DE2526641C3 - Vorrichtung zur Erfassung von zu Fehlzündungen führenden Betriebszu- - Google Patents

Vorrichtung zur Erfassung von zu Fehlzündungen führenden Betriebszu-

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Description

hinter dem Katalysator 3 angeordnet Wird eine Magnetspule 5a zur Betätigung des Steuerventils 5 mit Strom beaufschlagt, so bewegt sich das Ventil 5 aus seiner durchgezogenen dargestellten Stellung in die gestrichelt dargestellte, so daß das Abgas aus dem ϊ Verbrennungsmotor vom Katalysator 3 im Nebenstrom der Umgehungsleitung 4 zugeführt wird.
Zur Erfassung eines Abgasdruckes P in der Auspuffleitung 2 ist ein Abgasdruck-Meßfühler 7 über eine Detektorschaltung 6 mit einem nahe beim Verbrennungsmotor 1 liegenden Teil der Auspuffleitung 2 verbunden. Der vom Meßfühler 7 erfaßte Druck bzw. ein diesem proportionales elektrisches Ausgangssignal wird in ein entsprechendes elektrisches Signal mittels eines Meßwandlers bzw. Verstärkers 8 (nachfolgend als Meßwandler bezeichnet) umgewandelt oder verstärkt
Andererseits ist ein Ansaugdiuck-Meßfühler 11 über eine Detektorschaltung 10 mit der Ansaugleitung 9 des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Der vom Meßfühler 11 erfaßte Ansaugdruck V'bzw. ein diesem proportionaler elektrischer Ausgangswert wird ·η ein elektrisches Signal mittels eines Meßwandlers 12 oder Verstärkers (nachfolgend Meßwandler genannt) umgewande't oder verstärkt
Die Magnetspule 5a des Steuerventils 5 ist mit einer Gleichstromquelle 16 über eine an anderer Stelle im einzelnen noch zu beschreibende Fehlzündungs-Detektorschaltung 13, eine Sicherung 14 und einen Schalter 15 verbunden, wobei der Minuspol an Erde gelegt ist Die Ausgangssignale der Meßwandler 8 und 12 werden den Eingangsklemmen 18 und 19 der Fehlzündungs-Detektorschaltung 13 zugeführt
Für die nachfolgende Erläuterung wird vorausgesetzt, daß die Drücke bezogen auf einen Atmosphärendruck gleich Null positiv oder negativ sind. Wie aus den in Fig.2 dargestellten Meßbeispielen ersichtlich ist, schwankt der Abgasdruck P bei Normalbetrieb des Verbrennungsmotors 1 entsprechend der gestrichelt dargestellten Kurve, während beispielsweise bei Fehlzündung eines Zylinders die Schwankung über den Bereich der durchgezogen dargestellten Linie bzw. Kurve erfolgt Die Differenzen (nachstehend Amplituden genannt) zwischen dem größten Wert Pmax und dem kleinsten Wert Pm„ der jeweiligen Pulsationen innerhalb einer vorgegebenen Zeit sind durch Δ P0 und Δ P\ bezeichnet. Im Wege von Versuchen wurde festgestellt, daß die Werte der Amplituden ΔPo und ΔΡ\ im wesentlichen Funktionen des Ansaugdrucks V0 darstellen und, wie aus Fig. 3 ersichtlich, sich im wesentlichen geradlinig sowie im wesentlichen unter dem gleichen Neigungswinkel relativ zum Ansaugdruck V0 ändern. Eine vom Schnittpunkt zwischen der Ordinate und der Linie Po parallel zur Abszisse gezogene Linie wird mit ΔP0' bezeichnet Ebenso kann eine Linie ZlPi' vom Schnittpunkt zwischen Ordinate und der Linie Δ Pi parallel zur Abszisse gezogen werden, so daß AP0' = ΔΡ0 + V tan θ d. h., daß durch Multiplikation des Ansaugdrucks Vmit einem bestimmten Koeffizienten tan θ und Addition des erhaltenen Produkts zur Amplitude Δ Po der Abgasdruckschwankung der im wesentlichen konstante Wert ΔΡο erhalten wird, Andererseits bezeichnet ΔΡ\ — ΔΡ\ + Vtan Θ den Fehlzündungszüständ des Verbrennungsmotors. Da ΔΡ\ offensichtlich größer ist als ΔΡο, läßt sich die Fehlzündung durch Einrichten eines jeweils richtigen Auslösepegels TL zwischen den Werten ZlP1' und Δ P0' erfassen.
Die Fehlzündungs-Ddiektorschaltung 13 dient zur elektrischen Erfassung der Fehlzündung aus dem Verhältnis zwischen Ansaugdruck Vn und den Amplituden AP0 und Δ Pi der Abgasdruckschwankungen.
Die Ausgangsklemme des Meßwandlers 8, d. h. die Eingangsklemme 18 der Detektorschaltung 13, ist über eine Diode 101 mit Vorwärtspoiarität sowie einen Eingangswiderstand 104 mit der ersten Eingangsklemme eines Subtraktionsverstärkers 109 mit Rückführungswiderstand tlO verbunden. Die Diode 101, deren Kathode über eine Parallelschaltung mit einem Kondensator 102 und einem Widerstand 103 geerdet ist, bildet zusammen mit den Elementen 102 und 103 den größten Wert Pm« des schwankenden Abgasdrucks.
In der gleichen Weise ist die Eingangsklemme 18 über eine Diode 105 mit Rückwärtspolarität sowie einen Eingangswiderstand 108 an die zweite Eingangsklemme des Operationsverstärkers 109 gelegt Die Diode 105, deren Anode über eine Parallelschaltung aus einem Kondensator 106 und einem Widerstand 107 geerdet ist, bildet im Zusammenwirken mit diesen Elementen 106 und 107 den kleinsten Wert Pra/„ .'js schwankenden Abgasdrucks. Auf diesem Wege wird dk Schwingungsamplitude ZlPo bzw. ZlPi des Abgasdrucks als Differenz zwischen dem größten Wert Pmal und dem kleinsten Wert Ρ,,,η des schwankenden Abgasdrucks an der Ausga- gsklemme des Operationsverstärkers 109 bereitgestellt.
Das Ausgangssignal vom Verstärker 109 wird über einen Eingangswiderstand 111 an die erste Eingangsklemme eines summierenden Operationsverstärkers 113 mit Rückführungswiderstand 114 gelegt Über einen Eingangswiderstand 112 ist die erste Eingangsklemme auch mit der zweiten Eingangsklemme 19 der Fehlzündungs-Detektorschaltung 13 verbunden und kann dementsprechend das Ausgangssignal des Meßwandlers 12, das dem Ansaugdruck V proportional ist. aufnehmen. Damit erscheint an der Ausgangsklemme des Verstärkers 113 ein Ausgangssignal entsprechend ZlPo' = ZlPo + y tan Θ, das der ersten AusgangskJemme eines Operationsverstärkers 117 zugeführt wird, der eine Vergleichseinrichtung ist und einen Rückführungswiuerstand 118 besitzt
Die zweite Eingangsklemme des Verstärkers 117 ist auf die Verbindungsstelle zwischen zwei sprmnungsteilenden Stellwiderständen 115 und 116 zur Einstellung des Auslösepegels geschaltet, die ihrerseits mit der Ausgangsklemme eines Gleichspannungswandlers 121 zur Umformung der aus der Versorgungsquelle 16 kommenden Spannung verbunden sind. Ein Eingangssignal entsprechend dem Auslösepegel TC. wird also der zweiten Eingangsktemme zugeführt
Der Verstärker 117 ist so konzipiert daß bei Beaufschlagung seiner ersten Eingangsklemme mit eine".· Wert Zl P0', der kleiner ist als der Auslösepegel TL kein Ausgangssignal abgegeben wird, während die Abgabe eines Ausgangssignals immer ciann erfolgt, wenn der Wert ZlPi' größer als der Auslösewert TL ist Dies bedeutet, daß bei einer Fehlzündung des Verbrennungsmotors 1 der Verstärker 117 ein Ausgangssignal liefert.
Das aus dem Verstärker 117 kommende Ausgangssignal wird der Basis eines Ausgangstranpistors 119 zugeführt, dessen Kollektor über die Magnetspule 5a des Steuerventils 5 mit der Gleichstromversorgungsquelle 16 verbunden und dessen Emitter geerdet ist, und überführt den Aüsgartgstransistor 119 in den leitenden Zustand. Durch die Leitung des Transistors 119 wird die Magnetspule 5a aktiviert, die eine Verstellung des
Ventils 5 solcherart bewirkt, daß der Katalysator 3 funktionell von der Auspuffleitung 2 getrennt und diese stattdessen mit der Umgehungsleitung 4 verbunden wird; Dementsprechend strömt kein Abgas mehr durch den Katalysator 3, dessen Überhitzung somit verhindert wird. Eine zwischen dem Kollektor des Transistors 119 und der Stromquelle 16 eingeschaltete Diode 120 nimmt eventuelle Spannungsspitzen auf.
Die Vorrichtung wird zum Schutz des Katalysators vor Überhitzung auf Grundlage des Verhältnisses zwischen Ansaug- Und Abgasdruck betätigt. Die Ansprechzeit ist aus diesem Grunde kürzfer als bei Betätigung der Übefhitzüngsschutzvorrichtüng in Abhängigkeit Von der erfaßten Katalysatorlempefatuf, so daß ein wirksamer1 Schutz des Katalysators gewährleistet ist. Außerdem läßt sich in der Aüsführurigsforni nach Fig. I die Fehlzündungs-Detektörschaltung raumsparendgestalten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Erfassung von zu Fehlzündungen führenden Betriebszuständen in einem Verbrennungsmotor, die insbesondere zum Verstellen eines Bypassventils in einer eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung des Motors umgehende Leitung dient, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erfassung des Ansaugdrucks, eine Einrichtung zur Erfassung des maximalen und des minimalen Wertes des schwankenden Abgasdrucks des Verbrennungsmotors und Mittel zur Bereitstellung eines der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert proportionalen Wertes, eine Einrichtung zur Addition dieses Differenzwertes zu ι ϊ einem dem Ansaugdruck proportionalen Wert und eine Einrichtung zum Vergleich des Additionsergebnisses mit einem vorgegebenen Wert
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennteichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Maximalwertes einen Meßwandler (8) zur Umwandlung des iviutorabgasdrueks in ein diesem proportionales elektrisches Signal, eine mit vorwärts gerichteler Polarität an den Ausgang des Meßwandlers gelegte Diode (101) sowie einen Parallelkreis mit einem Kondensator (102) und einem Widerstand (103) umfaßt, wobei der Paralhlkreis mit einem Ende «n der Kathode dieser Diode angeschlossen und am »nderen Ende geerdet ist
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Minim 'wertes ein Meßwandler (8) zur Umwandlung des MotorabgasHrucks in ein diesem proportionales elektrisches Signal, eine mit rückwärts gerichteter Polarität a"- den Ausgang des Meßwandlers gelegte Diode (105) sowie einen Parallelkreis mit einem Kondensator (106) und einem Widerstand (107) umfaßt, wobei der Parallelkreis mit einem Ende an der Anode dieser Diode angeschlossen und am anderen Ende geerdet ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ermittlung der Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert ein Operationsverstärker (109) mit zwei Ausgängen ist. die mit einem dem maximalen bzw. minimalen Wert proportionalen Signal beaufschlagt werden.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Additionselement »us einem Operationsverstärker (113) gebildet wird, der mit der Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Wert sowie mit einem dem Ansaugdruck proportionalen Signal beaufschlagt Wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Vergleich des Additionsergebnisses mit einem torgegebenen Wert einen ersten Operationsverstärker (117) mit zwei Ausgängen umfaßt, die mit einem !weiten, mit der Differenz zwischen dem maximalen ind dem minimalen Wert sowie einem dem Ansaugdruck proportionalen Signal beaufschlagten Operationsverstärker (113) und einem Potentiometer zur Einstellung des Auslösepegels mit zwei spannungsteilenden Steilwiderständen (115, 116) Verbunden sind.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von zu Fehlzündungen führenden Betriebszuständen in einem Verbrennungsmotor, die insbesondere zum Verstellen eines Bypassventils in einer eine katalytische Abgasreinigungsvorrichtung des Motors umgehenden Leitung dient.
Aus dem DE-GM 19 63. 647 ist die Lehre bekannt, bei Überschreitung einer höchstzulässigen Abgas- bzw. Katalysatortemperatur die gesamten Abgase oder einen Teilstrom derselben direkt unter Umgehung des Katalysators in eine Sammelleitung umzuleiten. Die Verstellung eines Bypassventils in der die katalytische Abgasreinigungsvorrichtung des Motors umgehenden Leitung erfolgt dabei unter Berücksichtigung der Abgas- bzw. Katalysatortemperatur als Parameter. Diese sind nachteiliger Weise nicht geeignet, ausreichend rechtzeitig und genau einen Zündungsausfall anzuzeigen. Gerade Verbrennungsmotoren mit katalytischer Abgasreinigungsvorrichtung im Auspuffsystem sind aber mit dem großen Nachteil behaftet, daß der Motor beispielsweise bedingt durch mangelhaften Zustanu der ZüFid- oder Kraftstoffanlage Fehlzündungen hat. Die Folge hiervon ist, daß das aus dem Motor ausgestoßene unverbrannte Gemisch in den Katalysator gelangt und dort zum thermischen Versagen aufgrund der entstehenden enormen Reaktionshitze führt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß es möglich ist, den Zündungsausfall bei Fehlzündungen des Verbrennungsmotors mit hoher AnsprechempfindJichkeit zu erfassen und durch die rechtzeitige Feststellung von Fehlzündungszuständen Betriebsstörungen und mechanische Schäden zu vermeiden sowie Überhitzungen der Abgasreinigungsvorrichtung zu verhindern, welche zum Ausfall des eingebauten Katalysators führen können.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Erfassung von zu Fehlzündungen führenden Betriebszuständen in einem Verbrennungsmotor gelöst, die gekennzeichnet ist durch eva" Einrichtung zur Erfassung des Ansaugdrucks, einer Einrichtung zur Erfassung des maximalen und des minimalen Wertes des schwankenden Abgasdrucks des Verbrennungsmotors und Mittel zur Bereitstellung eines der Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert proportionalen Wertes, einer Einrichtung zur Addition dieses Differenzwertes zu einem dem Ansaugdruck proportionalen Wert und einer Einrichtung zum Vergleich des Additionsergebnisses mit einem vorgegebenen Wert.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht. Es zeigt
F i g. 1 ein Aufbauschema einer Vorrichtung zur Erfassung von zu Fehlzündung führenden Betriebszuständen in einem Verbrennungsmotor,
F i g. 2 eine Kurve, welche den schwankenden Abgasdruck eines Verbrennungsmotors veranschaulicht.
Fig. 3 eine Kurve zur Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Ansaugdruck und der Abgas-Schwingungsamplitude.
In der Auspuffleitung 2 eines Verbrennungsmotors 1 ist ein Katalysator 3 eingebaut. Eine Umgehungsleitung 4 ist mit dem katalytischen Wandler 3 parallelgeschaltet Um das Abgas kontrolliert durch den Katalysator 3 öder die Umgehungsleitung 4 zu leiten, ist ein Steuerventil 5 im Bereich der Zusammenführung zwischen Auspuffleitung 2 und Umgehungsleitung 4 in Strömürtgsrichtung
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