DE2525537C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, deren Ansaugrohr mit der Auspuffleitung über eine Rückführleitung verbunden ist, mit einem von einem Hubmagneten betätigten Ventil in der Rückführleitung und mit einer elektronischen Steuerung, die in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und von einer Betätigung eines Overdrives den Hubmagneten steuert.

In einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-OS 21 43 435) vermindert die Abgasrückführung den Anteil gesundheitsschädlicher Abgase der Brennkraftmaschine, setzt jedoch den Wirkungsgrad der Maschine herab. Da unter bestimmten Bedingungen allerdings die maximale Leistung benötigt wird oder die Abgasrückführung aus anderen Gründen nachteilig ist, sind Schalter vorgesehen, die bei Eintreten dieser Bedingungen ein Signal über eine Steuereinrichtung an ein Absperrventil liefern, das die Abgasrückführung unterbricht. Zur Vermeidung einer unzulässig hohen Schalthäufigkeit des Absperrventils enthält die Steuereinrichtung eine Kippstufe, die erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit ein Umschalten des Absperrventils erlaubt. Diese Kippstufe arbeitet mit einer positiven Rückkopplung.

In der genannten Druckschrift wird vorgeschlagen, das Absperrventil in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder einer bestimmten Getriebestufe, beispielsweise einem Overdrive, zu betätigen. Auch weitere Betriebsbedingungen, wie z. B. die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, können die Abgasrückführung steuern.

Wird während der Abgasrückführung der Overdrive zugeschaltet, so sperrt die Steuereinrichtung die Abgasrückführung auch dann, wenn eine erhöhte Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine nicht notwendig ist. Dieser Fall tritt z. B. auf, wenn die Brennkraftmaschine in einem Drehzahlbereich mit maximalem Drehmoment arbeitet.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine öffnet und schließt sich in jedem Motortakt ein in der Abgasrückführleitung angeordnetes Ventil (US-PS 37 99 133). Die Möglichkeit, die Abgasrückführung in Abhängigkeit von der Schaltstufe zu steuern, ist jedoch nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, in der zwar berücksichtigt wird, daß bei Zuschalten eines Overdrives eine höhere Leistung bei gleicher Drehzahl der Brennkraftmaschine erforderlich ist, aber dennoch die Rückführung bei Zuschalten des Overdrives nicht auf jeden Fall abschaltet.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Ventil geschlossen wird, wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine einen Sollwert überschreitet, und daß das Zuschalten des Overdrives den Sollwert verringert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung schaltet die Abgaszuführung ab, wenn die von der Brennkraftmaschine geforderte Leistung einen bestimmten Sollwert überschreitet. Die Zuschaltung des Overdrives verringert bei gleicher Fahrgeschwindigkeit die Motordrehzahl und damit die zur Verfügung gestellte Leistung.

Die Einschränkung der Leistung durch den Overdrive und die Abgasrückführung ist bei kleinen und mittleren Drehzahlen des Motors zumutbar. Die Vorteile der Abgasrückführung überwiegen in diesem Drehzahlbereich die Nachteile der Leistungsverminderung. Wird die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht. so erreicht die Brennkraftmaschine bei zugeschaltetem Overdrive schon unterhalb der Solldrehzahl, bei der ohne zugeschaltetem Overdrive die Abgasrückführung abgeschaltet wird, einen Betriebszustand, in dem die abgegebene Leistung nicht mehr ausreicht. Zur Leistungserhöhung wird daher schon bei niedrigeren Drehzahlen die Abgasrückführung abgeschaltet.

Läuft die Brennkraftmaschine mit genau der zur Abschaltung der Abgasrückführung vorgesehenen Drehzahl, so wird ein häufiges An- und Abschalten durch die Rückkopplung des Abschaltsignals dadurch vermieden, daß die Steuerung einen elektronischen Schalter aufweist, der ein Signal zum Schließen des Ventils abgibt, wenn die Drehzahl einen oberen Sollwert überschreitet, und daß das Signal derart rückgekoppelt wird, daß das Ventil geöffnet wird, wenn die Drehzahl einen unterhalb des ersten Sollwerts liegenden unteren Sollwert unterschreitet.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das die Zuschaltung des Overdrives anzeigende Signal in den Rückkopplungsweg eingespeist.

Ferner wird bei einem weiteren Sensor, der bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen das Ventil schließt, vorgeschlagen, daß das vom Sensor abgegebene Signal in gleicher Weise wie das Signal des elektronischen Schalters rückgekoppelt wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Schaltbilds näher erläutert, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Gemäß der Zeichnung sind eine positive und eine negative Stromleitung 11 bzw. 12 vorgesehen, zwischen die ein Kondensator 91 geschaltet ist. Die Leitung 12 ist an Masse gelegt und mit dem Minuspol der Fahrzeugbatterie 13 verbunden. Die Leitung 11 ist über einen Widerstand 14 mit dem Pluspol der Batterie 13 verbunden. Ein n-p-n-Transistor 15 ist mit seiner Emissionselektrode mit der Leitung 12, mit seiner Steuerelektrode über einen Widerstand 16 mit der Leitung 12 verbunden, und weiter über einen Kondensator 17 und einen Widerstand 18 in Reihe mit einem Wandler 19, der einen Wechselstromausgang mit einer Frequenz erzeugt, die proportional zur Drehzahl des Motors des Fahrzeugs ist. Der Kollektor des Transistors 15 ist mit der Leitung 11 über Wider­ stände 21, 22, 23 in Reihe verbunden. Ferner weist das Fahrzeug-Kraft­ übertragungssystem einen Overdrive-Mechanismus auf, zu dem ein Over­ drive-Schalter 25 und ein Hubmagnet 30 gehören, die in Reihe zwischen die Leitungen 11 und 12 geschaltet sind, wobei die Anordnung eine sol­ che ist, daß immer dann, wenn der Schalter 25 geschlossen wird, der Overdrive-Hubmagnet 30 erregt wird. um den Overdrive-Mechanismus in Funktion treten zu lassen. Zum Hubmagneten 30 ist eine Freilaufdiode 26 mit einem Widerstand 27 parallel dazu parallelgeschaltet.

Die Verbindung zwischen den Widerständen 21, 22 ist über einen Konden­ sator 31 mit der Leitung 12 und mit der Steuerelektrode eines n-p-n- Transistors 33 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 34 mit der Leitung 11 und dessen Emissionselektrode über eine Diode 32 und einen Widerstand 35 in Reihe mit der Leitung 12 verbunden sind, wobei die Verbindung zwischen der Diode 32 und dem Widerstand 35 über einen Widerstand 24 mit der Verbindung zwischen dem Schalter 25 und dem Hub­ magneten 30 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 33 ist weiter mit der Steuerelektrode eines p-n-p-Transistors 36 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Leitung 11 und dessen Kollektor über Wider­ stände 37, 38 in Reihe mit der Leitung 12 verbunden sind, wobei die Verbindung zwischen den Widerständen 37, 38 mit der Steuerelektrode eines p-n-p-Transistors 39 verbunden ist, dessen Emissionselektrode mit der Verbindung zwischen zwei Widerständen 41, 42 verbunden ist, die zwischen die Leitungen 11 und 12 geschaltet sind, und dessen Steuer­ elektrode über einen Kondensator 43 mit der Leitung 11 verbunden ist.

Die Schaltung weist ferner einen p-n-p-Transistor 50 auf, dessen Emis­ sionselektrode mit der Verbindung zwischen zwei Widerständen 51, 52 verbunden ist, die zwischen die Leitungen 11 und 12 geschaltet sind, und dessen Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 39 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Transistors 50 ist mit der Leitung 11 über einen Kondensator 53 verbunden, zu dem zwei Widerstände 54, 55 in Reihe parallelgeschaltet sind, wobei zum Widerstand 54 wiederum ein Widerstand 56 und eine Diode 57 in Reihe parallelgeschaltet sind.

Die Verbindung zwischen den Widerständen 54 und 55 ist über eine Diode 58 und einen normalerweise offenen Schalter 59 in Reihe mit der Lei­ tung 12 verbunden. Die Diode 58 und der Schalter 59 liegen parallel zu zwei Reihenschaltungen, von denen eine eine Diode 58 a und einen Schalter 59 a und die andere eine Diode 58 b und einen Schalter 59 b ent­ hält.

Der Kollektor des Transistors 50 ist weiter über einen Widerstand 61 mit der Leitung 12 verbunden, und er ist auch mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 62 verbunden, dessen Emissionselektrode mit der Lei­ tung 12 und dessen Kollektor über einen Widerstand 63 mit der Leitung 11 und über einen Widerstand 64 mit der Steuerelektrode eines n-p-n- Transistors 65 verbunden sind. Der Transistor 65 ist mit seiner Steuer­ elektrode über einen Widerstand 66 mit der Leitung 12 und mit seinem Kollektor über einen Widerstand 67 und einen Widerstand 68 in Reihe mit der Leitung 11 verbunden, während die Verbindung zwischen dem Widerstand 67 und dem Widerstand 68 mit der Emissionselektrode des Transistors 33 verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 65 ist weiter über einen Widerstand 69 mit der Leitung 11 verbunden, über einen Widerstand 71 mit der Emissionselektrode des Transistors 50 und über einen Widerstand 72 mit der Steuerelektrode eines n-p-n-Transistors 73, der zusammen mit einem Transistor 74 ein Darlington-Paar bildet, wobei die Emissions­ elektrode des Transistors 74 mit der Leitung 12 und die Kollektoren der Transistoren 73, 74 über einen Hubmagneten 75 mit dem Pluspol der Batterie 13 verbunden sind. Zum Hubmagneten ist eine Freilaufdiode 76 parallelgeschaltet. Schließlich ist der Pluspol der Batterie über einen Widerstand 77 und eine Zenerdiode 78 in Reihe mit der Steuerelektrode des Transistors 65 verbunden.

Der Motor des Fahrzeugs ist schematisch bei 81 gezeigt, wobei sein Einlaß mit 82 und sein Auspuff mit 83 bezeichnet sind. Zwischen dem Einlaß und dem Auspuff ist eine Rückführleitung vorgesehen, die mit 84 be­ zeichnet ist, und in dieser Leitung sitzt ein Ventil 85, da normalerweise offen ist, das aber geschlossen wird, wenn der Hubmagnet 75 erregt wird. Wenn das Fahrzeug in Betrieb ist, wird unter bestimmten ausge­ suchten Motorbedingungen, die zu beschreiben sein werden, der Hubmagnet 75 erregt, und das Ventil wird geschlossen. Zu allen anderen Zeiten ist das Ventil 85 offen.

Um die Funktion der Schaltung zu verstehen, können für den Augenblick der Transistor 39 und alle Bauteile links vom Transistor 39 außer acht gelassen werden. Jeder der Schalter 59, 59a, 59 b ist normalerweise ge­ öffnet, und wenn alle diese Schalter offen sind, ist der Transistor 50 abgeschaltet, und damit ist auch der Transistor 62 abgeschaltet. Durch den Widerstand 63 und den Widerstand 64 fließender Strom schaltet den Transistor 65 ein, und damit ist das Darlington-Paar 73, 74 ausgeschal­ tet, und der Hubmagnet 75 ist nicht erregt, so daß das Ventil 85 offen ist.

Der Schalter 59 spricht auf die Motorwassertemperatur an. Wenn das Mo­ torwasser kalt ist, schließt der Schalter 59 und liefert einen Steuer­ elektrodenweg für den Transistor 50, der sich einschaltet, um dem Trans­ istor 62 Steuerelektrodenstrom zu liefern, der leitet, um Steuerelektro­ denstrom vom Transistor 63 wegzunehmen, so daß Strom nun durch die Wi­ derstände 69 und 72 fließen kann, um das Darlington-Paar 73, 74 einzu­ schalten und den Hubmagneten 75 zu erregen und das Ventil 84 zu schlie­ ßen. Wenn sich der Schalter 59 wieder öffnet, wird der Hubmagnet 75 entregt. Genau das gleiche passiert, wenn einer oder mehrere der Schal­ ter 59 a, 59 b geschlossen werden. Beide Schalter 59 a und 59 b sind durch das Gaspedal betätigbar. Der Schalter 59 a schließt sich, wenn das Gaspedal freigelassen wird. Der Schalter 59 b schließt sich, wenn das Gaspedal über einen bestimmten Punkt hinaus niedergedrückt wird, der so gewählt wird, daß er näher an dem maximalen Niederdruckpunkt liegt. Die Aufga­ be der Zenerdiode 78 ist es, den Transistor 73 und 74 auszuschalten, wenn eine zu hohe Spannung auftritt, um damit diese Transistoren zu schüt­ zen. Der Kondensator 91 glättet die Spannung zwischen den Leitungen 11 und 12.

Die Aufgabe des Transistors 39 und die Bauteile links davon ist es, den Hubmagneten 75 zu erregen, wenn die Motordrehzahl einen Sollwert überschreitet. Das Wechselstromsignal vom Wandler 19 schaltet den Transistor 15 ein und aus, und damit ermöglicht es ein Laden und Ent­ laden des Kondensators 31. Unter einer bestimmten Motordrehzahl hat der Kondensator 31 Zeit, sich auf einen solchen Wert aufzuladen, daß der Transistor 33 eingeschaltet wird, der Transistor 36 eingeschaltet ist und der Transistor 39 ausgeschaltet ist. Der Transistor 39 hat genau den gleichen Effekt wie der Transistor 50, und wenn er sich also ausschaltet, ist der Transistor 62 ausgeschaltet (wobei natürlich an­ genommen wird, daß der Transistor 50 zu dieser Zeit ausgeschaltet ist). Bei Motordrehzahlen über dem Sollwert jedoch wird der Transistor 15 eingeschaltet und ausgeschaltet, und zwar so schnell, daß der Konden­ sator 31 keine Zeit hat, sich ausreichend aufzuladen, um den Transistor 33 einzuschalten. Als Folge davon sind die Transistoren 33 und 36 aus­ geschaltet und der Transistor 39 eingeschaltet. Wenn der Transistor 39 eingeschaltet ist, wird der Transistor 62 eingeschaltet, um den Transistor 65 abzuschalten und ein Leiten des Transistors 73, 74 zu er­ möglichen, damit der Hubmagnet 75 erregt wird, und zwar in genau der gleichen Weise, wie wenn der Transistor 50 leitet.

Die Aufgabe des Kondensators 53, der Widerstände 54, 55 und 56 und der Diode 57 besteht darin, eine Mindestzeit einzustellen, während der der Transistor 50 eingeschaltet bleibt, nachdem er einmal leitet. Das gibt dem Hubmagenten 75 Zeit, ordnungsgemäß zu arbeiten, wenn einer der Schalter 59, 59 a, 59 b geschlossen wird und dann sofort wieder öff­ net. Eine äquivalente Anordnung ist nicht nötig, wenn die Motordreh­ zal den Sollwert überschreitet, weil es eine endliche Zeit braucht, bis die Motordrehzahl wieder abfällt. Der Widerstand 67 bildet eine Rückkopplung zur Emissionselektrode des Transistors 33, um für eine Drehzahlhysterese zu sorgen, um damit einen willkürlichen Betrieb zu verhindern. Das wird dadurch erreicht, daß die Spannung erhöht wird, auf die der Kondensator 31 aufgeladen werden muß, damit der Trans­ istor 33 eingeschaltet wird, um damit die Motordrehzahl zu verringern, bei der die Schaltung schaltet.

Die Diode 57 und der Widerstand 56 liefern eine nicht lineare Zeit­ verzögerung. Der Widerstand 56 hat einen viel geringeren Widerstand als der Widerstand 54, und wenn deshalb der Schalter 59 geschlossen wird, gelangt der Transistor 50 schneller in einen leitenden Zustand, als er abgeschaltet wird, wenn der Schalter 59 geöffnet wird.

Wenn der Overdrive-Hubmagnet 30 erregt wird, indem der Schalter 25 geschlossen wird, fließt Strom im Widerstand 24, um die Spannung an­ zuheben, bei der der Transistor 33 leitet, so daß die Drehzahl verrin­ gert wird, mit der die Schaltung schaltet, und zwar im wesentlichen in gleicher Weise wie die Rückkopplungsverbindung über den Widerstand 67. Die dargestellte Schaltung ist vorgesehen, ob der Hubmagnet 30 an einem bestimmten Fahrzeug vorgesehen wird oder nicht. Wenn der Hubmag­ net 30 entfällt, dient der Widerstand 27 dazu, das obere Ende des Wi­ derstands 24 mit der Leitung 12 zu koppeln, so daß die Schaltung effek­ tiv arbeitet, als ob der Widerstand 24 nicht vorhanden ist.

Die Diode 32 schützt die Steuerelektrode und die Emissionselektrode des Transistors 33.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Steuern der Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, deren Ansaugrohr mit der Aus­ puffleitung über eine Rückführleitung verbunden ist, mit einem von einem Hubmagneten betätigten Ventil in der Rückführleitung und mit einer elektronischen Steuerung, die in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine und von einer Betätigung eines Over­ drives den Hubmagneten steuert, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (85) geschlossen wird, wenn die Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine (81) einen Sollwert überschreitet, und daß das Zuschalten des Overdrives den Sollwert verringert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerung einen elektronischen Schalter (33) aufweist, der ein Signal zum Schließen des Ventils (85) abgibt, wenn die Drehzahl einen oberen Sollwert überschrei­ tet und daß das Signal derart rückgekoppelt wird, daß das Ventil (85) geöffnet wird, wenn die Dreh­ zahl einen unterhalb des ersten Sollwerts liegenden unteren Sollwert unterschreitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das die Zuschaltung des Oberdrives anzeigende Signal in den Rückkopplungs­ weg eingespeist wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit mindestens einem weiteren Sensor, der bei Vorliegen bestimmter Betriebsbedingungen das Ventil schließt, da­ durch gekennzeichnet, daß das vom Sensor (59, 59 a, 59 b) abgegebene Signal in gleicher Weise wie das Signal des elektronischen Schalters (33) rückgekoppelt wird.