DE2550849A1

DE2550849A1 - Verfahren und vorrichtung zum verbessern der leistungscharakteristik einer fahrzeug-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2550849A1
Application number: DE19752550849
Authority: DE
Inventors: Kenji Ikeura; Hidehiro Minami; Giichi Shioyama
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-11-13
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1976-05-26
Also published as: GB1534135A; AU479532B2; FR2291360A1; IT1052251B; US4107920A; FR2291360B1; AU8657175A; DE2550849C2; CA1055335A

Description

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H. KiNKELDEY

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MÜNCHEN

E. K. WEIL

LINDAU

8 MÜNCHEN 22

MAXiMlLlANSTRASSE 43

Nissan Eotor Company, Ltd.
No. 2, Takara-machl,
Kanagawa-ku, Yokohama City, JAPAN

Verfahren und Vorrichtung zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer 3?ahrzeug-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Gemisch-Zufuhrsystem, einer Auspuffanlage,

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TELEGRAMME MONAPAT

einem in der Auspuffanlage angeordneten Sensor zum Ermitteln des Luft-Brennstoffverhältnisses der darin vorhandenen Abgase und zum Erzeugen eines dem ermittelten Luft-Brennstoff verhältnis entsprechenden Signals, und mit auf das Signal ansprechenden Steuereinrichtungen zum Aufrechterhalten eines relativ hohen Luft-Brennstoffverhältnisses des im Gemisch-Zufuhrsystem aufbereiteten Gemischs.

In einer Anordnung der vorstehend bezeichneten Art wird das Verhältnis von Luft und Brennstoff in dem den Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Brennstoffgemisch in Abhängigkeit von der ermittelten Konzentration bestimmter chemischer Bestandteile in den von der Maschine ausgestoßenen Abgasen gesteuert. Der Bestandteil, dessen Konzentration ermittelt wird, kann Sauerstoff, Kohlenwasserstoff, Kohlenmonoxid oder-dioxid oder Stickoxid sein. Vorzugsweise wird die Sauerstoffkonzentration der Abgase ermittelt, da sich daraus der Gehalt der Abgase an den verschiedenen Bestandteilen am einfachsten und genauesten ableiten läßt. Ein der ermittelten Konzentration proportionales oder sonstwie entsprechendes Analogsignal wird einer Rechensehaltung zugeleitet, welche ein gewöhnlich impulsförmiges Ausgangssignal für die Steuerung des Gemischzufuhrsystems abgibt. Das Zufuhrsystem kann mit einem Vergaser oder einer Einspritzanlage arbeiten und wird durch das Ausgangssignal so gesteuert, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des erzeugten Gemischs innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.

Zusätzlich haben manche moderne Kraftfahrzeuge einen katalytischen Reaktor in der Auspuffanlage. Ein solcher dient dazu, gewisse toxische, die Luft verunreinigende Bestandteile der Abgase, etwa Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide in unschädliche Verbindungen zu überführen, bevor die Abgase in die freie Umgebung abgeleitet werden. Die vorstehend beschriebene Gemisch-Steuer-

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einrichtung entfaltet ihre beste Wirkung in Verbindung mit einem solchen Reaktor, da sie das Luft-Brennstoffverhältnis des in der Zuführeinrichtung aufbereiteten Gemischs dann auf einem Wert oder in einem Bereich halten kann, bei welchem bzw. innerhalb dessen der Reaktor seinerseits am wirksamsten arbeitet. Bei einem Reaktor mit dreifacher Wirkung, also einem solchen, welcher die drei vorstehend genannten • Schadstoffe Kohlenmonoxid, Stickoxid und Kohlenwasserstoffe aus. den Abgasen entfernt bzw. unschädlich macht, wird die Gemisch-Steuereinrichtung vorzugsweise so eingestellt, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemischs den stöchiometrischen Wert von 14-, 8 : 1 hat oder sich in einem diesen Wert einschließenden Bereich bewegt. Dies ist deshalb der Fall, weil ein dreifach wirksamer Reaktor bekanntlich bei einem stöchiometrischen Gemisch seinen höchsten Wirkungsgrad erreicht.

Ferner hängt die Leistung sowie der Brennstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine bekanntlich weitgehend vom Luft-Brennstoff verhältnis des den Zylindern zugeführten Gemischs ab. Wird daher das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemischs ohne Berücksichtigung der variablen Betriebsbedingungen der Maschine gesteuert, dann ist insbesondere bei sehr hoher Belastung der Maschine ein sicherer Betrieb nicht erzielbar. Dieses Problem ergibt sich bei der Verwendung einer Gemisch-Steuereinrichtung sowohl in Verbindung mit einem als auch ohne einen katalytischen Reaktor beliebiger Art, sofern nämlich die Steuereinrichtung so ausgebildet ist, daß sie das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemischs im wesentlichen ohne Berücksichtigung der jeweiligen Betriebsbedingungen der Maschine steuert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und wirtschaftliche Lösung für dieses Problem zu schaffen.

Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ist diese

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Aufgabe dadurch gelöst, daß die wechselnde Belastung der Maschine überwacht wird und daß das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemische bei hoher Belastung der Maschine auf einen unterhalb der relativ hohen Werts liegenden Bereich eingestellt wird.

Bei geringer und mittlerer Belastung der Maschine wird als ein relativ hohes Luft-Brennstoffverhältnis des Gemische aufrechterhalten, d.h. ein relativ mageres Gemisch zugeführt, während bei hoher Belastung der Maschine ein niedrigeres Luft-Brennstoffverhältnis, d.h. also ein fetteres Gemisch eingestellt wird.

Die Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens an einer gewöhnlichen Fahrzeug-Brennkraftmaschine, welche ein mit einem Vergaser oder einer Einspritzanlage arbeitendes Gemisch-Zufuhrsystem aufweist. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist eine solche Vorrichtung gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Überwachen der wechselnden Belastung der Maschine sowie durch eine zusätzliche Steuereinrich-' tung zum Einstellen des Luft-Brennstoffverhältnisses des Gemischs auf einen unterhalb des relativ hohen Werts liegenden niedrigeren Bereich bei erhöhter Belastung der Maschine. Das Gemisch-Zufuhrsystem einer Brennkraftmaschine, an welcher das Verfahren bzw. die Vorrichtung gemäß der Erfindung anwendbar ist, kann mit einem Vergaser oder mit einer Einspritzanlage arbeiten. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Vergaser-Brennkraftmaschine umfaßt die Vorrichtung in einer vorteilhaften Ausführung einen in einer Kammer geführten Kolben, eine Einrichtung zum Zuleiten des im Vergaser entstehenden Unterdrucks zu der Kammer für die Bewegung des Kolbens in einer Richtung, und eine den Kolben in entgegengesetzter Richtung belastende Einrichtung, wobei dann die zusätzliche Steuereinrichtung eine einen Brennstoffbehälter mit dem Haupt-

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Brennstoffdurchlaß des Vergasers verbindende Durchlaßanordnung, ein in der Durchlaßanordnung angeordnetes Absperrventil und eine dieses in seine Absperrstellung belastende Einrichtung aufweist und das Absperrventil durch den Kolben bei dessen Bewegung in der der ersten entgegengesetzten Richtung öffnend betätigbar ist, um die Verbindung zwischen dem Brennstoffbehälter und dem Hauptbrennstoffdurchlaß freizugeben. In einer anderen Ausführungsform umfaßt die zusätzliche Steuereinrichtung eine die Auspuffanlage in Strömungsrichtung vor dem Sensor mit der freien Umgebung verbindende Durchlaßanordnung, eine in dieser angeordnete Absperreinrichtung, eine mit dieser verbundene und eine die Absperreinrichtung in die Schließstellung belastende Einrichtung enthaltende Unterdruck-Betätigungseinrichtung, und eine von der Einrichtung zum Überwachen der Belastung betätigbare Einrichtung zum Zuleiten des Vergaser-Unterdrucks zur Betätigungseinrichtung bei erhöhter Belastung, wobei die Absperreinrichtung von der Betätigungseinrichtung öffnend betätigbar ist, um die Verbindung zwischen der Auspuffanlage und der freien Umgebung über die Durchiaßanordnung freizugeben, so daß die Gemisch-Steuereinrichtung zum Einstellen des Vergasers auf ein fetteres Gemisch betätigt wird. In noch einer anderen Ausführungsform weist die zusätzliche Steuereinrichtung bei einem mit einem Vergaser oder einer Einspritzanlage arbeitenden Gemischzufuhrsystem einer Brennkraftmaschine eine die eingangs erwähnte Gemisch-Steuereinrichtung bei erhöhter Belastung der Maschine zeitweise überbrückende Einrichtung auf, bei deren Betätigung unabhängig von der Gemisch-Steuereinrichtung eine erhöhte Brennstoffmenge über die Haupt- und Leerlauf- bzw. Teillastdurchlässe des Vergasers bzw. über die Brennstoff-Einspritzventile der Einspritzanlage zugeführt wird.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert, in welcher einander entspre-

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ehende Teile durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und

ig. 1 eine grafische Darstellung des Ausgangs-Drehmoments und des Brennstoffverbrauchs einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine in bezug auf das Luft-Brennstoffverhältnis des dieser zugeführten Gemischs,

Fig. 2 eine schematisierte Schnittansicht einer "Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer für die Ausführung nach Fig. 2 verwendbaren Steuerschaltung,

Fig. 4- eine grafische Darstellung der mit der Steuerschaltung nach Fig. 3 erzeugbaren Wellenformen,

Fig. 5 eine grafische Darstellung des mittels der erfindungsgemäßen Voi'richtung gesteuerten Luft-Brennstoffverhältnisses bei verschiedenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine,

Fig. 6 eine schematisierte Darstellung einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an einer Vergaser-Brennkraftmaschine,

Fig. 7 eine schematisierte Darstellung einer der Anordnung nach Fig. 6 ähnlichen Vorrichtung bei Verwendung an einer Brennkraftmaschine mit Brennstoff-Einspritzanlage und

Fig. 8 eine schematisierte Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigen.

Wie vorstehend bereits angedeutet, ändern sich die Lei-

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stung sowie der Brennstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine weitgehend in Abhängigkeit vom Luft-Brennstoffverhältnis des ihr zugeführten Geraischs. Innerhalb eines aus technischen und wirtschaftlichen Gründen erwünschten Betriebsbereichs einer Brennkraftmaschine nehmen deren Leistung und Brennstoffverbrauch bei Zufuhr eines zunehmend mageren Gemischs mit höherem Luft-^rennstoffverhältnis des Gemischs ab. Dies ist in Fig. 1 für das Ausgangs-Drehmoment durch die Kurve t und für den Brennstoffverbrauch durch die Kurve f angegeben. Bei einer Brennkraftmaschine mit der eingangs beschriebenen bekannten Gemisch-Steuereinrichtung, welche so eingestellt ist, daß sie über den gesamten Bereich der Betriebsbedingungen ein relativ hohes Luft-Brennstoff verhältnis zwischen etwa 14 : 1 und 16 : 1 liefert, ist das von der Maschine abgebbare Ausgangsdrehmoment auf einen in Fig. 1 mit tjo bezeichneten Höchstwert beschränkt, d.h. die Maschine vermag kein höheres Drehmoment abzugeben, selbst wenn dies etwa zum Beschleunigen oder bei Bergfahrt erforderlich sein sollte. VTird jedoch das der Maschine zugeführte Gemisch unter solchen Bedingungen auf ein geeignetes Luft-Brennstoffverhältnis von beispielsweise 13 : 1 bis 10 : 1 angereichert, wie dies in Fig. 1 durch den Bereich B angedeutet ist, dann läßt sich das Ausgangsdrehmoment über den Wert t£ hinaus steigern. Die Bereiche A für ein Luft-Brennstoffverhältnis zwischen 16 : 1 und 14 : 1 und B für ein solches zwischen 13 : 1 und 10 : 1 sind im folgenden als Normallastbereich bzw. Überlastbereich bezeichnet. Die Erfindung schafft nun die Möglichkeit, eine Fahrzeug-Brennkraftmaschine bei geringer oder mittlerer Belastung im Normallastbereich A und bei hoher Belastung im Überlastbereich B zu betreiben. Dadurch ist bei niedriger und mittlerer Belastung, wie sie vorwiegend im städtischen Verkehr auftritt, ein wirtschaftlicher Brennstoffverbrauch sowie ein möglichst niedriger Schadstoffgehalt der Abgase gewährleistet, während die Maschine bei hoher Belastung eine beträchtlich erhöhte Leistung abzugeben vermag.

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Zur Erzielung eines solchen Betriebsverhaltens bei einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer bekannten Gemisch-Steuereinrichtung der beschriebenen Art wird gemäß der Erfindung das Luft-Brennstoffverhältnis des der Maschine zugeführten Gemischs verändert, indem bei erhöhter Belastung der Maschine dem Gemisch-Zufuhrsystem eine erhöhte Brennstoffmenge zugeführt wird, oder, ebenfalls bei erhöhter Belastung, die Gemisch-Steuereinrichtung stillgelegt oder überbrückt und dadurch im Gemisch-Zufuhrsystem ein angereichertes Gemisch erzeugt wird, oder indem der Auspuffanlage bei erhöhter Belastung zusätzliche Luft zugeführt wird, um die Abgase zu verdünnen, so daß die Gemisch-Steuereinrichtung ein Signal zugeführt erhält, Vielehes einem übermäßig mageren Gemisch entspricht. In Fig. 2 und 6 der Zeichnung sind Ausführungsformen für die Anwendung der ersten beiden Möglichkeiten dargestellt, wobei das Gemisch-Zufuhrsystem der Brennkraftmaschine jeweils mit einem Vergaser arbeitet. 3Pig. 7 zeigt eine Anwendung der zweiten Möglichkeit an einer Brennkraftmaschine mit Brennstoff-Einspritzanlage. In der Ausführung nach Fig. 8 findet die dritte der genannten Möglichkeiten Anwendung, wobei das Gemisch-Zufuhrsystem der Maschine wahlweise mit einem Vergaser oder mit einer Einspritzanlage arbeiten kann.

Ein in 3Pig. 2 dargestellter Vergaser hat ein Ansaugrohr mit einem Vorzerstäuber 12 und einem Lufttrichter 14. An der Abströmseite des Lufttrichters 14 ist eine Drosselklappe 16 auf einer verdrehbaren Welle 18 befestigt. Das Ansaugrohr ist zuströmseitig mit einem (nicht gezeigten) Luftfilter und abströmseitig in bekannter Weise über einen (nicht gezeigten) Ansaugkrümmer mit den Zylindern der Brennkraftmaschine ströraungsverbunden. Der Vergaserkörper 28 enthält eine Anzahl von einer einen Schwimmer 32 enthaltenden Schwimmerkammer J>0 ausgehender Durchlässe für ein Vollast- und ein Leerlaufsystem. Die Schwimmerkammer 30

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ist in bekannter Weise über ein durch den Schwimmer 32 gesteuertes Ventil mit dem Kraftstoffbehälter des Eahrzeugs verbunden und enthält jeweils eine bestimmte Menge Kraftstoff 34. Vom unteren Teil der Schwimmerkammer 30 führt eine Bohrung 36 .mit einer Hauptdüse 38 zu einem Vollast-Mischrohr 40. Dieses enthält ein Siebrohr 42, welches über eine Zusatzluftdüse 44 mit dem Ansaugrohr 10 stromungsverbunden ist. Ein vom Mischrohr 40 ausgehendes Vollast-Zerstäuberrohr 46 mündet innerhalb des Ansaugrohrs 10 im Vorzerstäuber 12. Das Leerlauf- oder Teillastsystem des Vergasers weist eine von der Vollastbohrung 36 aus gehende Bohrung 48 auf, welche zu einem ebenfalls ein Siebrohr .52 aufweisenden Teillast-Mischrohr 50 führt. Ein vom oberen Teil des Mischrohrs 50 ausgehendes Teillast-Zerstäuberrohr 54 ist über eine Teillast-Luftdüse 56 mit dem Ansaugrohr stromungsverbunden und führt zu einem in der geschlossenen Stellung der Drosselklappe 16 nahe unterhalb derselben in das Ansaugrohr 10 mündenden Auslaß 58 sowie zu einem unterhalb desselben angeordneten Leerlaufauslaß Dieser ist mittels einer Leerlauf-Einstellschraube 62 mit einer in den Auslaß 60 hineinragenden Ventilnadel 64 einstellbar. Das Teillastsystem weist ferner einen Zusatz-Luftkanal 66 auf, welcher über einen kalibrierten Durchlaß 68 mit dem Ansaugrohr verbunden ist und zum Teillast-Mischrohr 50.führt.

Ferner weisen das Vollast- und das Teillastsystem jeweils noch einen zusätzlichen Luftkanal 70 bzw. 72 jeweils mit einem kalibrierten Durchlaß 74 bzw. 76 auf. Die Zusatz-Luftkanäle 70 und 72 stehen über durch Stromzufuhr öffnend bet:ätigbare Magnetventile 78 bzw. 80 in Strömungsverbindung mit der freien Umgebung. Die (nicht gezeigten) Magnetspulen der Magnetventile 78 und 80 sind über Leitungen 82 bzw. 84 mit einer elektrischen Steuerschaltung 86 verbunden. Diese arbeitet auf der Basis eines von einem Sensor in der Auspuffanlage abgegebenen elektrischen Analogsignals,

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gewöhnlich in Form einer Signalspannung. Die Auspuffanlage enthält einen an einem Auspuffrohr 92 angeschlossenen katalytischen Reaktor 90, an dessen Zuströmseite der Sensor in das Auspuffrohr 92 eingesetzt ist. Gegebenenfalls kann der Sensor 88 auch nahe dem Anschluß des Auspuffrohrs 92 in einen Auspuffkrümmer oder -sammler eingesetzt sein. Im dargestellten Beispiel dient der Sensor 88 dazu, die Konzentration des Sauerstoffs in den die Auspuffanlage durchströmenden Abgasen zu ermitteln und ein dem ermittelten Sauerstoffgehalt proportionales oder sonstwie entsprechendes Analogsignal zu erzeugen. Der Reaktor 90 hat vorzugsweise eine dreifache Wirkung, d.h. er reagiert mit drei in den Abgasen enthaltenen Schadstoffen, namentlich Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden. Die Zusatzluft-Magnetventile 78 und 80 sind über die Steuerschaltung 86 vorzugsweise derart steuerbar, daß über das Vollastbzw. Teillastsystem jeweils eine Brennstoffmenge zugeführt wird, aus welcher sich bei der Vermischung mit Luft im Ansaugrohr 10 ein Luft-Brennstoffverhältnis zwischen etwa 14 : 1 bis 16 : 1 ergibt, ein Bereich also, welcher den stöchiometrischen Wert von 14,8 : 1 einschließt. Die Ausbildung einer solchen, in Fig. 3 dargestellten Steuerschaltung bietet an sich keine. Schwierigkeiten. In einem Ausführungsbeispiel einer solchen Steuerschaltung treten die in Fig. 4 dargestellten Wellenformen auf. Die dargestellte Steuerschaltung dient hier jedoch lediglich als Beispiel und kann in verschiedener Weise abgewandelt werden.

Die in Fig. 3 gezeigte Steuerschaltung enthält einen Komparator 96, einen kombinierten Proportionalverstärker und Integrator 98, einen Säge ζ ahn-Impuls generator 100 und einen Impulsbreitenmodulator 102. Der Komparator 96 ist mit einem Eingang am Sensor 88 angeschlossen und im Betrieb dauernd mit einem Bezugssignal Sr gespeist, welches einem vorbestimmten Sauerstoffgehalt der Abgase entspricht. Der Komparator 96 vergleich das vom Sensor 88 abgegebene Signal So

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fortlaufend mit dem Bezugssignal Sr und erzeugt ein Binärsignal Sc, welches den logischen Wert "O" hat, wenn der Sauerstoffgehalt der Abgase über dem durch das Bezugssignal Sr vorgegebenen Sollwert liegt, und den logischen Vert "1" annimmt, wenn der Sauerstoffgehalt unter dem Sollwert liegt. Das Binärsignal Sc ist in Fig. 4 mit I bezeichnet und wird dem kombinierten Proportionalverstärker und Integrator 98 zugeführt. Dieser erzeugt ein in Abhängigkeit vom logischen Wert "0" oder "1" des Signals Sc linear ansteigendes bzw. abfallendes Signal Si, welches in Fig. 4 mit II bezeichnet ist. Der Sägezahn- oder Dreiecksimpulsgenerator Ί00 erzeugt eine Folge von Sägezahn- oder Dreiecksimpulsen St von konstanter Breite, welche in Fig. 4 ebenfalls unter II dargestellt sind. Das vom kombinierten Proportionalverstärker und Integrator 98 abgegebene ansteigende und abfallende Signal Si wird zusammen mit der vom Impulsgenerator 100 erzeugten Impulsfolge St dem Impulsbreitenmodulator 102 zugeführt. Dieser ist praktisch ein Komparator und vergleicht das Signal Si mit der Impulsfolge St, um eine Folge von Rechteckimpulsen Sp abzugeben, wenn die Dreiecksimpulse St eine größere Stärke haben als das Signal Si, wie dies in Fig. 4 unter III dargestellt ist.

Die in dieser Weise von der Steuerschaltung 86 erzeugten Rechtecksimpulse Sp werden den Vollast- und Teillast-Zusatzluftmagnetventilen 78 und 80 über die Leiter 82 bzw. 84 zugeführt. Die Magnetventile 78 und 8o sind somit in Abhängigkeit von dem fortlaufend vom Sensor 88 abgegebenen Signal So-gesteuert, um die Zusatz-Luftkanäle 70 bzw. 72 in durch die Rechteckimpulse Sp vorgegebenen Zeitabständen zu öffnen und zu schließen. Dadurch wird die Kraftstoffzufuhr so bemessen, daß im Ansaugrohr 10 ein Gemisch mit einem im wesentlichen stöchiometrisehen Luft-Brennstoff verhältnis entsteht, wodurch die aus den Zylindern der Maschine austretenden Abgase eine für die Aufbereitung durch den katalytischen Reaktor optimale Zusammen-

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Setzung haben. Vie vorstehend angedeutet ist dieses Luft-Brennstoffverhältnis des im Saugrohr 10 aufbereiteten Gemische geeignet für den Betrieb bei niedriger oder mittlerer Belastung, nicht jedoch bei sehr hoher Belastung der Maschine.

Zur Behebung dieses Mangels enthält der in Fig. 2 gezeigte Vergaser zusätzlich zu den beschriebenen Vollast- und Teillastsystemen ein Überlast-Brennstoffsystem, welches bei weit geöffneter Drosselklappe in Wirkung tritt. Das Überlastsystem enthält eine Brennstoffkamirier 104-, welche über einen Durchlaß 106 im oberen Teil mit der Schwimmerkammer stromungsverbunden ist und über einen kalibrierten Auslaß 108 und eine Bohrung 108 mit der Vollast-Brennstoffbohrung 36 in Verbindung steht. Die Brennstoffkammer 104 enthält ein Ventil 112, welches auf den Durchlaß 106 zu und von ihm weg, in der dargestellten Ausführung also aufwärts und abwärts bewegbar ist, um den Durchlaß 106 zu schließen oder freizugeben. Das Ventil 112 hat einen sich verjüngenden Kopf, so daß bei größerer Entfernung vom Durchlaß 106 ein zunehmend breiterer Ringspalt zwischen dem Ventilkopf und der Wandung der Kammer 104 freigegeben wird, durch den hindurch der Brennstoff aus der Schwimmerkammer 30 durch den Durchlaß 106 hindurch in die Kammer 104 fließen kann . Das Ventil 112 ist durch eine zwischen ihm und dem Boden der Kammer 104 angeordnete Druckfeder 114 auf den Durchlaß 106 zu in die Schließstellung belastet und hat einen aufwärts aus dem Durchlaß 106 hervorstehenden Schaft 116. Die Brennst off kammer 104, der Durchlaß 106 und die Bohrung 110 sind sämtlich in einer Wandung des Vergaserblocks 28 gebildet.

Ebenfalls in der Wandung des Vergaserblocks 28 sind eine erste und eine zweite Bohrung 118 bzw. 120 gebildet, welche senkrecht mit dem Durchlaß 106 fluchten und über eine verengte öffnung 122 miteinander verbunden sind. Die erste, untere Bohrung 118 hat ein zur Schwimmerkammer 30 und zum

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Durchlaß 106 hin offenes unteres Ende, und die zweite, obere Bohrung 120 ist über eine Unterdruckleitung 124 mit einer unterhalb der Drosselklappe 16 liegenden Stelle des Ansaugrohrs 10 strömungsverbunden. Anderenfalls kann die Unterdruckleitung 124 auch jenseits des Ansaugrohrs am Ansaugkrümmer angeschlossen sein. Ein verschieblich in der zweiten Bohrung 120 geführter Kolben 126 hat einen Stößel 128, welcher abwärts durch die Öffnung 122 hindurch und aus dem unteren Ende der ersten Bohrung 118 hervorsteht und bis nahe an-das obere Ende des Schafts 116 des Brennst offventils 112 heranreicht. Am unteren Ende ist ein Federsatz 130 am Stößel 128 befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Eine Druckfeder 132 stützt sich mit einem Ende am Federteile 130 und mit dem andern Ende am oberen Ende der ersten, unteren Bohrung 118 ab und belastet den Stößel 128 abwärts in Anlage des Federtellers 130 am oberen Ende des Ventilschafts 116. Zwischen der Oberseite des Kolbens 126 und der oberen Endwandung der Bohrung 120 ist in dieser eine volumenveränderliche Kammer 120a gebildet. Diese steht in dauernder Verbindung mit der Unterdruckleitung 124. Bei Abwesenheit von Unterdruck in der Kammer 120a ist der Stößel 128 mit seinem Federteller 130 durch die Feder 132 in Druckanlage am oberen Ende des Ventilschafts 116 belastet. Die Federn 114 und 132 sind so gewählt, daß die den Stößel 128 abwärts belastende Kraft der Feder 132 die das Ventil 112 aufwärts belastende Kraft der Feder 114 übersteigt, solange in der Kammer 120a kein Unterdruck herrscht. Aus im folgenden erläuterten Gründen muß das vorstehend beschriebene Überlastsystem so kalibriert sein, daß bei seiner Betätigung im Ansaugrohr ein Gemisch mit dem vorstehend definierten, im Überlastbereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnis entsteht, selbst wenn beide Magnetventile 78 und 80 für die Zufuhr der größten Zusatzluftmengen über die Bohrungen 70 und 72 betätigt sind.

Während des Betriebs der Maschine mit niedriger oder mitt-

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lerer Belastung ist die Drosselklappe 16 nur teilweise geöffnet, so daß im jenseits derselben liegenden Teil des Ansaugrohrs 10 ein relativ hoher Unterdruck herrscht. Dieser wird über die Leitung 124 zur volumenveränderlichen Kammer 120a übertragen und zieht den Kolben 126 in dieser aufwärts. Dadurch bewegt sich der Stößel 128 zusammen mit dem Kolben 126 entgegen der Belastung durch die Feder 132 aufwärts, so daß sich auch das Ventil 112 unter der Belastung durch die Feder 114 aufwärts bewegt, um den Durchlaß 106 zu schließen. Damit ist die Brennstoffkammer 104 gegenüber der Schwimmerkammer 30 abgesperrt, so daß kein Brennstoff über den Durchlaß 106 und die Bohrung 110 zufließt. Damit ist das Luft-Brennstoffverhältnis des im Ansaugrohr aufbereiteten Gemische nun allein durch die Vollast- und Teillastsysteme sowie durch die Steuereinrichtung mit den Magnetventilen 78 und 80 bestimmt.

Bei hoher Belastung der Maschine und weit geöffneter Drosselklappe herrscht demgegenüber kein oder nur ein sehr geringer Unterdruck im jenseits der Drosselklappe liegenden Teil des Ansaugrohrs 10 und damit auch in der volumenveränderlichen Kammer 120a. Dadurch bewegt sich der Kolben 126 mit dem Stößel 128 unter der Belastung durch die Feder 132 abwärts und drückt das Ventils 112 entgegen der Belastung durch dessen Feder 114 nach unten, so daß der Durchlaß 106 zwischen der Schwimmerkammer 30 und der Brennstoffkammer geöffnet wird. Dadurch fließt nun Brennstoff von der Schwimmerkammer 30 durch den Ringspalt zwischen dem verjüngten Kopfteil des Ventils 112 und der Wandung der Kammer 104 in einer durch die Breite des Ringspalts bestimmten Menge. Der Brennstoff fließt durch die Kammer 104 und die Bohrung 110 zum Hauptbrennstoffkanal 36 und zusammen mit dem diesen durchströmenden Brennstoff zum Hauptmisehrohr 40. Dadurch fließt dem Mischrohr 40 nun eine größere als die durch den Querschnitt der Hauptdüse 38 bestimmte Brennstoffmenge zu, so daß der Brennstoffspiegel darin ansteigt. Dadurch ver-

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ringert sich die Höhe, um welche der Brennstoff bis zum Austritt im Vorzerstäuber 12 angehoben v/erden muß, so daß hier nun eine größere Brennstoffmenge austritt und das im Ansaugrohr 10 aufbereitete Gemisch bis zu dem für die hohe Belastung der Maschine erforderlichen Maße anreichert.

In Fig. 5 ist die bei der Betätigung der Drosselklappe 16 von einem teilweise geöffneten in den voll geöffneten Zustand auftretende Veränderung des Luft-Brennstoffverhältnisses des im Ansaugrohr 10 des Vergasers aufbereiteten Gemische grafisch dargestellt. Wie man in dieser Figur erkennt, liegt das im Teillastbereich über die Zufuhr von Zusatzluft zu den Vollast- und Teillastsystemen gesteuerte Luft-Brennstoffverhältnis des Gemischs zwischen 14 : 1 und 16 : 1, während es aus vorstehend erläuterten Gründen im Überlastbereich zwischen 10 : 1 und 1} : 1 liegt. Solange die Drosselklappe im Teillastbereich der Maschine nur teilweise geöffnet ist, tritt das Überlastsystem nicht in Wirkung, so daß der in Form einer Emulsion über die Teillast- und Vollastsysteme des Vergasers zugeführte Brennstoff mit Hilfe der Magnetventile 78 und 80 so dosiert werden kann, daß sich ein Gemisch mit einem im Teillastbereich zwischen 14 : 1 und 16 : 1 liegenden Luft-Brennstoff verhältnis ergibt. Solange die Maschine stetig im Teillastbereich arbeitet, ist das Luft-Brennstoffverhältnis also dem stöchiometrischen Wert von 14,8 : 1 angenähert. Wird nun die Drosselklappe aus dem teilweise geöffneten Zustand voll geöffnet, so tritt das Überlastsystem in vorstehend beschriebener Weise in Wirkung, um dem Ansaugrohr 10 eine zusätzliche Brennstoffmenge zuzuführen. Dadurch wird das im Ansaugrohr 10 aufbereitete Gemisch angereichert, was zu einer Verringerung der Sauerstoffkonzentration in den das Auspuffrohr 92 durchströmenden Abgasen führt. Der Sensor 88 spricht auf die Verringerung der Sauerstoffkonzentration an, so daß die Steuerschaltung 86 nun eine Signalfolge Sp abgibt, um einen Ausgleich für

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das niedrigere Luft-Brennstoffverhältnis des im Ansaugrohr 10 aufbereiteten Gemischs herbeizuführen. Die Magnetventile 78 und 80 werden dementsprechend für die Zufuhr größerer Luftmengen über die Zusatz-Luftkanäle 70 bzw. 72 betätigt, so daß das zunächst angereicherte Gemisch wieder in Richtung auf das Luft-Brennstoffverhältnis im Teillastbereich verdünnt wird. Da jedoch das Überlastsystem so kalibriert ist, daß sich im Überlastbereich ein zwischen etwa 10 : 1 und 13 ' 1 liegendes Luft-Brennstoffverhältnis des im Ansaugrohr 10 aufbereiteten Gemischs auch dann aufrecht erhalten läßt, vrenn die Magnetventile 78 und 80 unter Steuerung der von der Steuerschaltung 86 abgegebenen Signalimpulse Sp die größtmögliche Menge Zusatzluft über die Kanäle 70 bzw. 72 zuführen, arbeitet die Maschine, wie aus den Kurven in Fig. 5 erkenntlich, auch bei voll geöffneter Drosselklappe 16 im Überlastbereich weiter und gibt das erforderliche Drehmoment ab.

Während die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung davon ausgeht, daß die Belastung der Maschine anhand des an der Abströmseite der Drosselklappe im Ansaugrohr oder im Ansaugkrümmer herrschenden Unterdrucks ermittelt wird, kann die Belastung auch von der Stellung der Drosselklappe bzw. von der Drehung der sie tragenden Welle abgeleitet v/erden. Anstelle der vorstehend beschriebenen Einrichtungen zum Steuern der den Vollast- und Teillastsystemen des Vergasers zugeführten Zusatz-Luftmengen können auch andere Steuereinrichtungen vorgesehen sein, welche die Brennstoffzufuhr üher die Vollast- und Teillastsysteme in Abhängigkeit von dem vom Sensor 88 abgegebenen Signal So oder von einem anderen, der Konzentration eines bestimmten Bestandteils der Abgase entsprechnden Signal steuern. Um darüber hinaus einen stabilen Betrieb der Maschine bei niedrigen Drehzahlen, etwa im Leerlauf zu erzielen, braucht nur die über das Vollastsystem zugeführte Brennstoffmenge anhand des Signals So oder eines diesem ent-

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sprechenden Signals gesteuert zu v/erden. In diesem Falle künnen in der Anordnung nach Fig. 2 der Zusatzluftkaiial und das Magnetventil 80 für das Teillastsystem wegfallen.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausfuhrungsform der Erfindung in der Anwendung an einer Vergaser-Brennkraftmaschine. Der Vergaser hat hier im wesentlichen den gleichen Aufbau wie in Fig. 2. Einander entsprechende Teile sind deshalb mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Der Ansaugkrümraer und der Auspuffkrümmer 94 der Maschine 24 sind hier miteinander verbunden und durch eine Zwischenwand 134 voneinander getrennt, welche dazu dient, die Wärme der Abgase auf das durch den Ansaugkrümmer 26 einströmende Gemisch zu übertragen. Die übertragene Wärmemenge ist mittels einer den Zustrom der Abgase zur Zwischenwand 134 steuernden, selbsttätig einstellbaren Auspuffklappe 136 steuerbar.

Wie vorstehend bereits angedeutet, arbeitet die Anordnung nach Fig. 6 dergestalt, daß sie die in diesem Falle durch die Magnetventile 78 und 80 für die Luftzufuhr zum Vollastbzw. Teillastsystem des Vergasers dargestellte Gemisch-Steuereinrichtung bei hoher Belastung der Maschine bzw. bei voll geöffneter Drosselklappe stillsetzt bzw. überbrückt. Die Magnetventile 78 und 80 sind von einer elektrischen Steuerschaltung 138 gesteuert, welche im Teillastbereich im wesentlichen in gleicher Weise arbeitet wie die mit dem Signal des Sensors 88 gespeiste Steuerschaltung in der Ausführung nach Fig. 2. In dieser Ausführungsform gibt der Sensor 88 ebenfalls ein der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen entsprechendes Signal So ab. Bei hoher Belastung der Maschine bewirkt die Steuerschaltung 138 jedoch, daß die Magnetventile 78 und 80 geschlossen bleiben, obgleich der Schaltung 138 dabei fortlaufend das vom Sensor 88 abgegebene Signal So zugeführt wird. Die Vollast- und Teillastsysteme des in Fig. 6 gezeigten Vergasers sind daher so kalibriert, daß die über sie dem Ansaugrohr zugeführte Brennstoffmenge ein Gemisch mit einem Luft-Brennstoff verhältnis im Teillastbereich zwischen etwa 14: 1 und 16 : 1 ergibt, solange die Magnetventile 78 und 80 von der

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Steuerschaltung 138 gesteuert sind, und im Überlastbereich bei geschlossenen Nagnetventilen ein Luft-Brennstoffverhältnis von etwa 10 : 1 bis 13 : 1. Zu diesem Zweck kann die Steuerschaltung 138 zusätzlich zu den in Pig. 3 dargestellten Teilen der Steuerschaltung 86, namentlich dem Komparator 96, dem kombinierten Proportionalverstärker und Integrator 98> cLem Impulsgenerator 100 und dem Irapulsbreitenmodulator 102 ein in Fig. 6 jedoch nicht gezeigtes Sperrglied aufweisen. Dieses kann etwa ein Ruhestromrelais sein, welches mit dem Ausgang oder den Ausgängen des Impulsbreitenmodulators 102 verbunden ist. Eine Einrichtung zum Betätigen eines solchen Sperrglieds bei hoher Belastung der Maschine umfaßt etwa ein Potentiometer 140, welches einen mit einem Ende an der Steuerschaltung 138 bzw. an einem Eingang des Sperrglieds derselben angeschlossen und mit dem anderen Ende an Masse gelegten Widerstand 142 und einen um einen Anlenkpunkt 146 schwenkbaren, elektrisch mit der Steuerschaltung 138 bzw. mit einem anderen Eingang des Sperrglieds verbundenen Schleifkontakt 144 aufweist. Dieser ist mechanisch mit der Welle 18 der Drosselklappe 16 verbunden und wird beim Verdrehen derselben über ein gestrichelt gezeichnetes Gestänge 148 um den Anlenkpunkt verschwenkt. Das Potetniometer 140 ist so ausgebildet, daß der Schleifkontakt 144 mit dem Widerstand 142 nicht in Berührung ist, solange die Drosselklappe 16 nur teilweise geöffnet, beispielsweise um bis zu 45 aus der geschlossenen Stellung verdreht ist. Bei einem größeren Öffnungsgrad der Drosselklappe kommt der Schleifkontakt dann in Anlage am Widerstand 142. Solange der Schleifkontakt bei nur teilweise geöffneter Drosselklappe den Widerstand 142 nicht berührt bleibt das Sperrglied unbetätigt bzw. der Kontakt des Ruhestromrelais geschlossen, so daß die Magnetventile 78 und 80 mit den von der Steuerschaltung 138 abgegebenen Rechteckimpulsen Sp gespeist werden und über die Vollast- und Teillastsysterae eine Brennstoffmenge zugeführt wird, welche im Ansaugrohr 10

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ein Gemisch mit einem im Teillastbereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnis ergibt. Wird dagegen die Drosselklappe 16 bei hoher Belastung der Maschine voll geöffnet, so kommt der Schleifkontakt 144 in Gleitberührung mit dem Widerstand 142, um somit das Sperrglied der Steuerschaltung 138 zu betätigen bzw. den Kontakt des Ruhestroiarelais zu öffnen. Dadurch werden die Magnetventile 78 und 80 nun nicht mehr gespeist und bleiben daher geschlossen, so daß den Vollast- und Teillastsystemen des Vergasers nun keine Zusatzluft mehr zugeführt wird. Dadurch wird das im Ansaugrohr 10 gebildete Gemisch so weit angereichert, daß sein Luft-Brennstoffverhältnis nun im vorstehend definierten Überlastbereich liegt, so daß die Maschine nun ein der hohen Belastung entsprechendes Drehmoment abzugeben vermag.

Anstelle der Magnetventile 78 und 80 für die Steuerung der Zusatzluft können die Vollast- und Teillastsysteme des Vergasers mit Drosseleinrichtungen versehen sein, welche die die Brennstoffzufuhr bei niedriger und mittlerer Belastung der Maschine steuern. In diesem Falle wurden die Drosseleinrichtungen im Uberlastbereich unabhängig von den vom Sensor 88 abgegebenen Signalen So offen gehalten, so daß dann über die beiden Systeme die gemäß ihrer Kalibrierung größtmögliche Brennstoffmenge zugeführt würde.

Pig. 7 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, in v/elcher das Grundkonzept der vorstehend beschriebenen Ausführung an einer Brennkraftmaschine mit Brennstoff-Einspritzanlage angewendet ist. Die in Fig. 7 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine 24 hat einen Einlaßkrümmer 148, welcher mit dem Ein rittsende an einem Luftfilter 150 und mit dem anderen Ende an den (nicht gezeigten) Einlassen der Zylinder der Maschine 24 angeschlossen ist und eine an einer verdrehbaren Welle 154- sitzende Drosselklappe 152 enthält. In den Einlaßkrüramer ist ferner eine Anzahl von Einspritzventilen 156 eingesetzt, von denen in Fig. 7

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lediglich eines sichtbar ist. Die Einspritzventile 156 sind jeweils auf einen zugeordneten Einlaß im Zylinderkopf gerichtet und stehen über Brennstoffleitungen in Verbindung mit einem Brennstoffbehälter oder einer Schwimmerkammer. Die Einspritzventile 156 sind mittels einer Steuerschaltung 158 elektrisch gesteuert. Die Steuerschaltung ist ähnlich der in Fig. 6 gezeigten Schaltung 138 ausgebildet und steuert die Brennstoffzufuhr jedes einzelnen Einspritzventils in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Maschine. Sie ist mit von dem Sensor 88 und einem Potentiometer 140 abgegebenen Signalen gespeiste Die Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 6 dargestellte, mit dem Unterschied, daß der Schleifkontakt 144 des Potentiometers 140 über ein Gestänge 160 mit der Welle 154 der- Drosselklappe 152 im Einlaßkrümmer 148 verbunden ist. Der im Auspuffkrümmer 94 angeordnete Sensor 88 gibt ein dem Sauerstoffgehalt der aus den Zylindern der Maschine 24 auströmenden Abgase entsprechendes Signal So ab. Am Auspuffrohr 92 ist ein katalytischer Reaktor 90 angeschlossen, welcher vorzugsweise die vorstehend definierte dreifache Wirkung hat.

Solange die Drosselklappe 152 nur teilweise geöffnet und damit der Schleifkontakt 144 des Potentiometers 140 nicht in Berührung mit dem Widerstand 142 ist, steuert die Steuerschaltung 158 die Brennstoffzufuhr über die einzelnen Einspritzventile 156 in Abhängigkeit von dem vom Sensor abgegebenen Signal So. Wird die Drosselklappe 152 jedoch bei hoher Belastung der Maschine um beispielsweise mehr als 45° von der geschlossenen Stellung aus geöffnet, so kommt der. Schleifkontakt 144 des Potentiometers 140 in Gleitberührung mit dem Widerstand 142. Die Steuerschaltung 158 enthält ähnlich der Steuerschaltung 138 in Fig. 6 ein über das Potentiometer 140 betätigbares Sperrglied. Bei hoher Belastung der Maschine wird dieses d.urch die Anlage des Schleifkontakts 144 am Widerstand 142 betätigt, so daß

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nun über die einzelnen Einspritzventile I56 Brennstoffmengen zugeführt werden, welche ein im Überlastbereich liegendes Luft-Brennstoffverhältnis von etwa 10 : 1 bis 13 : 1 ergeben.

Die Steuerschaltung 158 braucht nicht, wie dargestellt und beschrieben, mit den Einspritzventilen 156 verbunden zu sein, sondern sie kann auch eine zwischen dem Brennstoffbehälter und den Einspritzventilen angeordnete Brennstoffdosiereinrichtung steuern. Die in Fig. 7 gezeigte Ausführungsform ist auch für eine Brennkraftmaschine mit direkter Brennstoffeinspritzung in die Zylinder verwendbar.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der- Erfindung, in welcher die Gemisch-Steuereinrichtung, Vielehe für die Aufbereitung eines Gemischs mit einem im Teillastbereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnis eingerichtet ist, bei hoher Belastung der Maschine mit "gefälschten" Signe.len gespeist wird. Bei der in Fig. 8 gezeigten Maschine handelt es sich um eine Vergaser-Brennkraftmaschine. Das Ansaugrohr 10 des Vergasers ist über einen Ansaugkrümmer 26 mit den Zylindern der Maschine 24- verbunden. Im übrigen hat der Vergaser ähnlich der in Fig. 2 gezeigten Ausführung ein Vollast- und ein Teillast-Brennstoffsystem. Die Strömung von Brennstoff und/oder Luft durch die beiden Systeme ist mittels Magnetventilen 162 steuerbar, welche ihrerseits von einer elektrischen Steuerschaltung 164 gesteuert sind. Zum besseren Verständnis sei angenommen, daß die Magnetventile 162 den beiden Zusatzluft-Magnetventilen 78 und 80 in der Ausführung nach Fig. 2 entsprechen. Dementsprechend ist die Steuerschaltung 168 ähnlich der in Fig. 3 dargestellten ausgebildet und mit dem Ausgangssignal So eines im Auspuffkrümmer 94- sitzenden Sensors 88 gespeist. Am Auspuffrohr 92 ist wiederum ein katalytischer Reaktor 90 angeschlossen, welcher mit dreierlei Schadstoffen wie Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden reagiert.

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Eine in Fig. 8 dargestellte Belüftungseinrichtung weist ein an der Zuströmseite des Sensors 88 in den Auspuffkrümmer 94- hineinragendes Belüftungsrohr 166 und ein mit diesem verbundenes Belüftungsventil 168 auf. Dieses hat eine Luftkammer 170 mit einem in die freie Umgebung mündenden Einlaß 172 und einem zum Belüftungsrohr 166 führenden Auslaß 174. Der Einlaß 172 enthält ein Rückschlagventil 176 welches von einer Feder 178 in eine Schließstellung auf einem Sitz 180 belastet ist und dazu dient, das Entweichen von Abgasen über die Kammer I70 in die freie Umgebung bei in der Auspuffanlage auftretendem Überdruck zu verhindern. Das Belüftungsventil 168 enthält ferner ein Absperrglied 182, welches gegenüber dem Auslaß 174-in eine Schließstellung und eine Freigabestellung bewegbar ist. Das Absperrglied 182 hat vorzugsweise einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Querschnitt, so daß sich die Durchströmung des Auslasses 174- bei der Bewegung des Absperrglieds 182 auf ihn zu und von ihm weg kontinuierlich variieren läßt. Ein fest mit dein Absperrglied 182 verbundener oder mit diesem einstückiger Schaft 184- steht aus der Luftkammer I70 hervor und ist mit einer Unterdruck-Betätigungseinrichtung 186 verbunden. Diese weist eine Druckdose auf, welche von einer Membrane 188 in eine Unterdruckkammer I90 und eine mit der freien Umgebung in Verbindung stehende Luftkammer 192 unterteilt ist. Der Ventilschaft 184- durchsetzt die Luftkammer 192 und ist mit der Membrane 188 verbunden. Eine in der Unterdruckkammer 190 sitzende Druckfeder 194- belastet die Membrane in Richtung auf die Luftkammer 192 und damit das Absperrglied 182 in seine Schließstellung am Auslaß 174- der Luftkammer 170. Ein Zweiwege-Magnetventil 196 hat zwei Einlasse 198 und 200 für Umgebungsluft bzw. Unterdruck und einen Auslaß 202, welcher mit der Unterdruckkammer 190 der Druckdose 186 strömungsverbunden ist. Der Lufteinlaß 198 mündet in der freien Umgebung und der Unterdruckeinlaß 200 ist über eine Unterdruckleitung 204- mit dem Ansaug-

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krümmer 26 strömungsverbunden. In der ersten Stellung des Zweiwege-Magnetventils ist der Lufteinlaß 198 und in der zweiten Stellung der Unterdruckeinlaß 200 mit dem Auslaß 202 verbunden. In der ersten Stellung des Ventils 196 kann also Umgebungsluft über den Einlaß 198 und den Auslaß 202 in die Unterdruckkammer 190 der Druckdose 186 einströmen. Dadurch ist die Membrane dann an beiden Seiten von atmosphärischem Luftdruck beaufschlagt und wird von der Feder 194 in Richtung auf die Luftkammer 192 gedrückt, so daß das Absperrglied 182 den Auslaß 174 der Luftkammer 170 geschlossen hält. In der zweiten Stellung des Zweiwege-Magnetventils 196 ist die Unterdruckkammer I90 der Druckdose 186 dagegen über den Auslaß 202, den Unterdruckeinlaß 200 und die Unterdruckleitung 204 mit dem Ansaugkrümmer 26 strömungsverbunden, so daß ein in diesem vorhandener Unterdruck auf die Unterdruckkammer I90 übertragen wird. Aufgrund des Unterdrucks wird die Membrane 188 entgegen der Belastung durch die Feder 194 in die Unterdruckkammer 190 gesaugt, wodurch das Absperrglied 182 des Belüftungsventils 168 von seinem Sitz am Auslaß 174 der Luftkammer I70 abgehoben wird. Die (nicht gezeigte) Magnetspule des Zweiwegeventils 196 ist über einen Schalter 208 mit einer Gleichstromquelle 206 verbunden. Der Schalter 208 spricht auf die veränderliche Belastung der Maschine an und ist bei hoher Belastung derselben schließend betätigbar. Vorzugsweise ist der Schalter 208 in ähnlicher Weise angeordnet wie das Potentiometer 140 in der Ausführung nach Fig. Im. stromlosen Zustand befindet sich das Zweiwege-Magnetventil 196 in der ersten Stellung, und bei Stromspeisung in der zweiten.

Solange die Maschine unter niedriger oder mittlerer Belastung arbeitet, bleibt der Schalter 208 geöffnet und das Zweiwegeventil 196 somit in der ersten Stellung, in welcher es den Lufteinlaß 198 mit dem Auslaß 202 verbindet. Dementsprechend hält das Absperrglied 182 des Belüftungsven-

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tils 168 den Auslaß 174 der Luftkammer 170 unter der Belastung durch die in der Druckdose 186 angeordnete Feder geschlossen. Dadurch kann nun keine Luft über das Belüftungsventil 168 in das Belüftungsrohr 166 einströmen, und die Steuerschaltung 164- steuert die Magnetventile 162 des Vergasers in Abhängigkeit von dem vom Sensor 88 abgegebenen Signal So derart, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des im Saugrohr 10 aufbereiteten Gemischs im Teillastbereich zwischen etwa 14 : 1 und 16 : 1 liegt und der katalytische Reaktor 90 seine optimale Wirkung entfaltet. Bei Hoher Belastung, etwa beim Beschleunigen der Maschine wird der belastungsabhängig betätigbare Schalter 208 geschlossen, so daß das Zweiwege-Magnetventil 196 nun in seine zweite Stellung betätigt wird, in welcher sein Auslaß 202 mit dem Unterdruckeinlaß 200 verbunden ist. Der im Ansaugkrümmer 26 herrschende Unterdruck wird nun über die Leitung 204, das Ventil'196 und dessen Auslaß 202 auf die Unterdruckkammer 190 der Druckdose 186 übertragen und beaufschlagt die Membrane 188. Dadurch wird das Absperrglied 182 des Belüftungsventils 168 aus seiner Schließstellung am Auslaß 174 der Luftkammer 170 zurückgezogen, um deren Verbindung mit dem Belüftungsrohr 166 freizugeben. Dadurch strömt nun atmosphärische Luft über den Einlaß 172, die Luftkammer 170, den Auslaß 174 und das Belüftungsrohr 166 in den Auspuffkrümmer und bewirkt damit eine Verdün- ■ nung der diesen durchströmenden Abgase. Der Sensor 88 spricht nun auf den höheren Sauerstoffgehalt der Abgase an, so daß über die Steuerschaltung 168 eine Anreicherung des im Ansaugrohr 10 aufbereiteten Gemischs bewirkt wird, bis dessen Luft-Brennstoffverhältnis einen Wert erreicht, welcher in den Abgasen unter Einbeziehung der zugeführten Zusatzluft eine dem Teillastbereich des Luft-Brennstoffverhältnisses entsprechende Sauerstoffkonzentration ergibt. Der Vergaser muß dem Ansaugrohr 10 dabei eine größere Brennstoffmenge zuführen als zur Aufbereitung eines Gemischs mit einem im Teillastbereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnis erforderlich wäre, so daß sich also das Luft-Brenn-

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stoffverhältnis des im Ansaugrohr 10 aufbereiteten Gemischs auf einen im Überlastbereich zwischen etwa 10 : 1 und 13 J liegenden Viert verkleinert. Der genaue Wert des Luft-Brennstoff Verhältnisses innerhalb der Überlastbereichs ergibt sich dabei aus der Menge der den Abgasen zugesetzten Luft. Die Anreicherung des den Zylindern der Maschine 24- zugeführten Gemischs bewirkt eine Zunahme der brennbaren Bestandteile wie Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid in den Abgasen. Durch die ihnen zugesetzte Luft werden die Abgase jedoch auf eine dem Teillastbereich entsprechende Konzentration verdünnt, so daß der katalytisch^ Reaktor 90 weiterhin unter optimalen Bedingungen arbeitet.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 ist nicht nur für eine Vergaser-Brennkraftmaschine geeignet, sondern auch für eine Brennkraftmaschine mit Brennstoff-Einspritzung, wobei die Steuerschaltung 164- dann die über die Einspritzventile zugeführten Brennstoffmengen steuert. Das Belüftungsrohr 166 kann in mehrere zu den einzelnen Auslassen der Zylinder der Maschine führende Zweigleitungen unterteilt sein, so daß sich die Abgase schon vor dem Eintritt in den Auspuffkrümmer mit der zugesetzten Luft vermischen. Anstelle des Zweiwege-Magnetventils 196 kann auch eine andere Art von Ventil vorgesehen sein, etwa ein membrangesteuertes Ventil oder ein von der Steuerschaltung 164-gesteuertes Servoventil.

Die in den verschiedenen Ausführungsformen verwendeten Steuerschaltungen können ferner so ausgebildet sein, daß sie nicht nur bei hoher Belastung der Maschine sondern auch im Leerlauf wirksam sind.

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Claims

Patentansprüche:

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1.} Verfahren zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Gemisch-Zufuhrsystem, einer Auspuffanlage, einem in der Auspuffanlage angeordneten Sensor zum Ermitteln des Luft-Brennstoffverhältnisses der diese durchströmenden Abgase und zum Erzeugen eines dem Luft-Brennstoffverhältnis entsprechenden Signals, und mit auf das Signal ansprechenden Steuereinrichtungen zum Aufrechterhalten eines relativ hohen Luft-Brennstoffverhältnisses des im Gemisch-Zufuhrsystem aufbereiteten Gemischs, dadurch gekennzeichnet, daß die wechselnde Belastung der Maschine überwacht wird und daß das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemischs bei hoher Belastung der Maschine auf einen unterhalb des relativ hohen Werts liegenden Bereich eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des im Zufuhrsystem aufbereiteten Gemischs verändert wird, indem bei hohen Belastung der Maschine zusätzlicher Brennstoff zugeführt wird, während die Gemisch-Steuereinrichtung weiterhin in Tätigkeit bleibt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des im Zufuhrsystem aufbereiteten Gemischs verändert wird, indem die Gemisch-Steuereinrichtung bei hoher Belastung der Maschine zeitweise stillgesetzt bzw. überbrückt und im Zufuhrsystem ein Luft-Brennstoffgemisch unabhängig von der' Steuereinrichtung aufbereitet wird.
4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Brennstoffverhältnis des im Zufuhrsystem aufbereiteten Gemischs verändert wird, indem

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den Abgasen bei hoher Belastung der Maschine an der Zuströmseite des Sensors Zusatzluft beigemischt wird, so daß die G-emisch-St euer einrichtung der Gemisch-Zufuhr einrichtung eine größere Brennstoffmenge zuführt.
5« Verfahren nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß das Luft-Brennstoffverhältnis im Leerlauf der Maschine auf einen unterhalb des relativ hohen Verts liegenden Bereich eingestellt wird.
6. Verfahren zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer Pahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Gemisch-Zufuhrsystem, einer einen katalytisehen Eeaktor enthaltenden Auspuffanlage, einem an der Zuströmseite des Reaktors in der Auspuffanlage angeordneten Sensor zum Ermitteln des Luft-Brennstoffverhältnisses der dem Eeaktor zuströmenden Abgase und zum Erzeugen eines dem ermittelten Luft-Brennstoffverhältnis entsprechenden Signals und mit einer auf das Signal ansprechenden Steuereinrichtung zum Aufrechterhalten eines in einem relativ hohen, für eine optimale Wirkung des katalytischen Reaktors geeigneten Bereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnisses des im Zufuhrsystem aufbereiteten Luft-Brennstoffgemischs, dadurch gekennz eichnet, daß die wechselnde Belastung der Maschine überwacht wird und daß das Luft-Brennstoffverhältnis des Gemischs bei hoher Belastung der Maschine auf einen unterhalb des relativ hohen liegenden Bereich eingestellt wird.
7. Vorrichtung zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem Gemisch-Zufuhrsystem, einer Auspuffanlage, einem in der Auspuffanlage angeordneten Sensor zum Ermitteln des Luft-BrennstoffVerhältnisses der Abgase und zum Erzeugen eines dem ermittelten Luft-Brennstoffverhältnis entsprechenden Signals und mit einer auf das Signal ansprechenden Gemisch-Steuerein-

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richtung zum Aufrechterhalten eines in einem vorbestimmten, relativ hohen Bereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnisses des in dem Zufuhrsystem aufbereiteten Luft-Brennstoff gemische, gekennzeichnet durch eine Gebereinrichtung zum Ermitteln von Änderungen der Belastung der Maschine und durch zusätzliche Steuereinrichtungen zum Einstellen des Luft-Brennstoffverhältnisses des Gemischs auf einen unterhalb des vorbestimmten, relativ hohen liegenden Bereich bei hoher Belastung der Maschine.
8. Vorrichtung zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einem einen Brennstoffbehälter und ein davon ausgehendes Vollastsystem sowie ein Teillastsystem aufweisenden Vergaser, einer Auspuffanlage, einem in der Auspuffanlage angeordneten Sensor zum Ermitteln des Luft-Brennstoffverhältnisses der Abgase und zum Erzeugen eines dem ermittelten Luft-Brennstoffverhältnis entsprechenden Signals und mit einer auf das Signal ansprechenden Gemisch-Steuereinrichtung zum Aufrechterhalten eines in einem vorbestimmten, relativ hohen Bereich liegenden Luft-Brennstoff Verhältnisses des im Vergaser aufbereiteten Gemischs, gekennzeichnet durch eine Gebereinrichtung zum Ermitteln von Änderungen der Belastung der Maschine und durch zusätzliche Steuereinrichtungen zum Einstellen des Luft-Brennstoffverhältnisses des Gemischs auf einen unter dem vorbestimmten, relativ hohen liegenden Bereich bei hoher Belastung der Maschine.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e. i c h η e t, daß die Gebereinrichtung einen in einer Kammer (120) beweglichen Kolben (126), eine Einrichtung (124-) zum Zuführen des im Vergaser entwickelten Unterdrucks zu der Kammer für die Bewegung des Kolbens in einer Richtung und eine den Kolben in entgegengesetzter Richtung belastende Einrichtung (132) aufweist und daß

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die zusätzliche Steuereinrichtung eine den Brennstoffbehälter (30) mit dem Vollast-Brennstoffsystem (36, 40) verbindende Durchlaßanordnung (104 bis 110), eine in der Durchlaßanordnung angeordnete Absperreinrichtung (116) und eine die Absperreinrichtung in eine Stellung zum Absperren der Verbindung zwischen dem Brennstoffbehälter und dem Vollastsystem belastende Einrichtung (114) aufweist, wobei die Absperreinrichtung in Abwesenheit eines auf den Kolben wirkenden Unterdrucks bei dessen Bewegung in der entgegengesetzten Richtung zum Freigeben der Verbindung betätigbar ist.
10. · Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Steuereinrichtung eine Sperreinrichtung zum Stillsetzen oder Überbrücken der Gemisch-Steuereinrichtung (158) bei hoher Belastung der Maschine aufweist, so daß dann die Vollast- und Teillastsysteme unabhängig von der Gemisch-Steuereinrichtung mit Brennstoff gespeist sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Gemisch-Steuereinrichtung (138) mittels der Sperreinrichtung zum Sperren der Luftzufuhr zu den Vollast- und Teillast-Brennstoffsystemen betätigbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Gebereinrichtung ein bei hoher Belastung der Maschine zum Abgeben eines elektrischen Signals betätigbares Potentiometer (140) aufweist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Steuereinrichtung eine die Auspuffanlage (90 bis 94) an der Zuströmseite des Sensors (88) mit der freien Atmosphäre verbindende Durchlaßanordnung (I70 bis 174), eine in der Durchlaßan-

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Ordnung angeordnete Absperreinrichtung (182) zum Unterbrechen der Verbindung, eine mit der Absperreinrichtung verbundene Unterdruck-Betätigungseinrichtung (186) mit einer die Absperreinrichtung in die Stellung zum Unterbrechen !.der Verbindung belastenden Einrichtung (194-) und eine von der Gebereinrichtung (208) betätigbare Einrichtung (196) zum Zuführen des Vergaser-Unterdrucks zu der Betätigungseinrichtung bei hoher Belastung der Maschine, wodurch die Absperreinrichtung zum Freigeben der Verbindung zwischen der freien Atmosphäre und der Auspuffanlage betätigbar und dadurch die Gemisch-Steuereinrichtung (164) zum Anreichern des im Vergaser (10) aufbereiteten Gemischs einstellbar ist.
14. Vorrichtung zum Verbessern der Leistungscharakteristik einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine mit einer Einspr-itzventile aufweisenden Brennstoff-Einspritzanlage, einer Auspuffanlage, einem in der Auspuffanlage angeordneten Sensor zumSrmitteln des Luft-Brennstoffverhältnisses der Abgase und zum Erzeugen eines dem ermittelten Luft-Brennstoffverhältnis entsprechenden Signals und mit einer auf das Signal ansprechenden Gemisch-Steuereinrichtung zum Aufrechterhalten eines in einem vorbestimmten, relativ hohen Bereich liegenden Luft-Brennstoffverhältnisses des mittels der Einspritzanlage aufbereiteten Luft-Brennstoffgemischs, gekennzeichnet durch eine Gebereinrichtung zum Ermitteln von Änderungen der Belastung der Maschine und durch eine zusätzliche Steuereinrichtung zum Einstellen des Luft-Brennstoffverhältnisses auf einen unter dem vorbestimmten, relativ hohen liegenden Bereich bei hoher Belastung der Maschine.
15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Steuereinrichtung eine Sperreinrichtung zum Stillsetzen oder Überbrücken der Gemisch-Steuereinrichtung (158) bei hoher Belastung

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der Maschine aufweist, so daß diese dann über die Einspritzventile (156) unabhängig von der Gemisch-Steuereinrichtung mit Brennstoff gespeist ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Gebereinrichtung ein bei hoher Belastung der Maschine zur Abgabe eines elektrischen Signals betätigbares Potentiometer (140) aufweist.

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