DE2635325A1 - Steuersystem - Google Patents

Steuersystem

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DE2635325A1 DE19762635325 DE2635325A DE2635325A1 DE 2635325 A1 DE2635325 A1 DE 2635325A1 DE 19762635325 DE19762635325 DE 19762635325 DE 2635325 A DE2635325 A DE 2635325A DE 2635325 A1 DE2635325 A1 DE 2635325A1
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Description

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& Telefon (089)530211
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t experti£b c ο
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(Fuchshohl 71)
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8000 München 2
Kaiser-Ludwig-Platz 6 5. August 1976
Nissan Motor Company, Ltd. Yokohama City, Japan
Steuersystem
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, der eine Drosselklappe im Ansaugsystem sowie ein Abgas-Rückführungssystem zur Rückführung eines Teils des Abgases zum Motor aufweist, mit einem Rückführungskanal, welcher die Auspuffleitung mit dem Ansaugsystem verbindet.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein System zur Steuerung der Menge von rückgeführtem bzw. rezirkuliertem Abgas in angemessenem Verhältnis zu der Betriebsbedingung des betreffenden Motors.
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Es ist eine wirksame und in der Praxis ausge: Maßnahme gegen die Bildung von NO , während des Betriebs
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eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Fahrzeugmotors einen Teil des Abgases zum Ansaugsystem des Motors zurückzuführen. Diese Rückführung bzw. Rezlrkulation des Abgases,welches hohe Werte an Kohlendioxyd enthält, ruft eine Verringerung der maximalen Verbrennungstemperatur im Motor hervor und resultiert in einer Unterdrückung der Bildung von Ν0χ bei der Verbrennung eines Luft-/Kraftstoff-Gemischs. Ein System zur Abgasrückführung besteht grundsätzlich aus einem Rückführungskanal, der von der Auspuffleitung weggeführt ist und zu entweder einem bestimmten Abschnitt des Ansaugkanals oder des Ansaugkrümmers geführt wird; außerdem ist ein Strömungssteuerventilmechanismus üblicherweise vorgesehen, um die Menge des zurückgeführten Abgases zu regulieren.
Das Vorsehen des Strömungssteuerventilmechanismus in dem Abgasrückführungssystem wird als unerläßlich angesehen, weil die Rückführung von Abgas im allgemeinen sich nachteilig auf die Leistung des Motors und die Stabilität des Motorbetriebs auswirkt, was zu einem großen Teil von der Betriebsbedingung des Motors abhängt. Die nachteilige Auswirkung ist dann am größten, wenn der Motor sich entweder im Leerlaufbetrieb oder in einem Betrieb mit relativ niedrigen Motortemperaturen befindet.
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Ein typisches Beispiel eines bekannten Strömungssteuerventilmechanismus in dem Abgasrückführungssystem weist eine flexible Membran auf, die angeordnet ist, um die Stellung des Ventilglieds zur Steuerung der effektiven Querschnittsfläche in dem Rückführungskanal abhängig von der Größe des Vakuums zu steuern, welches an einem bestimmten Abschnitt des Motoransaugsystems hervorgerufen wird. Um die Abgasrückführung auf die Motortemperatur zu beziehen, wird üblicherweise ein Elektromagnetventil mit Ein-Ausschaltwirkung in Kombination mit einem Temperaturfühler benützt, so daß der Rückführungskanal gesperrt werden kann, wenn sich die Motortemperatur unter einem vorbestimmten Temperaturwert befindet.
In der Praxis hängen jedoch der Einfluß der Abgasrückführung auf den Wirkungsgrad und die Stabilität des Motors sowie die Menge des im Motor produzierten NO hauptsächlich von mehreren Variablen ab, die wiederum von der Betriebsbedingung des Motors abhängen. Beispiele von solchen Variablen sind die Beschleunigungsgeschwindigkeit oder Verzögerungsgeschwindigkeit, die Motortemperatur, Motorgeschwindigkeit bzw. Motordrehzahl, die Zündzeitpunkt-Einstellung und das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis des dem Motor zugeführten brennbaren Gemischs. Die Menge des zurückgeführten Abgases wird bei den bekannten Abgasrückführungssystemen nicht in direkter Beziehung zu diesen Variablen
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gesteuert, so daß der Motorbetrieb ungünstig durch die Abgasrückführung in solchem Umfang beeinflußt wird, der größer ist, als daß diese Beeinflussung als minimal oder tolerierbar angesehen werden kann. Eine mechanische Ventilbetätigungseinrichtung, beispielsweise eine auf Vakuum ansprechende Membran spricht darüber hinaus nicht sehr schnell auf Änderungen der Motorbetriebsbedingungen an.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Steuersystem für Verbrennungsmotoren, insbesondere zur Abgasrückführung zu schaffen, welches ein elektrisches Steuersignal erzeugt, das exakt die Betriebsbedingung des Motors repräsentiert und mit Hilfe dieses Signals die Stellung eines Ventilglieds in einem Abgasrückführungskanal steuert, so daß die Menge des zurückgeführten Abgases ständig in einer Weise steuerbar ist, die sich am besten zur Beibehaltung eines gleichmäßigen Motorbetriebs mit einem optimalen Gleichgewicht zwischen der Motorleistung und der Unterdrückung von NO -Bildung über den ge-
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samten Bereich des Motorbetriebszustandes eignet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schaltung zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge vorgesehen ist und daß diese Steuerschaltung ein in dem Rückführungskanal angeordnetes Ventil zur Strömungssteuerung, wenigstens zwei unterschiedliche Sensoren zur Erzeugung jeweils eines elektrischen Signals, welches die Größe
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einer auf die Betriebsbedingung des Motors bezogenen Variablen darstellt, wenigstens zwei Funktionsgeneratoren, die jeweils zum Empfang eines der von den beiden Sensoren erzeugten elektrischen Signale angeordnet sind und jeweils ein Ausgangssignal liefern, welches einen erwünschten Öffnungsgrad des Ventils auf Grund des zugeordneten elektrischen Signals anzeigen, sowie eine Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation aufweist, daß letztere Rechenschaltung derart aufgebaut und mit den beiden Funktionsgeneratoren verbunden ist, so daß die Ausgangssignale der beiden Funktionsgeneratoren jeweils bezüglich der Amplitude entsprechend der jeweiligen und relativen Bedeutung der Variablen moduliert werden, um den Öffnungsgrad des Ventils zur Strömungssteuerung zu steuern und daß diese Ausgangssignale in einer vorbestimmten Weise zusammengefaßt werden, um ein Steuersignal zu erzeugen, und daß eine Einrichtung zur Betätigung des Ventils vorgesehen ist, um den Öffnungsgrad dieses Ventils abhängig von dem Steuersignal zu ändern.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den UnteranSprüchen.
Erfindungsgemäß ist eine Steuerschaltung zur Erzeugung eines Steuersignals vorgesehen, welches sich auf Grund der elektrischen Signale ergibt, die von einem Sensor bzw. Fühler erzeugt werden. Eine das Ventil betätigende Einrich-
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tung zur Änderung des Öffnungsgrades des StrömungsSteuerventils ist vorgesehen, um den Öffnungsgrad abhängig von dem Steuersignal zu verändern.
Als Variable, die auf die Betriebsbedingung des Motors bezogen sind, können der Öffnungsgrad der Drosselklappe bzw. des Drosselventils des Motors, die Motortemperatur, Motordrehzahl, der Zündvorverstellungsgrad und das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis eines dem Motor zugeführten brennbaren Gemischs verwendet werden.
Die Rechenschaltung gemäß der Erfindung besteht beispielsweise aus zwei Multipliziergliedern, die jeweils mit einem Funktionsgenerator verbunden sind, um das empfangene Ausgangssignal des zugeordneten Funktionsgenerators mit einer Konstanten zu multiplizieren; ferner ist ein Addierglied vorgesehen, um das Steuersignal durch Addition aller Ausgangssignale der Multiplizierglieder zu liefern.
Die erfindungsgemäße Rechenschaltung kann auch ein weiteres Multiplizierglied aufweisen, welches das Ausgangssignal des Addiergliedes mit einem definierten Ausgangssignal der vorerwähnten Multiplizierglieder multipliziert; das definierte Ausgangssignal wird dabei nicht dem Addierglied zugeführt, sondern direkt dem zusätzlichen Multiplizierglied. In diesem Fall wird eine Variable, die größtes
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Gewicht auf die Steuerung der Menge des zurückgeführten Abgases hat, dem Funktionsgenerator zugeleitet, der nicht an das Addierglied angeschlossen ist, sondern mit dem zusätzlichen Multiplizierglied verbunden ist. Wenn der Öffnurigsgrad der Drosselklappe in diesem Sinn gewählt wird, enthält der Funktionsgenerator vorzugsweise eine Differenzierschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches anzeigt, ob sich der Öffnungsgrad der Drosselklappe ändert oder ob er konstant bleibt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steuersystems gemäß der Erfindung für die Abgasrückführung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der in Fig. 1 verwendeten Steuerschaltung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform,
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm eines Funktionsgenerators für die Steuerschaltung nach Fig. 2,
Fig. 4 ein graphische Darstellung zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 3»
Fig. 5 ein Blockschaltbild, welches gegenüber der Schaltung nach Fig. 2 abgewandelt ist, und
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Fig. 6 eine Längsschnittansicht eines StrömungsSteuerventils für das System nach Fig. 1.
Gemäß Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 10 mit einer gesteuerten Kraftstoffspeiseeinrichtung 12 versehen, beispielsweise einem Vergaser oder einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, so daß das Luft-/Kraftstoff-Gemisch durch einen Ansaugkanal 14 zum Motor 10 geführt wird, wobei der Kanal mit einer üblichen Drosselklappe 16 versehen ist. Der Motor 10 weist ferner eine Auspuffrohr 18 in üblicher Weise auf und ein Abgas-ReZirkulationskanal 20 ist vom Auspuffrohr 18 oder einem Auspuffkrümmer, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist, abgezweigt und führt zu dem Ansaugkanal 14 an einem Abschnitt, beispielsweise stromab der Drosselklappe 16. Ein Ventil 22 zur Strömungssteuerung, welches ein Ventilglied und eine Betätigungseinrichtung für das Ventil enthält, ist zur Regulierung der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit des rezirkulierenden Gases angeordnet, wobei diese Regulierung durch Änderung des effektiven Querschnittes des Rezirkulationskanals an einem Abschnitt desselben ausgeführt wird.
Die Betätigungseinrichtung für das Steuerventil 22 spricht auf ein elektrisches Signal an und kann das Ventilglied in jede Position zwischen einer voll geschlossenen Stellung und einer maximal geöffneten Stellung bewegen. Ferner ist erfindungsgemäß eine Steuerschaltung 24 vorge-
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sehen, deren Aufbau nachstehend beschrieben wird und die zur Erzeugung eines Steuersignals R dient, das an die Betätigungs- bzw. Aktivierungseinrichtung des Steuerventils angelegt wird; dieses Signal R ergibt sich auf Grund einer Vielzahl elektrischer Signale V^, Vp..-V , wobei jedes der letztgenannten Signale eine Variable darstellt, die auf die Betriebsbedingung des Motors 10 bezogen ist, beispielsweise auf den Öffnungsgrad der Drosselklappe 16, auf die Motortemperatur, Motorgeschwindigkeit und den Zündzeitpunkt (oder die Zündvorverstellung).
Der Motor 10 kann möglicherweise mit einem üblichen Steuersystem für das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis versehen sein, welches einen Abgassensor 26 in dem Auspuffrohr 18 sowie eine Steuerschaltung 28 enthält; die Steuerschaltung 28 liefert ein elektrisches Steuersignal F an die Kraftstoffspeiseeinrichtung 12, und zwar abhängig von einem elektrischen Signal E, welches von dem Sensor 26 abgegeben wird. Der Abgassensor 26 mißt die Konzentration eines Bestandteils des Abgases; die Konzentration ist dabei abhängig von dem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis eines Luft-/ Kraftstoff-Gemisches, das dem Motor 10 zugeführt wird. In vielen Fällen wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas als Meßobjekt vom Sensor 26 benützt, jedoch kann auch die Konzentration einer anderen Abgaskomponente, beispielsweise CO, HC oder NO wahlweise erfaßt werden. Das Steuersignal F andert sich somit derart, daß die Abweichung des vorliegenden
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Luft-ZKraftstoff-Verhältnisses in den Verbrennungskammern des Motors 10 von einem gewünschten Verhältnis auf ein Minimum gebracht wird.
Wenn das Steuersystem für das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis vorgesehen wird, wird vorzugsweise das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis als eine der Variablen verwendet, um das Steuersignal R für die Abgasrezirkulation zu bestimmen. Als eines der Eingangssignale V für die Steuerschaltung 24 wird üblicherweise das Steuersignal F der Schaltung 28 benützt.
Zumindest zwei der oben beschriebenen Variablen, die auf die Betriebsbedingung des Motors 10 bezogen sind, sollten erfaßt und in elektrische Eingangssignale V für die Steuerschaltung 24 umgewandelt werden. Besonders vorzuziehen ist, daß die ausgewählten Variablen den Öffnungsgrad der Drosselklappe 16 angeben bzw. darauf bezogen sind. Jede der genannten Variablen kann erfaßt und in ein elektrisches Signal mittels bekannter Technik umgewandelt werden. Beispielsweise kann der Öffnungsgrad der Drosselklappe 16 durch ein nicht gezeigtes Potentiometer erfaßt werden.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Steuerschaltung 24 für die Abgasrezirkulation. Die Steuerschaltung 24 weist solchen Aufbau auf, daß sie fünf unterschiedliche Eingangssignale V^ bis Vc empfängt, die den Öffnungsgrad der Drosselklappe, die Motortemperatur, die Geschwindigkeit
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(Umdrehung pro Minute), den Zündzeitpunkt (die Zündvorverstellung) und das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis darstellen. Die Steuerschaltung hat sechs unabhängige Funktionsgeneratoren 30-1 bis 30-6. Der erste und zweite Funktionsgenerator 30-1 und 30-2 umfassen eine zueinander unterschiedliche Betriebsweise, wie dies nachstehend erläutert wird, jedoch empfangen sie das gleiche Signal V* für den Drosselöffnungsgrad. Der dritte bis sechste Funktionsgenerator 30-3 bis 30-6 empfangen die übrigen vier Eingangssignale Vp bis V1-. Die Steuerschaltung 24 weist sechs unabhängige Multiplikationsschaltungen bzw. Multiplikatoren 40-1 bis 40-6 sowie eine Additionsschaltung bzw. ein Addierglied 50 auf. Die Multiplizierglieder 40-1 bis 40-6 empfangen jeweils Ausgangssignale von den Funktionsgeneratoren 30-1 bis 30-6 und multiplizieren die empfangenen Signale jeweils mit einer Konstanten. Die relativen Werte der Konstanten für die Multiplikation in den sechs Multipliziergliedern 40-1 bis 40-6 sind entsprechend der jeweiligen und relativen Bedeutung der Variablen auf die Bestimmung des Steuersignals R vorbestimmt, wobei diese Variablen durch die Signale V^ bis Vc dargestellt sind. Das Addierglied 50 führt die Addition der Ausgangssignale der Multiplizierglieder 40-1 bis 40-6 auf, um das Steuersignal R zu erzeugen.
Der erste Funktionsgenerator 30-1 erfaßt die Geschwindigkeit der Vergrößerung oder Verkleinerung der Drosselklappenöffnung aus dem Eingangssignal V^ und erzeugt ein
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Ausgangssignal, welches die gemessene Erhöhungs- oder Abnahmerate darstellt. Dieser Funktionsgenerator 30-1 besitzt beispielsweise den in Fig. 3 näher veranschaulichten Aufbau. Das Eingangssignal V1 wird an eine aus einem Kondensator 32 und einem Widerstand 34 bestehenden Differnzierschaltung angelegt und der Ausgang dieser Differenzierschaltung wird zu einem Operationsverstärker 36 nach Addition mit einer konstanten Spannung VQ geführt. Wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe oder die Amplitude des Eingangssignals V1 T der Differenzierschaltung in der in Fig. mit T gezeigten Weise variiert, wird ein Spannungssignal am Ausgang A der Differenzierschaltung erzeugt, wie dies bei A dargestellt ist, und zwar nur, wenn sich die Amplitude des Eingangssignals V1 im Einschwingzustand befindet. Die Amplitude bzw. der Absolutwert dieses Ausgangssignals hängt von der Änderungsgeschwindigkeit der Amplitude des Signals V1 ab, d.h. von der Geschwindigkeit der Öffnungs- oder Schließbewegung der Drosselklappe 16. Entsprechend erzeugt der Operationsverstärker 36 ein Spannungssignal am Ausgang B, welches in Fig. 4 mit (B) dargestellt ist, wobei dieses Spannungssignal das Ausgangssignal des Funktionsgenerators 30-1 ist. Der Ausgang des ersten Funktionsgenerators 30-1 übt somit einen Einfluß auf die Menge des zurückgeführten Abgases aus und verkleinert die Strömungsmenge, wenn sich die Drosselklappe 16 öffnet, d.h. wenn sich der Motor in einem Beschleunigungszustand befindet, während die Abgasrückführungsmenge verringert wird, wenn die Drosselklappe 16 geschlossen wird, d.h. während des Verzögerungszustandes des Motors. 709809/0748
Der zweite Funktionsgenerator 30-1 empfängt das gleiche Eingangssignal V^ wie der erste Funktionsgenerator 30-1, erzeugt jedoch ein unterschiedlich moduliertes Ausgangssignal, um die Menge des zurückgeführten Abgases zu verringern, wenn sich der Drosselöffnungsgrad entweder in der Nähe des maximalen öffnungsgrades (der Motor 10 befindet sich in einem Betriebszustand mit hoher Ausgangsleistung) oder in der Nähe des minimalen Öffnungsgrades (der Motor befindet sich im Leerlaufzustand) befindet, während jedoch eine Erhöhung bei mittelmäßigen Drosselklappenöffnungsgraden erfolgt.
Der dritte Funktionsgenerator 30-3 empfängt ein für die Motortemperatur repräsentatives Signal Vp und erzeugt ein Ausgangssignal, welches eine Erhöhung der Menge des zurückgeführten Abgases von einer minimalen Strömungsmenge bei Motortemperaturen unterhalb eines vorbestimmten Temperaturwertes bewirkt, da die Motortemperatur ansteigt. Dieses Ausgangssignal weist eine konstante Amplitude auf, solange die Motortemperatur über einem anderen vorbestimmten Temperaturwert liegt, so daß angezeigt wird, daß der Erwärmungsprozeß des Motors 10 abgeschlossen ist.
Das Eingangssignal V, zum vierten Funktionsgenerator 30-4 ist repräsentativ für die Motordrehzahl. Obgleich das Verhältnis zwischen Motordrehzahl und einer optimalen Menge an zurückgeführtem Gas entsprechend der Charakteristik des
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Motors 10 gewählt werden sollte, nimmt das Ausgangssignal des vierten Funktionsgenerators 30-4 üblicherweise solch eine Form an, daß die Menge des rezirkulierten bzw. zurückgeführten Gases bei niedrigen Motordrehzahlen abnimmt und bei mittleren Motordrehzahlen zunimmt.
Der fünfte Funktionsgenerator 30-5 empfängt das Eingangssignal V-, das den Grad der Zündvorverstellung angibt. Im allgemeinen wird die Komponente NO mit einer erhöhten Menge erzeugt, wenn die Zündvorverstellung größer wird. Demzufolge erzeugt der fünfte Funktionsgenerator 30-5 ein Ausgangssignal, welches eine Erhöhung der Menge an zurückgeführtem Gas hervorruft, wenn die Zündvorverstellung größer wird, und umgekehrt.
Der sechste Funktionsgenerator 30-6 empfängt ein Signal Vc, welches repräsentativ ist für das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis und dieser Generator erzeugt ein Ausgangssignal, welches solche Form aufweist, daß die Menge des zurückgeführten Gases bei hohen Luft-/Kraftstoff-Verhältnissen (entspricht einer Betriebsbedingung mit magerem Gemisch) zunimmt, während die zurückgeführte Menge bei einem niedrigen Luft-/Kraftstoff-Verhältnis (entspricht dem Betrieb mit einem fetten Gemisch) abnimmt.
Die Ausgangssigriale dieser sechs Funktionsgeneratoren 30-1 bis 30-6 werden jeweils mit verschiedenen Konstanten
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multipliziert, wie dies bereits oben erläutert wurde, und zwar in den sechs Multipliziergliedern 40-1 bis 40-6 und werden dann an das Addierglied 50 angelegt. Entsprechend stellt das Ausgangssignal des Addierglieds 50, d.h. das Steuersignal R immer die Jeweilige Betriebsbedingung des Motors 10 dar.
Die Steuerschaltung 24 kann den in Fig. 5 gezeigten abgewandelten Aufbau besitzen. Bei dieser Ausführungsform haben die Funktionsgeneratoren 30-1 bis 30-6, die Multiplizierglieder 40-1 bis 40-6 und das Addierglied 50 im wesentlichen keine Änderung erfahren. Ein grundsätzlicher Unterschied gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht darin, daß die Steuerschaltung eine Multiplizierschaltung 60 enthält und daß der Ausgang des ersten Funktionsgenerators 30-1 nach Modulation in dem ersten Multiplizierglied 40-1 an die Multiplizierschaltung 60 und nicht an das Addierglied 50 angelegt wird. Der Ausgang der übrigen Funktionsgeneratoren 30-2 bis 30-6 wird jeweils in den Multipliziergliedern 40-2 bis 40-6 wie im Fall der Ausführungsform nach Fig. 2 moduliert und an das Addierglied 50 angelegt. Der Ausgang des Addierglieds 50 wird nicht direkt als Steuersignal R verwendet, sondern mit dem Ausgangssignal des ersten Multipliziergliedes 40-1 in der Multiplizierschaltung 60 multipliziert. Das Steuersignal R wird bei dieser Ausführungsform durch das Ausgangssignal der Schaltung 60 gebildet. Bei der Steuerschaltung 24 gemäß
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Fig. 5 dominiert das Ausgangssignal des ersten Funktionsgenerators 30-1, der den Einschwingzustand des Motorbetriebes (d.h. die Beschleunigungs- oder Verzögerungsrate) darstellt, bei der Erzeugung des Steuersignals R gegenüber den anderen Signalen, die auf die anderen Variablen bezogen sind. Die Steuerung der Menge an zurückgeführtem Abgas während der Beschleunigung oder Verzögerung kann im einzelnen in gewünschter Weise ausgeführt werden. Natürlich ist es möglich, das Ausgangssignal des Addierglieds 50 mit irgendeinem Ausgangssignal der übrigen Funktionsgeneratoren 30-2 bis 30-6 als mit dem Ausgangssignal des ersten Funktionsgenerators 30-6 zu multiplizieren, wenn die Bedeutung des speziellen Signals gegenüber den anderen Signalen dominiert.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform des Ventils 22 zur Strömungssteuerung, das in dem Steuersystem zur Abgasrückführung gemäß Fig. 1 angeordnet ist. Ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 72 weist eine Einlaßöffnung 74 und eine Auslaßöffnung 76 auf, die in den Seitenwänden ausgebildet sind. Wenn das Ventil 22 gemäß Fig. 6 in dem Kanal zur Abgasrückführung eingesetzt wird, wird in dem Gehäuse zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen 74 bzw. 76 ein Fluidkanal gebildet, der einen Teil des Rückführungskanals 20 darstellt; die Menge des rückgeführten Abgases wird durch die effektive Querschnittsfläche der Einlaßöffnung 74 bestimmt.
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Eine Spule 78 eines Elektromagneten ist um das Gehäuse 72 herum angeordnet und ein zylindrischer Kolben 80 des Elektromagneten wird gleitfähig in dem Gehäuse 72 aufgenommen. Ein zylindrisches Ventilglied 82 sitzt gleitfähig in dem Gehäuse 72, so daß die effektive Querschnittsfläche der Einlaßöffnung 74 entsprechend der Stellung des Ventilglieds 82 verändert wird. Ein Stab oder eine Spulspindel 84 verbindet das Ventilglied 82 mit dem Kolben 80; in dem Gehäuse 72 ist eine Druckfeder 86 angeordnet, um den Kolben vorzuspannen und somit auch das Ventilglied 82, und zwar in einer Richtung, um beispielsweise die effektive Querschnitts= fläche der Einlaßöffnung 74 zu erhöhen. Wenn das Steuersignal R an die Spule 78 angelegt wird, bewegt sich der Kolben 80 entgegen der Kraft der Feder 86, so daß die Stellung des Ventilglieds 82 durch das Verhältnis zwischen der Kraft der Feder 86 und der Amplitude des Steuersignals R bestimmt wird.
Wenn die Reibung zwischen dem Ventilglied 82 und/oder dem Kolben 80 und der Wand des Gehäuses 72 einen beachtlichen Widerstand der Bewegung des Kolbens 80 und des Ventilglieds 82 entgegensetzt, wird vorteilhafterweise ein hochfrequentes Wechselstromsignal benützt, welches ein Signal mit einem sinusförmigen Verlauf, ein Dreiecksignal oder ein Impulssignal ist und in dem Steuersignal R als Zitterkomponente verwendet wird.
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Aus vorstehender Beschreibung ergibt sich? daß alle
Variablen zur Bildung des Steuersignals für die Abgasrückführung erfindungsgemäß in elektrische Signale umgewandelt und als solche weiterverarbeitet werden. Demzufolge ist es möglich, leicht und auf verschiedene Weise mehrere
Variable zu kombinieren, um das Steuersignal für die Abgasrückführung zu erzeugen, das eine optimale Menge an zurückgeführtem Abgas an jedem Punkt im gesamten Betriebszustandsbereich des Motors 10 anzeigt. Infolgedessen kann der Motor 10 unter maximaler Ausnutzung der Abgasrückführung und mit einer minimalen Verringerung der Leistung oder des Wirkungsgrades betrieben werden, was der Abgasrückführung zuzuschreiben ist. Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Steuersystem ein schnelleres Ansprechverhalten als bekannte Steuersysteme auf und es werden darüber hinaus keine mechanischen Steuerelemente benützt, aus welchen sich bezüglich der Genauigkeit der Steuerung Schwierigkeiten bzw. Probleme ergeben, und zwar aus verschiedenen Gründen, beispielsweise wegen der Reibung oder Hysterese. Erforderlichenfalls ist
es ferner möglich, daß das erfindungsgemäße Steuersystem
eine bestimmte Verzögerung im Ansprechverhalten auf eine
Änderung der Betriebsbedingungen des Motors 10 zeigt.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1.) Steuersystem für einen Verbrennungsmotor, der eine Drosselklappe im Ansaugsystem sowie ein Abgas-Rückführungssystem zur Rückführung eines Teils des Abgases zum Motor aufweist, mit einem Rückführungskanal, welcher die Auspuffleitung mit dem Ansaugsystem verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltung (24) zur Steuerung der zurückgeführten Abgasmenge vorgesehen ist und daß diese Steuerschaltung (24) ein in dem Rückführungskanal (20) angeordnetes Ventil (22) zur Strömungssteuerung, wenigstens zwei unterschiedliche Sensoren (26) zur Erzeugung jeweils eines elektrischen Signals, welches die Größe einer auf die Betriebsbedingung des Motors (10) bezogenen Variablen darstellt, wenigstens zwei Funktionsgeneratoren (30), die jeweils zum Empfang eines der von den beiden Sensoren erzeugten elektrischen Signale angeordnet sind und jeweils ein Ausgangssignal liefern, welches einen erwünschten Öffnungsgrad des Ventils (22) auf Grund des zugeordneten elektrischen Signals anzeigen, sowie eine Schaltung (40, 50) zur Ausführung einer Rechenoperation aufweist, daß letztere Rechenschaltung derart aufgebaut und mit den beiden Funktionsgeneratoren verbunden ist,
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    so daß die Ausgangssignale der beiden Funktionsgeneratoren jeweils bezüglich der Amplitude entsprechend der jeweiligen und relativen Bedeutung der Variablen moduliert werden, um den Öffnungsgrad des Ventils (22) zur Strömungssteuerung zu steuern und daß diese Ausgangssignale in einer vorbestimmten Weise zusammengefaßt werden, um ein Steuersignal (R) zu erzeugen, und daß eine Einrichtung zur Betätigung des Ventils (22) vorgesehen ist, um den Öffnungsgrad dieses Ventils abhängig von dem Steuersignal (R) zu ändern.
    2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung wenigstens zwei Multiplizierglieder (40) sowie ein Addierglied (50) enthält, daß die beiden Multiplizierglieder mit den beiden Funktionsgeneratoren verbunden und derart aufgebaut sind, daß sie das Ausgangssignal des zugeordneten Funktionsgenerators mit einer Konstanten multiplizieren und daß das Addierglied (50) das Steuersignal (R) durch Addition aller Ausgangssignale der beiden Multiplizierglieder liefert.
    3. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung wenigstens zwei Multiplizierglieder aufweist, die jeweils an einen der beiden Funktionsgeneratoren angeschlossen sind, daß die Multipli-
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    zierglieder derart angeordnet bzw. aufgebaut sind, daß sie das Ausgangssignal des zugeordneten Funktionsgenerators mit einer Konstanten multiplizieren, daß ein Addierglied zur Erzeugung eines Ausgangssignals durch Addition aller Ausgangssignale der Multiplizierglieder unter Ausschluß eines bestimmten Ausgangssignals angeordnet ist, daß ein weiteres Multiplizierglied (60) vorgesehen ist und das Steuersignal (R) durch Multiplizieren des Ausgangssignals des Addierglieds (50) mit einem vorbestimmten Ausgangssignal (40-1) liefert, daß der Funktionsgenerator (30-1) mit demjenigen Multiplizierglied 40-1) ver-. bunden ist, welches das bestimmte Ausgangssignal abgibt, wobei dieses Ausgangssignal unter den Variablen als das bestimmte Ausgangssignal ausgewählt ist und das größte Gewicht auf die Steuerung des Öffnungsgrades des Strömungssteuerventils hat.
    4. Steuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine bestimmte Variable den Öffnungsgrad der Drosselklappe (16) darstellt, daß der dieser bestimmten Variablen zugeordnete Funktionsgenerator eine Differenzierschaltung (32, 34) zum Differenzieren des empfangenen elektrischen Eingangssignals und einen Operationsverstärker (36) enthält, wobei letzterer die invertierte Addition einer Konstanten mit dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung derart ausführt,
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    daß das Ausgangssignal dieses Funktionsgenerators anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Strömungssteuerventils verringert bzw. vergrößert wird, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe erhöht bzw. reduziert wird.
    >. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Variablen auf den Öffnungsgrad des Drosselventils bezogen sind, daß der erste (30-1) der beiden Funktionsgeneratoren derart angeordnet ist, daß er ein erstes elektrisches Signal empfängt, welches für den Öffnungsgrad des Drosselventils (22) repräsentativ ist, wobei dieser Funktionsgenerator eine Differenzierschaltung (32, 34·) enthält, um das empfangene elektrische Signal zu differenzieren, sowie einen Operationsverstärker (36), um eine inverse Addition einer Konstanten mit dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung herbeizuführen, so daß das Ausgangssignal des ersten Funktionsgenerators anzeigt, daß sich der Öffnungsgrad des Strömungssteuerventils verringert bzw. vergrößert, wenn der Öffnungsgrad des Drosselventils bzw. der Drosselklappe vergrößert bzw. verkleinert wird, daß der zweite Funktionsgenerator ebenfalls das erste elektrische Signal empfängt und derart aufgebaut ist, daß das Ausgangssignal des zweiten Funktionsgenerators anzeigt, daß der Öffnungsgrad des StrömungsSteuerventils kleiner wird, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe sich
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    entweder in der Nähe des maximalen öffnungswertes oder in der Nähe des minimalen Öffnungswertes befindet, während andererseits angezeigt wird, daß der Öffnungsgrad des StrömungsSteuerventils erhöht wird.
    6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Funktionsgenerator vorgesehen ist, der ein zweites elektrisches Signal empfängt, welches die Motortemperatur darstellt und derart konzipiert ist, daß sein Ausgangssignal anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Strömungssteuerventils erhöht wird, wenn die Motortemperatur abnimmt, bis die Motortemperatur eine vorbestimmte Temperatur erreicht, während der Öffnungsgrad im wesentlichen konstant bleibt, wenn sich die Temperatur über dem vorbestimmten Temperaturwert befindet.
    7. Steuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Funktionsgenerator vorgesehen ist, der ein drittes elektrisches Signal empfängt, welches die Motordrehzahl repräsentiert und der so aufgebaut ist, daß sein Ausgangssignal eine Anzeige dafür liefert, daß der Öffnungsgrad des StrömungsSteuerventils zunimmt bzw. abnimmt, wenn die Motordrehzahl vergleichsweise hoch bzw. vergleichsweise niedrig ist.
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    8. Steuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter Funktionsgenerator vorgesehen ist, der ein viertes elektrisches Signal empfängt, welches das Luft-/Kraftstoff-Verhaltnis des brennbaren Gemisches darstellt, das dem Motor zugeführt wird, wobei dieser fünfte Funktionsgenerator derart aufgebaut ist, daß sein Ausgangssignal anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Strömungssteuerventils zunimmt bzw. abnimmt, wenn das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis relativ hoch hzw. relativ niedrig ist.
    9. Steuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Funkenzündsystem enthält, daß wenigstens sechs Funktionsgeneratoren vorgesehen sind und der sechste Funktionsgenerator ein fünftes elektrisches Signal empfängt, welches den Grad der Zündvorverstellung anzeigt und wobei der sechste Funktionsgenerator derart aufgebaut ist, daß sein Ausgangssignal anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Strömungssteuerventils zunimmt bzw. abnimmt, wenn die Zündvorverstellung relativ groß bzw. relativ klein ist.
    10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung sechs Multiplizierglieder aufweist, die mit jeweils einem der sechs Funktionsgeneratoren verbunden und derart aufgebaut sind, daß jeweils
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    ,'J
    eine Multiplikation des Ausgangssignals des zugeordneten Funktionsgenerators mit einer Konstanten ausgeführt wird und daß ein Addierglied vorgesehen ist und das Steuersignal durch Addition aller Ausgangssignale der sechs Multiplizierglieder geliefert wird.
    1. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenschaltung' sechs Multiplizierglieder aufweist, die an jeweils einen der sechs Funktionsgeneratoren angeschlossen und derart aufgebaut sind, daß jeweils ein vom zugeordneten Funktionsgenerator erzeugtes Ausgangssignal mit einer Konstanten multipliziert wird, daß ein Addierglied vorgesehen ist, um ein Ausgangssignal durch Addition der Ausgangssignale von fünf Multipliziergliedern zu liefern, welche mit dem zweiten bis sechsten Funktionsgenerator verbunden sind, daß ein weiteres Multiplizierglied (60) zur Erzeugung des Steuersignals (R) vorgesehen ist, indem das Ausgangssignal des Addierglieds mit dem Ausgangssignal eines der sechs Multiplizierglieder multipliziert wird, wobei das betreffende Multiplizierglied mit dem ersten Funktionsgenerator verbunden ist.
    12. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Ventilbetätigung eine Elektromagnetspule (78) aufweist, an welche das Steuersignal (R)
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    >δ -
    angelegt wird, sowie einen Kolben (80) des Elektromagneten, wobei der Kolben mit dem Strömungssteuerventil (22) und einer Vorspannungseinrichtung (86) . verbunden ist, wobei die Vorspannungseinrichtung den Elektromagnetkolben in einer Richtung vorspannt, um den Öffnungsgrad des StrömungsSteuerventils auf einem vorbestimmten Wert zu halten, daß die Elektromagnet-Spiele und der Elektromagnetkolben derart angeordnet sind, daß sich der Kolben gegen die Vorspannungskraft der Feder bewegt, um dadurch den Öffnungsgrad des Strömungssteuerventils (22) entsprechend der Amplitude des Steuersignals (R) zu ändern.
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    Le e rs e i te
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