den verwendeten Materialien und den physikalischen Eigenschaften der Umwandler. Die Umwandler besitzen außerdem eine maximale Betriebstemperatur, die nicht überschritten v/erden darf, um ein Verbrennen des Katalysators oder anderer Materialien in den Umwandlern zu vermeiden.
Um die Forderung nach einer 60 Sekunden dauernden Aufwärmung zu erfüllen, hat sich ein Luftkraft stoff gemisch bei 10fiiger Kraftstoffanreicherung und einem Geinischverhältnis 13:1 mit einem nach spät verstellten Zündzeitpunkt als zweckmäßig herausgestellt. Werden jedoch dieses fette Kraftstoffluftgemisch und die Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät nach der V7armlaufperiode beibehalten, wird die Lebensdauer der Umwandler aufgrund der hohen Temperaturen, die erreicht werden, verkürzt.
Ein mageres Luftkraftstoffgemisch mit einem Verhältnis 16:1 führt zu einer besseren Kraft stoff ausnutzung und zu niedrigeren Temperaturen. Mit dieser Regulierung ist jedoch die erforderliche Aufwärmung nicht erzielbar. Das magere Gemisch vermindert ebenfalls die Anteile an Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Schadstoffen sowie die Ammonialtanteile. Diese Verbindungen verkürzen bei Auftreten in großen Mengen die Lebensdauer der für die Ausscheidung oder Verringerung von Schadstoffen konstruierten Umwandler. Bei der magereren
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Gemischeinstellung wird eine etwas größere Menge an Stickstoff-Sauer stoff- Verbindungen erzeugt. Hierfür geeignete chemische Umwandler sind jedoch in dier Lage, die zusätzliche Belastung' aufzunehmen.
Während bei den in Pig. 1 und 2 gezeichneten Ausführungsbeispielen an der Umvvandleranlage gesonderte temperaturabhängige Einrichtungen angeordnet sind, versteht es sich, daß mit dem normalerweise geöffneten Schalter 40 und dem Schalter 38 beide Magnetwicklungen 36 und 87 steuerbar sind.
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Claims (22)

ANSPRÜCHE
1. Motorsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer elektrischen Energiequelle, einem Zündschalter und einem in die Motor-Auspuffanlage eingebauten katalytischen Umwandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine beim Kurzschließen des Zündschalters (38;88) zum Starten des Motors (52) automatisch betätigbare Vorrichtung (18,34) das Kraftstoffluftgemisch über den für Dauerbetrieb normalen Wert hinaus anreichert, und daß eine nur von der Temperatur des katalytischen Umwandlers (42;56) gesteuerte Vorrichtung (4O;89f) das Kraft st dfluft gemisch wieder auf den Uormalwert reguliert, sobald der Umwandler (42;56) eine vorbestiniste Mindesttemperatur angenommen hat.
2. Motorsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Vorrichtungen (18,34,40) ein Nadelventil (18) zum Regulieren des Kraftstoffflusses zum Motor (52), ein mit dem Nadelventil (18) betriebsmäßig verbundener Magnet (34) und ein temperaturabhängiger Schalter (40) am Umwandler (42) gehören, wobei der Schalter (40) geschlossen ist, wenn die Temperatur des Umwandlers (42) unter der wirksamen Betriebstemperatur liegt, und v/obei weiterhin der Magnet (34) und der temperaturabhängige Schalter (40) mit dem Zündschalter (38) des Motors (52) und der elektrischen. Energiequelle (44) in Reihe geschaltet sind.
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3. Motorsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (18,34,40) während der Zeit, die benötigt wird, um den Umwandler (42) auf Betriebstemperatur zu bringen, das Gemisch um etwa 10/S anreichern.
4. Motorsteuerung nach Anspruch 2, dadurch g e k e ν,, η - ζ e i chne t, daß das nadelventil (18) über ein Gewinde (20) verstellbar ist, und daß die betriebsmäßige Verbindung zwischen dem Magneten'(34) und dem Nadelventil (18) durch eine an den Magneten (34) angeschlossene Zahnstange (28) und ein in die Zahnstange (28) eingreifendes und mit dem nadelventil (18) verbundenes Ritzel (26) hergestellt ist.
5. Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer weiteren Vorrichtung (47,48,47',49,50) die Stellung des Nadelventils (18) sowohl in der Anreicherungs- als auch in der normalstellung einstellbar ist.
6. Motorsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gek ennz e i chne t, daß zum Motor (52) ein verstellbarer Zündverteiler (60) gehört, und daß eine weitere, bei Zündung des kalten Motors (52) automatisch betätigbare Vorrichtung (76,86,89*,92) den Zündverteiler· (60) verstellt, um den im normalen Zündzeitpunktbereich liegenden Zündzeitpunkt nach spät zu verstellen, und nur in Abhängigkeit von der Temperatur des katalytischen Umwandlers (56) den Zündzeitpunkt in seinen normalen Arbeitsbereich vorverlegt, sobald der Umwandler (56) eine vorbestimmte Mindesttemperatur angenommen hat.
7. Motorsteuerung nach Anspruch 6, dadurch gek e τι η -zeichnet, daß zur zusätzlichen Vorrichtung (76,86,89', 92) eine an den Zündverteiler (.60) angeschlossene Verstellvorrichtung (76), eine mit dieser verbundene Vorrichtung (86,92)
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und eine Vorrichtung (891) gehören, die in Abhängigkeit von einem erst bei Zündung des Motors nach dem Starten im Ansaugrohr (94) erreichten Unterdruckwert den in seinem normalen Arbeitsbereich, liegenden Zündzeitpunkt nach spät, verstellt.
8. Motorsteuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (76) durch Unterdruck betätigt ist, daß zu der an diese angeschlossenen Vorrichtung (86,92) eine an den Unterdruck im Motor-Ansaugrohr (94) angeschlossene leitung (92) sowie ein zweites magnetbetätigtes Ventil (86) gehören, und daß die von der Temperatur des Umwandlers (56) gesteuerte Vorrichtung (891) ein temperaturabhängiger Schalter (89*) ist, wobei der temperaturabhängige Schalter (891) und der Zündschalter (88) mit dem zweiten Magneten (87,89) und der elektrischen Energiequelle (96) in Reihe geschaltet sind.
9. Motorsteuerung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer elektrischen Energiequelle, einem Zündsehs.lter, einem verstellbaren Zündverteiler und einem in die Motor-Auspuffanlage eingebauten katalytischen Umwandler, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Zündung des kalten Motors automatisch betätigbare Vorrichtung (76,86,89*,92) den Zündverteiler (60) verstellt, um dem im normalen Zündzeitpunktbereich liegenden Zündzeitpunkt eine vorbestimmte Verstellung nach spät zu überlagern, und daß eine von der Temperatur des katalytischen Umwandlers (56) gesteuerte Vorrichtung (89') die Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät aufhebt, um den Zündzeitpunkt in seinen normalen Arbeitsbereich zurückzuverlegen, sobald der Umwandler (56) eine vorbestimmte Mindesttemperatur angenommen hat.
10. Motorsteuerung nach Anspruch 9» dadurch g e k e η η zeichnet, daß zu den Vorrichtungen (76,86,89',92) eine an den Zündverteiler (60) angeschlossene Verstellvorrichtung (76), eine mit dieser verbundene Vorrichtung (86,92) und eine
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Vorrichtung (891) gehören, die in Abhängigkeit von einem erst bei Zündung des Motors nach dem Starten im Ansaugrohr (94) erreichten UnterdruQkwert den in seinem normalen Arbeitsbereich liegenden Zündzeitpunkt nach spät verstellt.
11. Motorsteuerung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Verstellvorrichtung (76) durch Unterdruck betätigt ist, daß zu der an diese angeschlossenen Vorrichtung (86,92) eine an den Unterdruck im Motor-Ansaugrohr (94) angeschlossene Leitung (92) sowie ein zweites raagnetbetätigtes Ventil (86) gehören, und daß die von der Temperatur des Umwandlers (56) gesteuerte Vorrichtung (89f) ein temperaturabhängiger Schalter (891) ist, v/obei der temperaturabhängige Schalter (891) und der Zündschalter (8S) mit dem zweiten Magneten (87,89) und der elektrischen Energiequelle (96) in Reihe geschaltet sind.
12. Motor-Anpassungssteuerung zum Anbau an eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine mit einer Kraftstoff- und Luft-Versorgung, einem Zündsystem mit einem in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Ansaugrohr-Unterdruck verstellbaren Zündverteiler und mit einem in die Motor-Auspuffanlage eingebauten katalytischen Umwandler, dadurch ge-k ennz e i chne t, daß eine bei kaltem Umwandler (42) nach Zündung des Motors (52) betätigbare Anreicherungsvorrichtung (34,40) dem von der Kraftstoff- und Luftversorgung (10,12,14,16) bestimmten Kraftstoffluftgemisch eine Kraftstoffanreicherung vorbestimmter Größe überlagert, und daß eine nur von der Temperatur am Umwandler (42) gesteuerte Vorrichtung (40) diese Anreicherung beendet, sobald der Umwandler (42) eine wirksame Mindestbetriebstemperatur angenommen hat.
13. Motor-Anpassungssteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff- und Luftversorgung (10,12,14,16) zum Regulieren des Verhältnisses zwischen Kraftstoffstrom und Luftstrom ein in der
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Kraftstoffzuleitung (16) angeordnetes Nadelventil (18) aufweist, und daß die Anreicherungsvorriehtung (34,40) einen mit dem Nadelventil (18) "betriebsmäßig verbundenen Magneten (34) und eine Magnet schaltung (36,38,40,44) mit einem am Umwandler (42) angeordneten, normalerweise geschlossenen, temperaturabhängigen Schalter (40) aufweist, der sich öffnet, wenn der Umwandler (42) eine wirksame Mindestbetriebstemperatur angenommen hat, wobei der Magnet (34) im erregten Zustand das Nadelventil (18) weiter Sffnet.
14. Motor-Anpassungssteuerung nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Anreicherungsvorrichtung (34,40) während der Zeit, die benötigt wird, um den Umwandler (42) auf Betriebstemperatur zu bringen, das Gemisch um etwa 10^-5 anreichert.
15. Motor-Anpassungssteuerung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelventil (18) über ein Gewinde (20) verstellbar ist, und daß die betriebsmäßige Verbindung zwischen dem Magneten (34) und dem Nadelventil (18) durch eine an den Magneten (34) angeschlossene Zahnstange (28) und ein in die Zahnstange (28) eingreifendes und mit dem Nadelventil (18) verbundenes Ritzel (26) hergestellt ist.
16. Motor-Anpassungssteuerung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer v/eiteren Vorrichtung (47,48,47*»49>5O) die Stellung des Nadelventils (18) sowohl in äer Anreicherungs- als auch in der Normalstellung einstellbar ist.
17· Motor-Anpassungs steuerung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere, bei Zündung des kalten Motors (52) automatisch betätigbare Vorrichtung (76,86,89*,92) den Zündverteiler (60) verstellt, um den im normalen Zündzeitpunktbereich liegenden Zündzeitpunkt
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nach spät zu verstellen, und nur' in Abhängigkeit von der Temperatur des katalytischen Umwandlers (56) den Zündzeitpunkt in seinen normalen Arbeitsbereich vorverlegt, sobald der Umwandler (56) eine vorbestimmte Mindesttemperatur angenommen hat.
18. Motor-Anpassungs.steuerung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Vorrichtting (76,86,89*,92) eine an den Zündverteiler (60) angeschlossene Verstellvorrichtung (76), eine mit dieser verbundene Vorrichtung (86,92) und eine Vorrichtung (891) gehören, die in Abhängigkeit von einem erst bei Zündung des Motors nach dem Starten im Ansaugrohr (94) erreichten Unterdruckv/ert den in seinem normalen Arbeitsbereich liegenden Zündzeitpunkt nach spät verstellt.
19· liotor-Anpassungssteuerung nach Anspruch 18, dadurch gek ennze ichnet, daß die Verstellvorrichtung (76) durch Unterdruck betätigt ist, daß zu der an diese angeschlossene Vorrichtung (86,92) eine an den Unterdruck im Hotor-Ansaugrohr (94) angeschlossene Leitung (92) sowie ein zweites magnetbetätigtes Ventil (86) gehören, und daß die von der Temperatur des Umwandlers (56) gesteuerte Vorrichtung (89*) ein temperaturabhängiger Schalter (891) ist, wobei der temperaturabhängige Schalter (89*) und der Zündschalter (88) mit dem zweiten Magneten (87,89) und der elektrischen Energiequelle (96) in Reihe geschaltet sind.
20. Motor-Anpassungssteuerung zum Anbau an eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine mit einer Kraftstoff- und Luft-Versorgung, einem Zündsystem mit einem in Abhängigkeit von Motordrehzahl und Ansaugrohr-Unterdruck verstellbaren Zündverteiler und einem in die Motor-Auspuffanlage eingebauten katalytischen Umwandler, dadurch gek ennz ei chne t, daß eine bei Zündung des kalten Motors automatisch betätigbare Vorrichtung (76,86,89*,92) den Zündverteiler (60) verstellt,
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um dem im normalen Zündzeitpunktbereich liegenden Zündzeitpunkt eine vorbestimmte Verstellung nach, spät zu überlagern, und daß eine von der Temperatur des katalytischen Umwandlers (56) gesteuerte Vorrichtung (89*) die Verstellung des Zündzeitpunktes nach spät aufhebt, um den Zündzeitpunkt in seinen normalen Arbeitsbereich zurückzuverlegen, sobald der, Umwandler (56) eine vorbestimmte Liindesttemperatur angenommen hat.
21. Motor-Anpassungssteuerung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß an den Zündverteiler (60) eine Verstellvorrichtung (76) angeschlossen ist, daß mit dieser eine Vorrichtung (86,92) verbunden ist, und daß eine Vorrichtung (89*) in Abhängigkeit von einem erst bei Zündung des Motors nach dem Starten im Ansaugrohr (94) erreichten Unterdruckwert den in seinem normalen Arbeitsbereich liegenden Zündzeitpunkt nach spät verstellt.
22. Motor-Anpassungssteuerung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung (76) durch Unterdruck betätigt ist, daß zu der an diese angeschlossenen Vorrichtung (86,92) eine an den Unterdruck im Motor-Ansaugrohr (94) angeschlossene Leitung (92) sowie ein zweites magnetbetätigtes Ventil (86) gehören, und daß die von der Temperatur des Uimvandlers (56) gesteuerte Vorrichtung (39*) ein temperaturabhängiger Schalter (891) ist, wobei der temperaturabhängige Schalter (891) und der Zündschalter (88) mit dem zweiten Magneten (87,89) und der elektrischen Energiequelle (96) in Reihe geschaltet sind.
23- !.Ιοtor-Anpassungssteuerung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Zündverteiler (60) einen umlaufenden Unterbrechernocken und ein von diesem betätigte Zündsteuerelemente tragendes Gehäuse aufweist, und daß zur bei Zündung automatisch betätigbaren Vorrichtung (76) eine Vorrichtung (62,66,68) gehört, an der das Gehäuse als Ganzes relativ zum Unterbrechernocken
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schwenkbar aufgenommen ist, so daß die Zündzeitpunktverstellung der gewöhnlichen, mit dem herkömmlichen Zündverteiler (60) erhaltenen Zündzeitpunktsteuerung überlagert ist.
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