DE2303310C3 - Steuereinrichtung für eine mit Abgasrückführung arbeitende Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung zum Betrieb einer gemischverdichtenden, mit Abgasrückführung arbeitenden Brennkraftmaschine, deren Ansaugrohr ein Stellglied enthält, dessen Stellung in unmittelbarem Zusammenhang mit der Ansaugluftmenge steht, und mit der Auspuffleitung über eine Abgasrückführleitung verbunden ist, weiche mit einem elektromagnetisch betätigbaren Absperrventil ausgerüstet ist, wobei mit dem Stellglied zwei elektrische Schalter gekuppelt sind, von denen der erste nur während des Leerlaufbeti iebes der Brennkraftmaschine vom Stellglied in einer seiner beiden Schaltstellungen gehalten wird, der andere Schalter hingegen nur bei voller oder annähernd voller Last der Brennkraftmaschine in einer seiner beiden Schaltstellungen gehalten wird und wobei die Schalter mit dem Absperrventil derart zusammenwirken, daß das Absperrventil nur dann in seiner Schließstellung gehalten wird, solange die Brennkraftmaschine entweder im Leerlauf oder sich im Betrieb unter voller oder nahezu voller Last befindet

Bei einer solchen durch die deutsche Offenlegungsschrift 20 62 067 bekannten Steuereinrichtung wird zur Reduzierung der Schadstoffanteile im Abgas der Brennkraftmaschine eine Teilmenge des erzeugten Abgases der angesaugten Frischluft beigemengt Das geschieht, um nicht die Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine zu mindern, bei Teillastbetrieb. Auch durch die CH-PS 3 91 375 ist es bekannt. Abgas der Saugseite der Brennkraftmaschine zuzuführen. Dort dient die Abgasrückführung jedoch der Erhöhung der Ansaugluft und zur Verbesserung der Aufbereitung des Betriebsgemisches. Bei beiden bekannten Einrichtungen werden keine Möglichkeiten geboten, die Funktionsfähigkeit der Abgasrückführeinrichtung zu überprüfen.

Durch das DE-GM 2 135 ist es ferner bekannt mit Hilfe einer Temperatursonde im Auspuff der Brennkraftmaschine festzustellen, ob bei einzelnen Zylindern der Brennkraftmaschine eine Fehlfunktion wie z. B. Ausfall der Zündanlage oder Zündaussetzer, vorliegen.

Durch die DE-PS 9 43 748 ist eine Warnlampenschaltung bekennt, die von einem Temperaturfühler gesteuert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer eingangs beschriebenen Abgasrückführeinrichtung eine Steuereinrichtung zu schaffen, die nur dann eine Warneinrichtung auslöst, wenn die Abgasrückführungseinrichtung in den Betriebsbereichen, in denen eine Abgasrückführung erwünscht ist, nicht arbeitet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Abgasrückführleitung stromabwärts des Absperrventils ein Temperaturfühler angeordnet ist, dem eine logische Auswerteschaltung nachgeschaltet ist, deren erster Eingang mit einem dem Schaltzustand des Absperrventils kennzeichnenden Signal beaufschlagt ist und deren Ausgang mit einer Warneinrichtung verbunden ist, und daß ferner in der Signalflußleitung zum zweiten Eingang der Auswerteschaltung oder zur Warneinrichtung ein Signalverzögerungsglied eingeschaltet ist. Es zeigt

F i g. 1 ^;n schematischer Darstellung einen Zylinder einer Brennkraftmaschine mit den Ansaug- und Auspuffwegen,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuereinrichtung zur Überwachung der Abgasrückführung und
F i g. 3 einen Stromlaufplan dieser Einrichtung.
In F i g. 1 ist ein Teil einer Brennkraftmaschine dargestellt. Mit Bezugszeichen 10 ist dabei ein Zylinder dieser Brennkraftmaschine angedeutet. Zu dem Zylinder 10 der Brennkraftmaschine führt ein Ansaugrohr 11 und von dem Zylinder 10 weg führt eine Auspuffleitung 12. Die Ansaugleitung 11 wird dabei mit Hilfe eines Einlaßventiles 13 zu dem Zylinder 10 hin geöffnet bzw. geschlossen und die Auspuffleitung 12 öffnet bzw. sperrt ein Auslaßventil 14. Im Ansaugrohr 11 der Brennkraftmaschine ist eine Drosselklappe 15 angeordnet, deren Stellung über ein Gaspedal der Brennkraftmaschine verändert werden kann. In das Ansaugrohr 11 mündet die Düse eines Einspritzventiles 16. das in Abhängigkeit von einer weiter nicht dargesieilten elektronischen Steuereinrichtung Kraftstoff in das Ansaugrohr Il einspritzt. Die Drosselklappe 15 im Ansaugrohr ist im Leelaufbetrieb nahezu geschlossen, im Vollastbetrieb dagegen nimmt sie eine waagerechte Stellung ein, so Jaß die Drosselwirkung dadurch am geringsten ist. Im Leerlaufbetrieb, d. h. bei nahezu geschlossener Drossel-

klappe ist der Schaltkontakt 17 geschlossen, im Vollastbetrieb ist der Schaltkontakt 18 geschlossen. Die Schaltkontakte 17 und 18 sind an ein Absperrventil 19 angeschlossen, das eine Abgasrückführleitung 20, die einerseits mit der Auspuffleitung 12 und tndererseits mit dem Ansaugrohr 11 der Brennkraftmaschine verbunden ist, absperrt bzw. freigibt Desweiteren ist in dem Ansaugrohr 11 ein temperaturabhängiger Schalter 21 angeordnet, der mit dem Absperrventil 19 verbunden ist. Der temperaturabhängige Schalter 21 schaltet etwa bei einer Temperatur von 12° C. Das bedeutet, daß bei einer Temperatur die größer als 12° C ist, der · temperaturabhängige Schalter 21 geöffnet und daß bei einer Temperatur kleiner als 12°C der temperaturabhängige Schalter 21 geschlossen ist Bei geschlossenem π temperaturabhängigen Schalter 21 wird das Absperrventil 19 so betätigt, daß die Abgasrückführleitung 20 geschlossen ist. Auch bei geschlossenem Kontakt 17 bzw. bei geschlossenem Kontakt 18 des von der Drosselklappe 15 betätigten Schalters wird das Absperrventil 19 betätigt, so daß die Abgasrückführleitung 20 gesperrt ist Damit ist sichergestellt, daß bei einer zu kalten Temperatur der angesaugten Luft bzw. im Leerlauf- oder Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine keine Abgasrückführung vorgenommen wird, um den Betrieb der Brennkraftmaschine nicht in einem unvertretbaren Maße zu beeinflussen. In der Abgasrückführungsleitung 20 ist in dem Abschnitt zwischen dem Absperrventil 19 und dem Ansaugrohr 11 ein Temperaturfühler 22 vorgesehen, der zur Beeinflussung einer Warneinrichtung dient.

Die Schaltungsanordnung zur Beeinflussung der Warneinrichtung, die von dem Temperaturfühler 22 in der Abgasrückführleitung 20 beeinflußt wird, ist in Blockdarstellung in F i g. 2 gezeigt. In dieser Figur sind die Schalter 17, 18 dargestellt, deren gemeinsamer Kontakt mit dem temperaturabhängigen Schalter 21 verbunden ist. In Reihe zu diesen parallel geschalteten Schaltern 17, 18 und 21 ist das Absperrventil 19 angeschlossen, dab bei Betätigung eines der Schalter 17, 18 oder 21 geschlossen wird. Die Schalter 17, 18 und 21 sind weiterhin mit einer Schalteinrichtung 23 verbunden, die ein Verzögerungsglied 24 aufweist. Die Schalteinrichtung 23 ist weiterhin mit dem Temperaturfühler 22 in der Abgasrückführleitung 20 verbunden. Dieser Temperaturfühler 22 ist an einen Schwellwertschalter 25 angeschlossen, der mit dem ersten Eingang eines UND-Gliedes 26 verbindung hat. An den zweiten Eingang dieses UND-Gliedes 26 ist das Signalverzögerungsglied 24 angeschlossen. Mit dem Ausgang des UND-Gliedes 26 ist eine Warneinrichtung 27, die beispielsweise eine Glühlampe im Armaturenbrett eines Kraftfahrzeuges sein kann, verbunden. Das Signalverzögerungsglied, das bei diesem Ausführungsbeispiel zwischen den Schaltern 17,18 und 21 einerseits und dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 26 andererseits angeordnet ist, kann auch zwischen dem Ausgang des UND-Gliedes 26 und der Warneinrichtung 27 angeschlossen sein, wobei dann der zweite Eingang des UND-Gliedes 26 direkt mit den Schaltern 17,18 und 21 Verbindung hat.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltanordnung nach F i g. 2 ist folgende: Der Temperaturfühler 22 wird von den durch die Abgasrückführleitung 20 strömenden Gasen erwärmt. Dabei verändert sich der Widerstandswert des als Temperaturfühler 22 verwendeten Widerstandes, der einen negativen Temperaturkoeffizient aufweist. Hat der Widerstand infolge Erwärmung durch die Abgase einen bestimmten Wert erreicht dann schaltet der Schwellwertschalter 25 um und an dem ersten Eingang des UND-Gliedes 26 erscheint ein 0-Signal, während in dem anderen Schaltzustand ein L-Signal erscheint Dies bedeutet daß bei einem durch die Abgase erwärmten Temperaturfühler 22 die Warneinrichtung 27 nicht eingeschaltet werden kann, weil bei erwärmtem Temperaturfühler 22 die Abgasrückführung einwandfrei arbeitet, weil über das Ausgangssignal des Schwellwertschalters, das bei erwärmtem Temperaturfühler 22 ein 0-Signal ist die Warneinrichtung 27 blockiert ist Die Ausschaltung der Warneinrichtung 27 ist dabei unabhängig vom Schaltzustand der Schalter 17,18 und 21.

Bleibt der Temperaturfühler 22 dagegen kalt, d. h. es tritt keine Abgasrückführung ein, dann kann dies in zwei Fällen erfolgen. Im ersten Fall kann entweder Leerlaufoder Vollastbetrieb vorliegen, so daß keine Abgasrückführung stattfinden soll, oder es kann aber auch die Temperatur im Ansaugrohr 11 der Brennkraftmaschine unter einem vorgegebenen Wert sein, so daß ebenfalls keine Abgasrückführung erfolgen soll. In diesem Fall fließt zu dem Absperrventil 19 ein Steuerstrom und hält das Absperrventil 19 geschlossen. Bei geschlossenem Absperrventil d. h. bei geschlossenen Schaltern 17, 18 oder 21 liegt an dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 26 ein 0-Signal an. Dies bedeutet, daß auch in diesem Fall die Warneinrichtung 27 nicht betätigt wird, da zwar keine Abgasrückführung stattfindet, dies jedoch erwünscht ist, weil wenigstens einer der Schalter 17, 18 bzw. 21 geschlossen ist. Erst wenn sämtliche Schalter 17, 18 bzw. 21 geöffnet sind, so daß eine Abgasrückführung eintreten soll, wird bei kaltem Temperaturfühler 22 die Warneinrichtung eingeschaltet. In diesem beschriebenen Fall soll nämlich zu dem Absperrventil 19 kein Steuerstrom fließen, so daß das Absperrventil 19 in der Abgasrückführungsleitung 20 geöffnet ist. Wenn aber bei stromlosem Absperrventil 19 keine Erwärmung des Temperaturfühlers 22 infolge vorbeiströmenden Abgases eintritt, dann liegt eine Störung der AbgasrücKführungseinrichtung vor, bei der der Fahrer des Kraftfahrzeuges gewarnt werden muß. In diesem Fall wird also die Warneinrichtung 27, die eine Warnlampe im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges bzw. ein akustischer Signalgeber sein kann, betätigt.

Das in F i g. 2 dargestellte Signalverzögerungsglied hat die Aufgabe, die Auslösung der Warneinrichtung 27 für eine bestimmte Zeit zu verhindern, in der eine Aufheizung des Temperaturfühlers 22 möglich ist. Dies ist erforderlich, weil die Widerstandsänderung 22 bei vorbeiströmendem Abgas nicht sofort eintritt, sondern die Widerstandsänderung des Temperaturfühlers 22 mit einer bestimmten Trägheit behaftet ist. Damit während der Zeit bis zur vollständigen Änderung des Widerstandes infolge der Aufheizung durch das vorbeiströmendes Abgas die Warneinrichtung 27 nicht ausgelöst wird, kann entweder das von den Schaltern 17,18 bzw. 21 zu dem UND-Glied 26 gelangende Signal verzögert werden, es kann aber auch das Ausgangssignal des UND-Gliedes 26, das die Warneinrichtung 27 auslöst, verzögert werden.

In Fig. 3 ist ein Stromlaufplan der Anordnung nach F i g. 2 dargestellt. Der Temperaturfühler 22, der als sog. NTC-Widerstand ausgebildet ist, bildet zusammen mit einei.". Widerstand 28 und einem Widerstand 29 einen Spannungsteiler, wobei die Widerstände 22,28 und 29 in Reihe geschaltet sind und wobei der Widerstand 29 mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 30 und der

Widerstand 22 mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 31 verbunden ist. Zwischen die Versorgungsleitungen 30 und 31 ist ein Glättungskondensator 32 geschaltet. Zwischen die Versorgungsleitung 30 und eine Betriebsspannungsquelle 33 ist eine Diode 34 geschaltet, die dazu dient, bei Falschanschluß der Schaltung an die Betriebsspannungsquelle diese Schaltungsanordnung vor Zerstörung zu schützen.

Der als NTC-Widerstand ausgebildete Temperaturfühler 22 mit den Widerständen 28 und 29 ist über einen Widerstand 36 an einen nichtinvertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 35 angeschlossen. Die Referenzspannung für den Operationsverstärker wird mit Hilfe eines Spannungsteilers aus einstellbaren Widerständen 37, 38, 39 gebildet, die zueinander in Reihe geschaltet sind und zwischen die gemeinsamen Versorgungsleitungen 30 und 31 gelegt sind. An den Verbindungspunkt der Widerstände 37 und 38 ist ein Widerstand 40 angeschlossen, der mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 35 verbunden ist. Mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers ist auch ein Rückkopplungswiderstand 41 verbunden, der an den Ausgang des Operationsverstärkers 35 angeschlossen ist.

Mit dem Ausgang des Operationsverstärkers ist die Reihenschaltung von zwei Widerständen 42 und 43 verbunden, wobei der Widerstand 43 an die gemeinsame Versorgungsleitung 30 angeschlossen ist. An den Verbindungspunkt der Widerstände 42 und 43 ist die Basis eines zu dem UND-Glied 26 gehörenden Transistors 44 angeschlossen. Weiterhin ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 42, 43 eine Diode 45 verbunden, deren Kathode an die gemeinsame Versorgungsleitung 30 angeschlossen ist. Schließlich ist mit den Widerständen 42 und 43 ein Widerstand 46 geschaltet, der mit der Stromzuführungsleitung des Absperrventil 19 verbunden ist Das Absperrventil 19 ist einerseits mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 30 und andererseits mit den Schaltern 17, 18 und 21 verbunden, die wiederum an die gemeinsame Versorgungsleitung 31 angeschlossen sind. Der Emitter des Transistors 44. der in Abhängigkeit von dem Erreger strom des Absperrventils 19 und in Abhängigkeit voi. dem Ausgangssignal des Schwellwertschalters 25 umgeschaltet wird, ist mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 30 und der Kollektor dieses Transistors 44 über einen Widerstand 47 mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 48 verbunden, der zwischen seinem invertierenden Eingang und seinem Ausgang einen Integrierkondensator 49 aufweist und dadurch als Verzögerungsglied wirkt. Mit dem nichtinve-tierenden Eingang des Operationsverstärkers 48 ist eir, Widerstand 55 verbunden, der an einen Spannungsteiler aus Widerständen 50, 51, 52 und 53 angeschlossen ist. Die Widerstände 50,51,52 und 53 sind dabei in Reihe geschaltet und zwischen die Versorgungsleitungen 30 und 31 gelegt. Der Widerstand 52 dieses Spannungsteilers ist als einstellbarer Widerstand ausgebildet wobei der Abtiff dieses Widerstandes über einen Widerstand 54 mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 48 verbunden ist Mit Hilfe dieses Widerstandes 52 läßt sich die Zeitkonstante des Signalverzögerungsgliedes 24 einstellen. Der Ausgang des Operationsverstärkers 48, der gleichzeitig Ausgang des Signalverzögerungsgliedes 24 ist, ist über einen Widerstand 56 mit der Basis eines ersten Verstärkertransistors 57 verbunden. Weiterhin ist mit der Basis des ersten Verstärkertransistors ein Widerstand 58 und ein Kondensator 59 verbunden, die beide an die gemeinsame Versorgungsleitung 30 angeschlossen sind. Ebenfalls an die gemeinsame Versorgungsleitung 30 ist der Emitter des ersten Verstärkungstransistors 57 angeschlossen, dessen Kollektor mit der Basis eines zweiten Verstärkungstransistors 60 zwei in Reihe zueinander liegenden und an die gemeinsame Versorgungsleitung 30 angeschlossenen Dioden 61 und 62 sowie mit einem Widerstand 63, der an die gemeinsame Versorgungsleitung 31 angelegt ist, verbunden. Der Emitter des zweiten Verstärkungstransistors 60 ist über einen Arbeitswiderstand 64 mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 30 verbunden und an den Kollektor des zweiten Verstärkungstransistors 60 ist die Warneinrichtung 27, die hier als Glühlampe ausgebildet ist, verbunden.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende: Wenn entweder die bei Leerlauf- oder Vollast betätigbaren Schalter 17 oder 18 oder der temperaturabhängige Schalter 21 geschlossen sind, soll keine Abgasrückführung erfolgen. Bei geschlossenen Schaltern 17, 18 oder 21 fließt deshalb ein Erregerstrom zu dem Absperrventil 19 und schließt dieses. In diesem Fall wird über den Widerstand 46 ein negatives Signal auf die Basis des Transistors 44 gegeben und steuert diesen Transistor 44 in den leitenden Zustand. Damit gelangt über den Widerstand 47 ein positives Signal an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 48, so daß nach einer bestimmten, im wesentlichen durch den Integrierkondensator 49 frestgelegten Zeit am Ausgang des Operationsverstärkers 48 ein hinreichend großes negatives Signal erscheint, das den ersten Verstärkungstransistor 57 in den leitenden Zustand steuert. Bei leitendem Transistor 57 ist der zweite Verstärkungstransistor 60 gesperrt, so daß die Warneinrichtung 27 nicht aufleuchtet. Sind die Schalter 17, 18 und 21 geöffnet, dies ist der Fall, wenn eine Abgasrückführung erwünscht ist, dann wird der Schaltzustand des Transistors 44 allein vom Ausgangssignal des Operationsverstärkers 35 beeinflußt. Der Operationsverstärker liefert ein negatives Signal, wenn der Widerstand 22 erwärmt und damit niederohmig wird. Dadurch wird die Spannung an dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 35 negativer, so daß auch das Ausgangssignal des Operationsversiärkers 35 negativer wird. Durch dieses negative Signal wird der Transistor 44 leitend und dadurch wird die Warneinrichtung 27 wie beschrieben nicht betätigt

Bei Ausfall der Abgasrückführungseinrichtung, d. h. bei geöffneten Schaltern 17, 18 und 21 aber bei nicht

w erwärmtem Temperaturfühler 22. bleibt der als NTC-Widerstand ausgebildete Temperaturfühler 22 hochoh mig, d. h- daß das Eingangssignal am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 35 positiv ist. Dadurch wird auch das Ausgangssignal des Operations-Verstärkers 35 positiv und der Transistor 44 wird gesperrt Bei gesperrtem Transistor 44 gelangt an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 48 ein negatives Signal, so daß nach einer im wesentlichen durch den Integrierkondensator 49 bestimmten Zeit am

ho Ausgang des Operationsverstärkers 48 ein positives Signal auftritt das den Transistor 57 sperren kann. Bei gesperrtem Transistor 57 ist das Steuersignal des Transistors 60 negativ, so daß dieser Transistor leitet Dadurch leuchtet die Warneinrichtung 27 auf und

b5 informiert den Fahrer des Kraftfahrzeuges darüber, daß die Abgasrückführungseinrichtung gestört ist Falls die Warneinrichtung 27 infolge eines Defektes ausfällt weil sie beispielsweise kurzgeschlossen ist wird durch die

Dioden 61 und 62 die Vorspannung des Transistors 60 auf einem konstanten Wert gehalten, so daß trotz Ausfall der Warneinrichtung der Strom über den Transistor 64 auf einen zulässigen Wert begrenzt ist, so daß die Zerstörung des Transistors 60 verhindert wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung zum Betrieb einer gemischverdichtenden, mit Abgasrückführung arbeitenden Brennkraftmaschine, deren Ansaugrohr ein Stellglied enthält, dessen Stellung in unmittelbarem Zusammenhang mit der Ansaugluftmenge steht, und mit der Auspuffleitung über eine Abgasrückführleitung verbunden ist, welche mit einem elektromagnetisch betätigbaren Absperrventil ausgerüstet ist, wobei mit dem Stellglied zwei elektrische Schalter gekuppelt sind, von denen der erste nur während des Leerlaufbetriebes der Brennkraftmaschine vom Stellglied in einer seiner beiden Schaltstellungen gehalten wird, der andere Schalter hingegen nur bei voller oder annähernd voller Last der Brennkraftmaschine in einer seiner beiden Schaltstellungen gehalten wird und wobei die Schalter mit dem Absperrventil derart zusammenwirken, daß das Absperrventil nur dann in seiner Schließstellung gehalten wird, solange die Brennkraftmaschine entweder im Leerlauf oder sich im Betrieb unter voller oder nahezu voller Last befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasrückführleitung (20) stromabwärts des Absperrventils (19) ein Temperaturfühler (22) angeordnet ist, dem eine logische Auswei schaltung (23) nachgeschaltet ist, deren erster Eingang mit einem dem Schaltzustand des Absperrventils kennzeichnenden Signal beaufschlagt ist und deren Ausgang mit einer Warneinrichtung (27) verbunden ist, und daß ferner in der Signalflußleitung zum zweiten Eingang der Auswertschaltung (23) oder zur Warneinrichtung (27) ein Signalverzögerungsglied (24) eingeschaltet ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (22) an einen Schwellwertschalter (25) angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem ersten Eingang der aus einem UND-Glied (26) gebildeten Auswertschaltung (23) verbunden ist, an dessen zweiten Eingang ein vom Stromfluß durch die Erregerwicklung des Absperrventiles (19) abhängiges Signal angelegt ist, wobei das Ausgangssignal des UND-Gliedes (26) der Auswerteschaltung (23) zur Auslösung der Warneinrichtung (27) dient.