DE2014633C2 - Device for controlling the mixture fed to an externally ignited internal combustion engine - Google Patents

Device for controlling the mixture fed to an externally ignited internal combustion engine

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DE2014633C2 DE19702014633 DE2014633A DE2014633C2 DE 2014633 C2 DE2014633 C2 DE 2014633C2 DE 19702014633 DE19702014633 DE 19702014633 DE 2014633 A DE2014633 A DE 2014633A DE 2014633 C2 DE2014633 C2 DE 2014633C2
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Description

Die Erfindung geht von einer Einrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches aus. Solche Einrichtungen haben hauptsächlich die Aufgabe, die Konzentration unverbrannter oder unvollständig verbrannter Bestandteile in den Abgasen von Brennkraftmaschinen 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.The invention is based on a device according to the preamble of the main claim. Such facilities mainly have the task of concentrating unburned or incompletely burned Reduce components in the exhaust gases from internal combustion engines. There are known systems that im Completely cut off the fuel supply above idle speed, but there is still other operating states of the internal combustion engines in which exhaust gas decontamination is necessary and is also possible.

Eine durch die DE-OS 14 51 988 bekannte Einrichtung dieser Art soll mit hoher Genauigkeit das Gewicht der angesaugten Frischluftmenge erfassen, die zur Verbrennung in die Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht wird. Entsprechend der Frischluftmenge wird ein Signal zur Steuerung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge derart erzeugt daß sich über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine ein konstantes Verhältnis Luft: Kraftstoff einstellt Insbesondere sollen mit dieser Maßnahme Einflüsse kompensiert werden, die sich üblicherweise auf die Gemischzusammensetzung auswirken, wie Umweltbedingungen oder steigender Luftwiderstand im Luftfilter bei zunehmender Verschmutzung desselben. Dabei werdenA device of this type known from DE-OS 14 51 988 is said to measure the weight with high accuracy record the amount of fresh air drawn in, which is required for combustion in the combustion chambers of the internal combustion engine is introduced. Depending on the amount of fresh air, a signal is sent to control the air to be injected Amount of fuel is generated in such a way that it spreads over the entire operating range of the internal combustion engine constant air: fuel ratio sets in particular This measure is intended to compensate for influences that usually affect the mixture composition affect, such as environmental conditions or increasing air resistance in the air filter increasing pollution of the same. Be there

ίο jedoch der Abgaszusammensetzung und dem Einfluß der dynamischen Verhältnisse beim Betrieb der Brennkraftmaschine und ihrer Auswirkung auf die Abgaszusammensetzung keine Rechung getragen. So kann mit relativ kraftstoffreichem Gemisch ein gutesίο however the exhaust gas composition and the influence the dynamic conditions during the operation of the internal combustion engine and their effect on the Exhaust gas composition not taken into account. So can a good one with a relatively fuel-rich mixture

ii Fahrverahlten eines mit der Brennkraftmaschine betriebenen Kraftfahrzeuges erzielt werden, was aber eine hohe Emissionsrate an schädlichen Abgasen zur Folge hat und eine nachträgliche Abgasentgiftung bedingt.
Ein bekanntes Verfahren zur Abgasentgiftung ist die Nachverbrennung der Abgase in einem besonderen Reaktor. Bei diesem Verfahren wird jedoch der Benzinverbrauch erhöht und außerdem ist der Reaktor kostspielig.
ii driving misconduct of a motor vehicle operated with the internal combustion engine can be achieved, but this results in a high emission rate of harmful exhaust gases and necessitates subsequent exhaust gas detoxification.
A well-known process for exhaust gas detoxification is the post-combustion of the exhaust gases in a special reactor. However, this method increases gasoline consumption and also makes the reactor expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Betrieb einer eingangs genannten Brennkraftmaschine mit möglichst kraftstoffarmen Gemisch zu ermöglichen, unter Beibehaltung der zumindest zeitweise geforderten maximalen, konstruktiv gegebenen Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine und Gewährleistung einer möglichst geringen Schadstoffemission ohne zusätzlichen Geräteaufwand für eine nachträgliche Abgasentgiftung. Aus den Abgasen sollen als giftige Bestandteile besonders unverbrannte Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide entfernt werden.The invention is based on the object of operating an internal combustion engine mentioned at the outset with a fuel-poor mixture possible, while maintaining the at least temporarily required maximum, structurally given power output of the internal combustion engine and ensuring a The lowest possible pollutant emissions without additional equipment for subsequent exhaust gas decontamination. Uncombusted hydrocarbons and carbon monoxide are said to be toxic components from the exhaust gases and nitrogen oxides are removed.

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst. Die erwähnte Luftzahl bzw. Luftüberschußzah! λ ist ein Maß für die Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches. Sie ist so definiert, daß bei einem stöchiometrisehen Gemisch λ = 1 ist.The above-mentioned object is achieved according to the invention by the characterizing part of the main claim. the Mentioned air ratio or excess air ratio! λ is a measure of the composition of the fuel-air mixture. It is defined in such a way that λ = 1 for a stoichiometric mixture.

Weitere Einzelheiten und zweckmäßige Weiterbildungen sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten und mit Diagrammen erklärten Ausführungsbeispielen beschrieben und erläutert. Es zeigtFurther details and useful developments are given below with reference to in the drawing illustrated and explained with diagrams embodiments described and explained. It shows

F i g. 1 in einem Diagramm die Abhängigkeit der CH- und NO-Konzentration von der Luftüberschußzahl λ und vom Zündzeitpunkt,F i g. 1 shows in a diagram the dependence of the CH and NO concentration on the excess air ratio λ and from the ignition point,

F i g. 2 in einem Diagramm die Abhängigkeit der CH- und CO-Konzentration von der Funkendauer,F i g. 2 in a diagram the dependence of the CH and CO concentration on the spark duration,

so F i g. 3, 4 und 9 Blockschaltbilder verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung,so F i g. 3, 4 and 9 block diagrams of various Embodiments of the invention,

F i g. 5 das Schaltbild des elektronischen Funktionsgebers für das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4,
Fig.6, 7, 8 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig.5 dargestellten elektronischen Funktionsgebers.
F i g. 5 shows the circuit diagram of the electronic function generator for the exemplary embodiment according to FIG. 4,
6, 7, 8 are diagrams to explain the mode of operation of the electronic function generator shown in FIG.

In Fig. 1 ist die Emission giftiger Abgase in Abhängigkeit von der Luftüberschußzahl λ dargestellt. Die Kurven 40, 41 und 42 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 50° 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.In Fig. 1, the emission of toxic exhaust gases is shown as a function of the excess air ratio λ. The curves 40, 41 and 42 apply to nitrogen oxides, namely with ignition 25 °, 35 ° and 50 ° before the upper one Dead center. The curves 43, 44 and 45 apply to unburned hydrocarbons at ignition 25 °, 35 ° and 50 ° before top dead center. The concentration of CO is not recorded. It sinks like that of the Hydrocarbons with an increasing excess air ratio, but does not increase again when λ > 1.2 becomes.

Demgemäß ist es am zweckmäßigsten, die Brennkraftmaschine mit einer Luftüberschußzahl von etwa 1.2Accordingly, it is most expedient to use the internal combustion engine with an excess air ratio of about 1.2

zu betreiben. Bei größerem Luftüberschuß können Verbrennungsaussetzer auftreten, so daß die Konzentration unverbrannter Kohlenwasserstoffe wieder stark zunimmt, wie es in F i g. 1 dargestellt ist Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die höchste Leistung des Motors bei λ = 03 erreicht wird.to operate. If there is a larger excess of air, combustion misfires can occur, so that the concentration of unburned hydrocarbons increases sharply again, as shown in FIG. 1 is also shown that the maximum power of the engine is achieved at λ = 03.

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 Fahrzu<!tände, die bevorzugt im Standverkehr vorkommen, wo zwar möglichst gut entgiftetes Abgas, jedoch nicht die Maximalleistung des Motors erforderlich ist; ein kraftstoffreiches Gemisch wird bei denjenigen Betriebszuständen eingestellt, bei denen hohe Motorleistung gefordert wird, aber auch die Reinheit der Abgase kein besonderer Wert gelegt werden muß, also vor allem beim Oberlandverkehr.A sensible compromise between the requirements for high engine power on the one hand and on the other A favorable exhaust gas composition is possible according to the invention in the following way: A fuel-poor Mixture is set in the range of those driving conditions that are preferred in stationary traffic, where exhaust gas that has been detoxified as well as possible is required, but the maximum power of the engine is not required; a fuel-rich mixture is set in those operating states in which high engine power is required, but also the purity of the exhaust gases does not have to be placed, so before especially with overland traffic.

Als Kriterium zur Unterscheidung zwischen den beiden Gruppen von Betriebszuständen wird gemäß der Erfindung die Fahrgeschwindigkeit verwendetAs a criterion for differentiating between the two groups of operating states, according to the Invention used the driving speed

In F i g. 3 ist eine mit Benzineinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine dargestellt bei der der Fuaktionsgeber sowohl für die Dosierung des Kraftstoffes wie auch der Verbrennungsluft sorgt Diese Ausgestaltung ist entsprechend auch auf Vergasermotoren anwendbar.In Fig. 3 shows an internal combustion engine operating with gasoline injection in which the function generator This configuration ensures both the metering of the fuel and the combustion air can also be used for carburettor engines.

Es ist ein elektronischer Funktionsgeber 25 mit zwei Ausgängen vorgesehen. Der erste Ausgang ist an den Eingang des ersten Differenzverstärkers 20 angeschlossen, der zur Ansteuerung einer ersten Betätigungsvorrichtung 21 einer Kraftstoff-Zumeßdrossel 22 dient Die Stellung der Zumeßdrossel 22 wird über einen Zumeßdrossel-lstwercgeber 23 erfaßt und zum Vergleich mit dem Signalwert am ersten Ausgang des Funktionsgebers wieder auf den Eingang des ersten Differenzverstärkers zur Einstellung der Zumeßdrossel gegeben wird.An electronic function generator 25 with two outputs is provided. The first exit is to the Connected to the input of the first differential amplifier 20, which is used to control a first actuating device 21 of a fuel metering throttle 22 is used. The position of the metering throttle 22 is controlled by a Metering throttle actuator 23 detected and for comparison with the signal value at the first output of the function generator back to the input of the first Differential amplifier is given to adjust the metering throttle.

Der zweite Ausgang des Funktionsgebers ist an den Eingang eine·; zweiten Differenzverstärkers 26 angeschlossen, der über eine zweite elektromagnetische Betätigungsvorrichtung 27 eine im Ansaugrohr 11 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftmaschine angeordnete Drosselklappe 12 steuert und somit insbesondere die den Brennräumen der Brennkraftmaschine zügeführte Luffmenge steuert. An drfi Eingängen de: Funktionsgebers 25 sind jeweils ein Winkelgeber 14 für die Stellung der Drosselklappe 12, ein Winkelgeber 24 für die Stellung des Gaspedals 13 der Brennkraftmaschine, und ·'-> Multivibrator ?8 angeschlossen.The second output of the function generator is connected to the input a ·; second differential amplifier 26 is connected, which via a second electromagnetic actuating device 27 controls a throttle valve 12 arranged in the intake pipe 11 of an internal combustion engine, not shown, and thus in particular controls the amount of air supplied to the combustion chambers of the internal combustion engine. An angle sensor 14 for the position of the throttle valve 12, an angle sensor 24 for the position of the gas pedal 13 of the internal combustion engine, and · '-> multivibrator 8 are connected to each of the three inputs de: function generator 25.

Der iviultivibrator wird von einer nicht weiter dargestellten Zündspule der Brennkraftmaschine mit Impulsen drehzahlproportionaler Frequenz angesteuert und gibt entsprechende Steuersignale an den Funktionsgeber ab. An zwei weitere Eingänge des Funktionsge- bers 25 kann erforderlichenfalls ein Istwertgeber 28 für die Lufttemperatur und/oder ein Istwertgeber 29 für den Luftdruck angeschlossen werden.The ivultivibrator is no longer used by one The ignition coil of the internal combustion engine shown is controlled with pulses of a frequency proportional to the speed and sends corresponding control signals to the function generator. At two further inputs of the function Bers 25 can, if necessary, an actual value transmitter 28 for the air temperature and / or an actual value transmitter 29 for the air pressure must be connected.

Vom Funktionsgeber werden sowohl die Zumeßdrossel 22 als auch die Drosselklappe 12 über Sollwert-Istwert-Vergleichsschaltungen gesteuert.Both the metering throttle 22 and the throttle valve 12 are controlled by the function generator via setpoint / actual value comparison circuits controlled.

Aus F i g. 1 sieht man, daß die Stickoxidkonzentration bei λ = 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 Kohlenwasserstoffkonzentration bewirken, können nach F i g. 2 dadurch bekämpft werden, daß man die Funkendauer erhöht In F i g. 2 ist die Abhängigkeit der Kohlenwasserstoffkonzentration von der Funkendauer dargestellt Kurve 46 gilt für λ=Ό,8;47 fürA=0,9;48 für A=I1O;49 fürA=l,l und 50 Ru-A=IZFrom Fig. 1 it can be seen that the nitrogen oxide concentration at λ = 1.2 is still quite high and could be reduced both by increasing the excess air ratio λ and by a later ignition point. The misfires, which cause the strong increase in the hydrocarbon concentration in the case of larger excess air numbers, can, according to FIG. 2 can be combated by increasing the spark duration in FIG. 2 shows the dependence of the hydrocarbon concentration on the spark duration. Curve 46 applies to λ = Ό, 8; 47 for A = 0.9; 48 for A = I 1 O; 49 for A = 1, 1 and 50 Ru-A = IZ

Ein in F i g. 4 dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Eigenschaften der in Fig.3 gezeigten Einrichtung 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 Tefllastbetrieb sehr kraftstoffarme Gemische mit Luftüberschußzahlen bis zu λ = 1,4 erhält Durch die Verlängerung der Funkendauer auf über 2 Millisekunden ergibt sich in Fig. 1 für die Kohlenwasserstoffkonzentration der Verlauf gemäß Kurve 43a bzw. 44a oder 45a, so daß eine optimale Abgasentgiftung erreicht wird.One shown in FIG. 4 illustrated embodiment of the invention has the properties of the in Fig.3 shown device and also has means for increasing the spark duration to at least 2 milliseconds or more and devices for adjusting the ignition timing. The devices for air and fuel metering are designed so that the internal combustion engine is in Tefllastbetrieb Very low-fuel mixtures with excess air numbers up to λ = 1.4 are obtained by extending the Spark duration over 2 milliseconds results in Fig. 1 for the hydrocarbon concentration of Course according to curve 43a or 44a or 45a, so that an optimal exhaust gas detoxification is achieved.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.4 enthält einen Funktionsgeber 32 mit vier Einengen und drei Ausgängen. An die vier Eingänge sind der Gaspedal-Winkelgeber 24, der Multivibrator 18, ein Kühlwasser-Temperaturgeber 33 und ein Luftdruck-Istwertgeber 34 angeschlossen. An einem ersten Ausgang des Funktionsgeters 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 mii der Zündanlage 39 verbunden.The embodiment of Figure 4 includes a Function generator 32 with four constrictions and three outputs. The accelerator pedal angle sensor is connected to the four inputs 24, the multivibrator 18, a cooling water temperature transmitter 33 and an air pressure actual value transmitter 34 connected. At a first output of the function getter 32, a fuel control system 35 is connected, which is used to regulate the fuel inflow to the injection nozzles 30 is used At a second output of the function generator 32 is a throttle valve control amplifier 36 connected, which can adjust the throttle valve 12 via an actuator 37. At An ignition timing adjuster 38 is connected to a third output of the function generator 32. Whose The output is connected to the ignition system 39.

Um die Zeichnung möglichst übersichtlich zu halten, ist nur bei der Regelvorrichtung für die Drosselklappe eine Rückführungsleitung 37a eingezeichnet, die einen Vergleich zwischen Sollwert und Istwert ermöglicht. Solche Rückführungsleitungen zum Sollwcrt-Isiwert-Vergleich können auch beim Kraftstoff-Regelsystem 35 und beim Zündzeitpunkt-Versteller 38 vorgesehen sein.To keep the drawing as clear as possible, is only shown in the control device for the throttle valve a return line 37a, the one Comparison between setpoint and actual value is possible. Such feedback lines for the setpoint / actual value comparison can also be provided in the fuel control system 35 and in the ignition timing adjuster 38.

Fig.5 zeigt das Sflialtbi'H des Funktionsgebers 32, der für das Ausfüh. jngsbeispiel nach F i g. 4 vorgesehen ist, in einer etwas vereinfachten Form ohne den Kühlwasser-Temperaturgeber 33 und ohne den Luftdruck-Istwertgeber 34.5 shows the Sflialtbi'H of the function generator 32, the one for the execution. The initial example according to FIG. 4 provided is, in a somewhat simplified form without the cooling water temperature transmitter 33 and without the air pressure actual value transmitter 34.

Die Ausgangssignale des Funktionsgebers 32 sind in den Fig.6, 7 und 8 dargestellt. Fig.6 zeigt die Abhängigkeit der Drosselklappenstellung &d von der Gaspedalstellung olp. F i g. 7 zeigt die Abhängigkeit der für jeden Kolbenhub der Brennkraftmaschine erforderlichen Kraftstoffmenge q von der Drehzahl π und von der Gaspedalstellung α*. Bei den einzelnen Kurven ist dir GLjpedalstellung a/>und die zugehörige angestrebte Luftüberschußzahl λ angeschrieben. F i g. 8 zeigt die Abhängigkeit der Vorzündung a.z von der Drehzahl η und der Gaspedalstellung cup. The output signals of the function generator 32 are shown in FIGS. 6 shows the dependence of the throttle valve position & d on the accelerator pedal position ol p . F i g. 7 shows the dependence of the fuel quantity q required for each piston stroke of the internal combustion engine on the speed π and on the accelerator pedal position α *. For the individual curves, the GL pedal position a /> and the associated desired excess air ratio λ are written down. F i g. 8 shows the dependence of the pre-ignition az on the speed η and the accelerator pedal position cup.

Der in F i g. 5 dargestellte Funktionsgeber enthält als wichtigste Bauteile eine Multiplizierstufe 48, einen ersten Regelverstärker 55. einen zweiten Regelverstärker 61 und drei Zenerdioden 45,47 und 57.The in F i g. The function generator shown in FIG. 5 contains, as the most important components, a multiplier stage 48, a first control amplifier 55. a second control amplifier 61 and three zener diodes 45, 47 and 57.

Der Gaspedal-Winkelgeber 24 ist als Potentiometer oder induktiver Spannungsteiler ausgebildet, an dessen oberem Anschluß 40 eine positive Gleichspannung (Λο 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, zweitensThe accelerator pedal angle sensor 24 is designed as a potentiometer or inductive voltage divider, on its a positive DC voltage (Λο is applied. From the center tap of the potentiometer 24 The positive DC voltage signal first passes through a resistor 43 and a second output terminal 44 to the throttle valve control amplifier 36, second

über einen Widerstand 46 zu einem ersten Eingang der Multiplizierstufe 48, drittens über einen Widerstand 53 zum Eingang des ersten Regelverstärkers 55 und viertens über einen Widerstand 59 zum Eingang des zweiten Regelverstärkers 61.via a resistor 46 to a first input of the Multiplier stage 48, thirdly via a resistor 53 to the input of the first control amplifier 55 and fourth, via a resistor 59 to the input of the second control amplifier 61.

Die erste Zenerdiode 45 begrenzt das Ausgangssignal des Potentiometers 24 und erzeugt so den Knick in der Kurve nach F i g. 6.The first Zener diode 45 limits the output signal of the potentiometer 24 and thus creates the kink in the Curve according to FIG. 6th

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 F i g. 7 gegeben. Damit die Kurven für n-*O nicht zum Koordinatenursprung, sondern zum Punkt A hin konvergieren, wird dem ersten Eingang der Multiplizierstufe 48 über einen Widerstand 49 eine negative Gleichspannung U*\ zugeführt. Einem zweiten Eingang der Multiplizierstufe 48 wird das Ausgangssignal des Multivibrators 18The multiplier 48 supplies the control signal for the fuel control system 35 via a resistor 50 and the first output terminal 51. This control signal is represented by the family of curves in FIG. 7 given. So that the curves for n- * O do not converge towards the origin of the coordinates, but rather towards point A , a negative DC voltage U * \ is fed to the first input of the multiplier stage 48 via a resistor 49. The output signal of the multivibrator 18 is sent to a second input of the multiplier stage 48

Jn^ ilnn PW λ U -· η Yt 1 lrtitinc* πΐJn ^ ilnn PW λ U - · η Yt 1 lrtitinc * πΐ

Für große Gaspedalwinkel sollen die Kurven im Kraftstoff-Kennfeld abknicken, wie es in Fig. 7 dargestellt ist. Dafür ist die zweite Zenerdiode 47 vorgesehen.For large accelerator pedal angles, the curves in the fuel map should bend, as shown in FIG. 7 is shown. The second Zener diode 47 is provided for this.

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.8 dargestellten, parallelen Geraden ergeben. Der Drehzahl-Istwert wird über einen Widerstand 52 und der Gaspedalwinkel über einen Widerstand 53 zugeführt.While the signals for the actual speed value are used to set the amount of fuel provided per piston stroke and accelerator pedal angle are multiplied together, these two signals are used for the Adjustment of the ignition point at the input of the first control amplifier 55 is added, so that the in Fig.8 shown, parallel straight lines result. The actual speed value is via a resistor 52 and the Accelerator pedal angle supplied via a resistor 53.

Der über einen Widerstand 56 und eine dritte Zenerdiode 57 gegengekoppelte erste Regelverstärker 55 verschiebt den Zündzeitpunkt zu immer früheren Werten hin, je höher die Drehzahl η ist und je stärker das Gaspedal niedergetreten wird, aber nur solange, bis das Gaspedal die Hälfte seine Vollausschlags erreicht hat. Das Abknicken der Geraden in Fig. 8 für hohe Drehzahlen wird durch die dritte Zenerdiode 57 verursacht. Wenn das Gaspedal weiter als bis zur Hälfte seines Voilausschlags niedergetreten wird, muß nach Fig.8 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 t/42 zugeführt. Wegen der Gegenkopplung über den Widerstand 62 und die Diode 63 erscheint an seinem Ausgang kein Signal, solange bei kleinen Gaspedalwinkeln das Suremensignal an seinem Eingang einen negativen Wert hat Sobald das Eingangssignal des Verstärkers 61 positiv wird, gibt dieser ein negatives Ausgangssignai ab, das der Gaspedal-Stellung proportional ist Durch geeignete Wahl des Widerstands 54 wird dasselbe in z. B. doppelter Größe aber negativ am Eingang des Verstärkers 55 wirksam. Damit verschiebt sich der Zündzeitpunkt zu späteren Werten mit zunehmendem Gaspedalwinkel.The first control amplifier 55, which is fed back via a resistor 56 and a third Zener diode 57, shifts the ignition point to ever earlier values the higher the speed η and the harder the accelerator pedal is depressed, but only until the accelerator pedal has reached half of its full deflection . The kinking of the straight line in FIG. 8 for high speeds is caused by the third Zener diode 57. If the accelerator pedal is depressed further than half of its full deflection, the ignition point must be shifted back to later values according to FIG. The second control amplifier 61 is provided for this purpose. The accelerator pedal angle is fed to its input via a resistor 59 and a negative DC voltage t / 42 via a resistor 60. Because of the negative feedback via the resistor 62 and the diode 63, no signal appears at its output as long as the Suremen signal at its input has a negative value at small accelerator pedal angles.As soon as the input signal of the amplifier 61 becomes positive, it emits a negative output signal, which the accelerator pedal Position is proportional. B. double size but negative at the input of the amplifier 55 effective. The ignition point is thus shifted to later values as the accelerator pedal angle increases.

Im folgenden werden die Eigenschaften des Ausführungsbeispiels nach F i g. 5 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 = 1,4). Die dabei möglichen Verbrennungsaussetzer werden dadurch vermieden, daß einerseits die Funkendauer auf einige Millisekunden verlängert 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. Als Kriterium ist dafür die Fahrgeschwindigkeit vorgesehen. Als anderes Kriterium könnte man auch wie bei automatischen Getrieben einen Kick-Down-Kontakt vorsehen: Die Maßnahmen zur Abgasentgiftung werden rückgängig gemacht, wenn das Gaspedal voll bis zum AnschlagThe properties of the exemplary embodiment according to FIG. 5 again briefly summarized The concentration of harmful components in the exhaust gases is reduced by two basic measures. First, the internal combustion engine is operated with excess air in order to reduce the concentration of hydrocarbons and carbon monoxide. Second, the nitrogen oxide concentration is reduced by lowering the maximum combustion temperature. This is achieved by making the excess air very large = 1.4). The possible combustion misfires are avoided in that, on the one hand, the spark duration is extended to a few milliseconds and, on the other hand, the ignition point is shifted in the direction of pre-ignition. Means are provided that reverse these exhaust gas detoxification measures when a high output is required from the internal combustion engine. The driving speed is provided as a criterion for this. As another criterion, a kick-down contact could also be provided, as with automatic transmissions: the measures for exhaust gas detoxification are reversed when the accelerator pedal is fully depressed

υ durchgetreten wird.υ is kicked through.

Die Abgasentgiftung kann mit Hilfe elektronischer Gemischdosierungssysteme noch weiter getrieben werden. Entsprechende Maßnehmen, die allerdings eineThe exhaust gas detoxification can be carried out even further with the help of electronic mixture metering systems. Appropriate measures, but one

A·· sklnU + ·>η»>ν*1τ»π A t A ·· sklnU + ·> η »> ν * 1τ» π A t

bringen, sind im folgenden anhand des Ausführungsbeispiels nach F i g. 9 näher erläutert.bring, are in the following based on the embodiment according to FIG. 9 explained in more detail.

Für die unvollständige Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine gibt es außer zu kleinem Luftüberschuß und Zündaussetzern vor allem bei Einspritzmotoren noch einen dritten Grund: Der Kraftstoff gelangt teiiweise noch im flüssigen Aggregatzustand in Form kleiner Tröpfchen in den Zylinder.For the incomplete combustion of the fuel in the internal combustion engine, there is also too little Excess air and misfires, especially in injection engines, have a third reason: The Some of the fuel enters the cylinder in the liquid state in the form of small droplets.

Be: Saugrohr-Einspritzanlagen kann man den AnteilBe: Manifold injection systems can be the proportion

des Kraftstoffs, der im flüssigen Aggregatzustand in den Zylinder gelangt, dadurch vermindern, daß man die Vorlagerungszeit erhöht, d.h. die Zeit zwischen der Einspritzung ins Saugrohr and der Öffnung des Einlaßventils. Im Ausführungsbeispiel nach Fig.9 sind daher Mittel zur Veränderung des Einsprit/zeitpunkts vorgesehen.of the fuel that enters the cylinder in the liquid state by reducing the Pre-storage time increased, i.e. the time between the injection into the intake manifold and the opening of the Inlet valve. In the embodiment of Figure 9 are therefore means for changing the injection time are provided.

Weiterhin sind 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 tröpfchenförmige Anteil des Kraftstoffs und damit der Kohlenwasserstoffgehalt in den Abgasen verkleinert wird.Means for exhaust gas recirculation into the intake pipe and for controlling this exhaust gas recirculation are also provided. The exhaust gas recirculation reduces the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gases, since the mixture calorific value and thus the maximum combustion temperature are reduced. The same effect is achieved by increasing the excess air ratio to λ = 1.4, but exhaust gas recirculation offers another advantage: the hot exhaust gases preheat the mixture in the intake pipe, which also causes the droplet-like portion of the fuel and thus the hydrocarbon content in the exhaust gases is reduced.

Allerdings ist eine Vorkühlung der rückgeführten Abgase erforderlich, da sonst das Gemisch im Ansaugrohr zu stark aufgeheizt und eventuell dort schon gezündet wird.However, a pre-cooling of the recirculated exhaust gases is necessary, otherwise the mixture in the The intake pipe is heated up too much and may already be ignited there.

An sechs Eingänge eines elektrischen 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 Einspritzzeitpunktversteller 76, der Drosselklappen-Regel verstärker 36, ein Abgasrückführungsregler 73 und der Zündzeitpunkt-Versteller 38 angeschlossen.An air temperature sensor 77, the accelerator pedal angle sensor, is connected to six inputs of an electrical function generator 70 24, the multivibrator 18, the cooling water temperature transmitter 33, the air pressure actual value transmitter 34 and an exhaust gas actual value transmitter 75 is connected. At five outputs of the electronic function generator 70 are the fuel control system 35, an injection timing adjuster 76, the throttle valve control amplifier 36, an EGR controller 73 and the ignition timing adjuster 38 connected.

Es können zusätzlich auch noch Mittel zur Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration in der Auspuffleitung vorgesehen werden. Der Eingang des Abgas-Istwertgebers 75 ist dann mit einer Meßvorrichtung 74 verbunden, die zur Messung derIn addition, means for measuring the nitrogen oxide and hydrocarbon concentration in the exhaust pipe. The input of the exhaust gas actual value transmitter 75 is then with a Measuring device 74 connected, which is used to measure the

Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration dient. In einer Abgas-Rückführungsleitung 71, die vom nicht dargestellten Auspuffrohr zum Ansaugrohr 11 führt, ist eine Abgasrückführungs-Drosselklappe 72 angebracht, die vom Abgasrückführungsregier 73 betätigt wird. An den Einspritzzeitpunktversteller 76 sind die Einspritzventile 30 angeschlossen. Die weiteren Bauteile sind gleich v»io bei F i g. 5 und dort schon beschrieben.Nitrogen oxide and hydrocarbon concentration is used. In an exhaust gas recirculation line 71, which is not from exhaust pipe shown leads to intake pipe 11 is an exhaust gas recirculation throttle valve 72, which is operated by the exhaust gas recirculation regulator 73, is attached. At The injection valves 30 are connected to the injection timing adjuster 76. The other components are equal to v »io at F i g. 5 and already described there.

Bei dem in F i g. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Einsprilzventile 30 elektromagnetisch betätigt, und zwar vom Einspritzzeitpunktventil 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.In the case of the FIG. 9, the injection valves 30 are electromagnetic actuated by the injection timing valve 76 by electrical pulses of constant length and the time of use is adjusted. The amount of fuel per stroke is set in the fuel control system 35 regulated by a throttle.

Bei einer nicht dargestellten Variante dieses Ausführungsbeispiels kann das Kraftstoff-Regelsystem 35 zusammen mit dem Einspritzpunktversteller 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 Einspritzdauer eingestellt. In a variant of this embodiment, not shown can the fuel control system 35 together with the injection timing adjuster 76 to one electronic assembly be summarized. the Injection valves 30 are actuated electromagnetically by pulses, their length and their time of use can be varied. In this case, the amount of fuel per stroke is adjusted by varying the injection duration.

Aus Drehzahl und Drosselklappenstellung ist nur das Volumen der angesaugten Luft bestimmbar. Zur exakten Einstellung der Luftüberschußzahl λ muß man aber die Masse der angesaugten Luft wissen. Für 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. Die Luftüberschußzahl λ wird hier nur bis auf etwa 1,1 bis 1,2 angehoben. Der Gemischheizwert wird dann durch Abgasrückführung noch weiter herabgesetzt.Only the volume of the intake air can be determined from the speed and throttle valve position. For the exact setting of the excess air factor λ, however, one must know the mass of the air that is sucked in. The air pressure actual value transmitter 34 and the air temperature transmitter 77 are provided for the electronic determination of the mass. Instead of the throttle valve position, air pressure and air temperature, the air mass per stroke can also be determined from the pressure in the intake manifold and the temperature. The excess air ratio λ is only increased to about 1.1 to 1.2 here. The mixture calorific value is then further reduced by exhaust gas recirculation.

Die Meßvorrichtung 74 ist entweder in der Auspuffleitung oder wie in F i g. 9 dargestellt in der Abgasrückführungsleitung 71 angebracht. Sie dient zur Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzentration. Im Funktionsgeber 70 ist eine Regeleinrichtung eingebaut, die beim Durchfahren eines oder mehrerer bestimmterThe measuring device 74 is either in the exhaust line or as in FIG. 9 shown in the exhaust gas recirculation line 71 attached. It is used to measure the nitrogen oxide and hydrocarbon concentration. in the Function generator 70 is a built-in control device, which when passing through one or more specific

Ό Punkte des Kennfeldes nach Fig. I einen Vergleich zwischen dem nach F i g. 1 zu erwartenden Sollwert und dem vom Abgas-Istwert 75 gemeldeten Istwert durchführt und bei einer Abweichung des Istwertes vom Sollwert die Einstellung des Funktionsgebers korrigiert.Ό Points of the map according to Fig. I a comparison between the according to FIG. 1 expected setpoint and the actual value reported by the actual exhaust gas value 75 and corrects the setting of the function generator if the actual value deviates from the setpoint.

Hierdurch kann insbesondere der Einfluß von Lang/.eitdriften im System eliminiert werden.In this way, in particular, the influence of long / side drifts in the system can be eliminated.

Der Kühlwasser-Temperaturgeber 33 ist dafür vorgesehen, daß der Funktionsgeber 70 bei kaltem Motor ein kraftstoffreiches Gemisch, also eine kleine Luftüberschußzah1 λ einstellen kann.The cooling water temperature sensor 33 is provided so that the function generator 70 when the engine is cold, a fuel-rich mixture, that is a small Luftüberschußzah 1 may adjust λ.

Die charakteristischen Eigenschaften der Erfindung, nämlich Kraftstoffzumessung, Luftzumessung, Zündzeitpunktverstellung, Einspritzpunktverstellung, Verlängerung der Funkendauer, Abgasrückführung und Messung der Stickoxid- und Kohlenwasserstoffkonzer,-tration können in beliebiger Kombination ausgeführt werden. Insbesondere zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig.5, 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.The characteristic properties of the invention, namely fuel metering, air metering, ignition timing adjustment, Injection point adjustment, extension of the spark duration, exhaust gas recirculation and measurement of nitrogen oxide and hydrocarbon concentration and filtration can be carried out in any combination. In particular, the embodiment shows according to Fig.5 that one leads to particularly economical solutions with already good detoxification properties comes when only part of the proposed measures are implemented. The proposed solutions allow a detoxification of the exhaust gases without reducing the maximum power of the engine must become.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur Steuerung des den Brennräumen einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine zur Teilnahme an der Verbrennung zugeführten Gemisches mit einem elektronischen Funktionsgeber, der wenigstens in Abhängigkeit von der Menge der angesaugten, von einer Drosselklappe dosierbaren Frischluft und von der Drehzahl der Brennkraftmaschine die Kraftstoffzumeßmenge steuert dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsgeber (32,70) so ausgelegt ist, daß im Teillastgebiet der Brennkraftmaschine ein kraftstoffarmes Kraftstoff/Luftgemisch mit einer Luftzahl λ wenigstens 1,2 eingestellt wird, daß durch die Zündanlage (39) die Zündfunken mit einer Standzeit von ^ 0,002 Sekunden erzeugt werden, daß eine Vollasterkennungseinrichtung (14, 24) vorgesehen ist, durch deren Steuersignal die vom Funktionsgeber (32, 70) gesteuert« Luftzahl λ auf einen unterstöchiometrischen Wert umschaltbar ist, und daß vom Ausgangssignal des Funktionsgebers eine Einrichtung (12,22, 30, 72) zur Veränderung des Anteils wenigstens einer der Stoffe, die der Brennkraftmaschine zur Teilnahme an der Verbrennung zugeführt werden, steuerbar ist1. A device for controlling the mixture supplied to the combustion chambers of an externally ignited internal combustion engine to participate in the combustion, with an electronic function generator which controls the fuel metering quantity at least as a function of the amount of fresh air drawn in, which can be metered by a throttle valve and the speed of the internal combustion engine, characterized in that: that the function generator (32,70) is designed so that a fuel-poor fuel / air mixture with an air ratio λ of at least 1.2 is set in the partial load area of the internal combustion engine, that the ignition system (39) generates the ignition sparks with a service life of ^ 0.002 seconds that a full load detection device (14, 24) is provided, through whose control signal the air ratio λ controlled by the function generator (32, 70) can be switched to a substoichiometric value, and that a device (12, 22, 30, 72) to change the proportion little At least one of the substances that are fed to the internal combustion engine to participate in the combustion can be controlled 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Veränderung des Anteils wenigstens einer der Stoffe ein Stellglied (12, 22,30,72) in der Zufuhrleitung dieses Stoffes, wobei die Einstellung des Stellglieds auf die vom Funktionsgeber (32. 70) abgegebene Steuergröße eingeregelt wird.2. Device according to claim 1, characterized in that that the device for changing the proportion of at least one of the substances has an actuator (12, 22,30,72) in the supply line of this substance, whereby the setting of the actuator to the control variable output by the function generator (32.70) is regulated. 3. Einrichtung nach Ansprvch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraustoffzumessung vom elektronischen Funktionsgeber (32,70) durch Variation der Öffnungsdauer eines oder mehrerer Einspritzventile (30) steuerbar ist3. Device according to claims 1 or 2, characterized in that the Kraustoffzumessung from electronic function generator (32,70) by varying the opening time of one or more Injection valves (30) can be controlled 4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Funktionsgeber die Luftzahl λ in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und vom Saugrohrdruck steuert.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electronic Function generator the air ratio λ as a function of the speed of the internal combustion engine and the Manifold pressure controls. 5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Funktionsgeber die Luftzahl λ in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Drosselklappenstellung steuert.5. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the electronic Function generator the air ratio λ as a function of the speed of the internal combustion engine and the Throttle position controls.
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