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Verfahren und Schaltungsanordnung zur zumindest
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teilweisen Abschaltung des Kraftstoffleerlauf anteils eines Vergaser-Ottomotors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur zumindest
teilweisen Abschaltung des Kraftstoffleerlaufanteils eines Vergaser-Ottomotors mit
einem beim Anliegen einer Spannung geöffneten und beim Abschalten der Spannung zumindest
teilweise geschlossenen Leerlaufabschaltventil am Vergaser beim Schiebebetrieb des
mit dem Motor ausgerüsteten Fahrzeuges.
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Es ist bereits bekannt (Zeitschrift Das Nutzfahrzeug, Oktober 1964,
Seite 562), bei mit einer elektrisch betätigten Leerlaufdüse ausgerüsteten Fahrzeugen,
bei denen nach Abschalten der Zündung ein elektromagnetisch betätigtes Ventil die
Kraftstoffzufuhr zur Leerlaufdüse verschließt, eine Leerlaufsperre vorzusehen, die
aus einem unterdruckgesteuerten Schalter besteht, welcher die elektrisch betätigte
Leerlaufdüse
immer dann betätigt, wenn der Motor geschoben ist.
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Auf diese Weise wird die Kraftstoffzufuhr zur Leerlaufdüse bei geschobenem
Wagen gesperrt, was nicht nur eine Kraftstoffersparnis bedeutet, sondern auch den
Ausstoß von Schadstoffen in diesem Betriebsfall vermindert.
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Es ist weiter schon bekannt (Bosch, Technische Berichte 3, Heft 1,
November 1969, Seiten 120), die Emission von Schadstoffen im Abgas dadurch zu verringern,
daß der Zündzeitpunkt im Schiebebetrieb geeignet eingestellt wird.
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Die bekannten Verfahren haben den Nachteil, daß trotz des vollständigen
Abschaltens der Leerlaufkraftstoffzufuhr die Abgaswerte ungünstig beeinflußt werden
und außerdem das Fahrverhalten beeinträchtigt wird, da bei Vergasermotoren relativ
lange Eraftstoffansaugwege vorliegen. Besondere Schwierigkeiten bereitet es, die
genaue Schwelle einzuschalten, bei der die Kraftstoffzufuhr zur Leerlaufdüse abgeschaltet
werden soll. Geschieht dies bei zu niedrigen Motordrehzahlen, so wird insbesondere
im Stadtverkehr ein sehr häufiges Umschalten stattfinden. Erfolgt die Umschaltung
dagegen bei höheren Drehzahlen, so wird bei vielen Betriebsfällen, z.B. gerade beim
Ausrollen eines Fahrzeuges oder bei Bergabfahrt, wo eine stetige Verlangsamung des
Fahrzeuges auftritt, der gewünschte Einsparungs- und Schadstoffverringerungseffekt
nur kurzzeitig erzielt.
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Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren und eine
Schaltungsanordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche das Abschalten
und Wiedereinschalten der Kraftstoffzufuhr durch die Leerlaufdüse in für das praktische
Fahren optimaler Weise gestalten und insbesondere für den am meisten vorkommenden
Fall des ausrollenden oder bergabfahrenden Fahrzeuges geeignet sind.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Leerlaufabschaltventil
bei geschlossener Drosselklappe oberhalb einer ersten vorbestimmten Motordrehzahl
abgeschaltet und unabhängig von der Stellung der Drosselklappe unterhalb einer zweiten
vorbestimmten Motordrehzahl, welche niedriger als die erste vorbestimmte Drehzahl
ist, wieder eingeschaltet wird. Im einzelnen ist die Verfahrensführung dabei zweckmäßigerweise
so, daß die höhere vorbestimmte Drehzahl am Beginn des beim Schiebebetrib vorkommenden
Drehzahlbereiches und die niedrigere vorbestimmte Drehzahl am Ende des für den Leerlauf
in Frage kommenden Drehzahlbereiches liegen. Die höhere vorbestimmte Drehzahl beträgt
vorzugsweise etwa 1800 UPM, die niedrigere vorbestimmte Drehzahl etwa 1300 UPM.
Aufgrund dieser Ausbildung wird gewährleistet, daß das Leerlaufabschaltventil erst
bei einer relativ hohen Drehzahl die Kraftstoffzufuhr zumindest teilweise abschaltet,
daß diese Abschaltung jedoch beim Unter schreiten der kritischen Umschaltdrehzahl
noch bis zum Erreichen der niedrigeren vorbestimmten Drehzahl erhalten bleibt. Der
Erfinder ist dabei von der Überlegung ausgegangen, daß der Schiebebetrieb meistens
erst bei höheren Drehzahlen beginnt, sich dann jedoch bis zu wesentlich niedrigeren
Drehzahlen fortsetzt. Erst wenn man in den Bereich der Leerlaufdrehzahlen kommt,
soll das Leerlaufabschaltventil die volle Kraftstoffzufuhr wieder in Gang setzen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt also ein Hysterese-Verhalten.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn bei abgeschaltetem Leerlaufabschaltventil
noch eine teilweise Leerlauf-Kraftstoffzufuhr vorzugsweise von 50 « des Normalwertes
ermöglicht wird.
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Hierdurch wird zum einen das Fahrverhalten verbessert, weil nach Beendigung
des Schiebebetriebes, also z.B. beim Umschalten in den Leerlauf ein schnelleres
Ansprechen der Leerlaufdüse gewährleistet ist. überraschenderweise werden
durch
diese Maßnahme aber auch die Abgaswerte günstig beeinflußt, indem beispielsweise
die CH-Werte niedriger werden.
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Die bevorzugte Schaltungsanordnung zur Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, daß das Leerlaufabschaltventil an ein NAND-Gatter
angeschlossen ist, dessen einer Eingang nur bei geschlossener Drosselklappe ein
L-Signal und dessen anderer Eingang bei ansteigender Drehzahl nur oberhalb der oberen
vorbestimmten Drehzahl und bei abfallender Drehzahl nur bis zur niedrigerenvorbestimmten
Drehzahl ein L-Signal erhält. Vorzugsweise ist der eine Eingang des NAND-Gatters
über einen Inverter an einen bei geschlossener Drosselklappe schließenden, sonst
geöffneten Drosselklappenschalter angeschlossen.
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Es handelt sich hierbei um eine schaltungstechnisch sehr einfache,
gleichwohl jedoch eine hohe Betriebssicherheit gewährleistende Maßnahme.
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Der andere Eingang des NANI)-Gatters ist vorzugsweise über eine Schaltung
nach Art eines Schmitt-Triggers mit Hysterese-Verhalten an einen Unterbrecher des
Ziindsystems angeschlossen. Dies kann praktisch dadurch verwirklicht werden, daß
die Schaltung mit Hysterese-Verhalten ein erstes, an den Unterbrecher angeschlossenes
Monoflop mit festeingestellter Verzögerungszeit entsprechend der Impulsperiode des
Unterbrechers bei der oberen vorbestimmten Drehzahl und ein zweites an den Unterbrecher
angeschlossenes, re-triggerbares Monoflop mit einer festeingestellten Verzögerungszeit
entsprechend der Impulsperiode des Unterbrechers bei der niedrigeren vorbestimmten
Drehzahl aufweist. I)er Ausgang des ersten Monoflops ist dabei zweckmäßigerweise
an den einen Eingang eines UND-Gatters angelegt, dessen anderer Eingang direkt
am
Unterbrecher anliegt und dessen Ausgang an den einen Eingang. eines ODER-Gatters
angeschlossen ist, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des NANl)-Gatters verbunden
ist.
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Der Ausgang des re-triggerbaren Nonoflops soll dabei an den einen
Eingang eines UNfl-Gatters angelegt sein, dessen Ausgang am anderen Eingang des
ODEK-Gatters anliegt. Es handelt sich hierbei um eine mit geringem Aufwand aufzubauende,
gleichzeitig aber sehr funktionssichere Schaltungsanordnung, die auch dem rauhen
Betrieb in einem ltraftfahrzeug ohne Störanfälligkeit gewachsen ist.
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Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung
beschrieben, deren einzige figur ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
zeigt.
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Nach der Zeichnung ist ein die Kraftstoffzufuhr durch die Leerlaufdüse
eines Vergasers 23 steuerndes Leerlaufabschaltventil 12 an den Ausgang eines NAND-Gatters
14 angeschlossen.
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An den einen Eingang des NAND-Gatters 14 ist über einen Inverter 15
ein Drosselklappenschalter 16 angelegt, welcher mit der Drosselklappe 13 des Vergasers
23 in der Weise verbunden ist, daß er bei geschlossener Drosselklappe geschlossen
ist, ansonsten offen, so daß bei geschlossener Drosselklappe 13 an dem unteren Eingang
des NAND-Gatters 14 das Signal L ansteht.
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Der andere Eingang des NAND-Gatters 14 ist an eine Schaltung 17 angeschlossen,
deren Arbeitsweise der eines Schmitt-Triggers mit Hysterese-Verhalten entspricht.
Der Vorteil dieser Schaltung liegt in einer guten Temperaturstabilität der beiden
Grenzen, da diese vorzugsweise mittels RC-Gliedern eingestellt werden.
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Dem Eingang der Schaltung 17 werden von einem Unterbrecher 11 des
Zündsystems einer flrennkraftmaschine mit Vergaser Impulse zugefiihrt, welche sowohl
an den Eingang eines Monoflops 18, das Bestandteil einer oberen Schweilwertschaltung
ist, als auch an ein re-triggerbares Monoflop 19 angelegt sind, welches Bestandteil
einer unteren Schwellwertschaltung ist.
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Der Ausgang des Monoflops 18 ist außerdem an den einen Eingang eines
UND-Gatters 20 angeschlossen, dessen anderer Eingang direkt mit dem lmpulsausgang
des Unterbrechers 11 verbunden ist. Wesentlich ist, daß das Monoflop 18 eine fest
eingestellte Verzögerung enthält, die gleich der Impulsperiode des Unterbrechers
11 bei einer vorbestimmten oberen Motordrehzahl von beispielsweise 1800 UPM ist.
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Der Ausgang des UND-Gatters 20 ist an den einen Eingang eines ODER-Gatters
22 angelegt, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des NAND-Gatters 14 in Verbindung
steht.
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Der Ausgang des re-triggerbaren Monoflops 19 ist an den einen Eingang
eines UND-Gatters 21 angeschlossen, dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des ODER-Gatters
22 verbunden ist. Vom Ausgang des ODER-Gatters 22 führt eine Leitung direkt zum
anderen Eingang des UND-Gatters 21.
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Das re-triggerbare Monoflop 19 weist eine längere Verzögerungszeit
als das Monoflop 18 auf, und zwar derart, daß die Verzögerungszeit der Impulsperiode
des Unterbrechers 11 bei einer niedrigeren vorbestimmten Drehzahl von z.B. 1300
UPM entspricht.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist wie
folgt:
Beim Beginn des Betriebes steht am Ausgang des NAND-Gatters
14 das Signal L an, so daß das Leerlaufabschaltventil 12 voll geöffnet ist und die
volle Leerlauf-Kraftstoffzufuhr freigibt.
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Steigt jetzt die Drehzahl auf einen Wert über 1800 UPM an, so kommen
bei der vorbestimmten oberen Drehzahl von 1800 UPM die beiden Eingänge des UND-Gatters
20 in Koinzidenz, da die Verzögerungszeit des Monoflops 18 jetzt gerade dem zeitlichen
Abstand zweier Impulse entspricht. Am Ausgang des UND-Gatters 20 und damit auch
am Ausgang des ODE91-Gatters 22 liegt das Signal L an. Wird nun außerdem die Drosselklappe
13 geschlossen, so steht auch am zweiten Eingang des NAND-Gatters 14 das Signal
L an. Nun schaltet der Ausgang des NAND-Gatters auf Null und das Leerlaufabschaltventil
12 schließt die Kraftstoffzufuhr zur Leerlaufdüse des Vergasers 23 teilweise, z.U.
auf einen bevorzugten Wert von 50 des Normalwertes.
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Bei Drehzahlen über 1300 UPM steht auch am Ausgang des re-triggerbaren
Monoflops 19 das Signal L an, so daß nach dem Durchschalten des UND-Gatters 20 über
die Verbindung vom Ausgang des ODER-Gatters 22 zum anderen Eingang des UND-Gatters
21 auch am Ausgang des UND-Gatters 21 das L vorliegt. Es handelt sich hierbei um
eine Art Selbsthaltekreis, denn beim tiberschreiten der kritischen oberen Drehzahl
von 1800 UPM hält der Kreis mit dem UND-Gatter 21 das L am Ausgang des ODER-Gatters
aufrecht, auch wenn die Koinzidenz wischen den beiden Eingängen des UND-Gatters
20 bei höheren Drehzahlen wieder entfällt.
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Das Leerlaufabschaltventil 12 wird wieder eingeschaltet, sobald die
Drosselklappe betätigt wird oder bei geschlossener Drosselklappe die Drehzahl unter
1300 UPM absinkt,
Bei Drehzahlen unter1800UPM entfällt nämlich
das Ausgang signal L am Ausgang des UND-Gatters 20, so daß bis zu der Drehzahl von
1300 UPM das untere Monoflop 19 mit dem UND-Gatter 21 das L am Ausgang des OT)ER-Gatters
22 aufrechterhält, Erst wenn unterhalb von 1300 UPM die Verzögerungszeit des Monoflops
19 nicht mehr ausreicht, um die Zeit zwischen zweit Impulsen des Unterbrechers 11
vollständig zu überbrücken, erlischt das L am Ausgang des ODER-Gatters 22, so daß
das NAND-Gatter 14 das Leerlaufabschaltventil 12 wieder in den Normalbetrieb umschalten
kann.
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Beim Abbremsen des Fahrzeuges auf Drehzahlen unterhalb von 1300 UPM
oder durch Schalten in den Leerlauf wird somit die volle Kraftstoffzufuhr zur Leerlaufdüse
wiederhergestellt.
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- Patentansprüche -
L e e r s e i t e