DE2635325C2

DE2635325C2 - Steuereinrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2635325C2
Application number: DE2635325A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Tokio Aono
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1975-08-05
Filing date: 1976-08-05
Publication date: 1981-12-24
Also published as: US4071003A; DE2635325A1; JPS5218531A

Description

)ie Erfindung bezieht sicn auf eine Steuereinrichtung die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der DE-OS 20 62 067 ist eine Steuereinrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art bekannt Insbesondere ist dort eine Steuerschaltung betrieben, die den Öffnungsgrad eines Regelventils in der Abgasrückführungsleitung einstellt, die von der Auspuffleitung zu dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine führt Hierfür sind zwei elektrische Schalter vorgesehen, von denen einer

ίο auf den Leerlaufbetrieb und der andere auf den anderen Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine anspricht Die Steuereinrichtung steuert hierbei die rückzufülirende Abgasmenge nur in Abhängigkeit von einer Betriebsvariablen einer Brennkraftmaschine, d. h. dem öffnungsgrad der Drosselklappe unter einem Ventil. Die vorgesehenen Schalter erfassen die Schließstellung des Ventils, was kennzeichnend für dea Leerlauf der Brennkraftmaschine ist, und zwei weitere Schalter erfassen einen weit offenen Bereich der Ventile, was kennzeichnend für einen Betrieb der B-.:nnkraftmaschine in der Nähe ihres Voüastbereäche: i.^ct. Mit einer Rückführung der Abgase, die hohe Anteile an Kohlendioxid haben, wird eine Herabsetzung der maximalen Verbrennungstemperatur in der Brennkraftmaschine erreicht, was zur Folge hat, daß die Bildung von NO_x bei der Verbrennung eines Luft/Kraftstoff-Gemisches unterdrückt wird.

Wenn nun auf dem Gebiet der Steuerungs- und Regeltechnik mehrere Variable, wie Bc.triebsvariable einer Brennkraftmaschine, erfaßt werden sollen, ist es üblich, mehrere Sensoren zur Bestimmung der Betriebsvariablen zu verwenden. Aus diesen erfaßten Betriebsvariablen können in Verbindung mit Funktionsgeneratoren entsprechende Aiisgabesignale erzeugt werden, die die rückzuführende Abgasmenge, basierend auf dem von den Sensoren ermittelten elektrischen Signal, bestimmen.

Wird diese auf dem Gebiet der Steuerungstechnik übliche Signalverarbeitung bei einer Steuereinrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine nach öer DE-OS 20 62 067 angewandt, se erhält man entsprechend den erfaßten Betriebsvariablen eine Vielzahl von Ausgabesignalen, die für die gewünschte rückzuführende Abgasrnenge bestimmend sind. Um jedoch die hieraus zu bestimmende gewünschte rückzuführende Abgasmenge einstellen zu können, müssen mehrere, jeder der Betriebsvariablen zugeordnete regelbare Ventile in der Abgasrückführungsleitung vorgesehen sein. Eine solche Auslegung einer Steuereinrichtung ist äußerst kompliziert und umständlich und ist auf Grund von wechselseitigen Beeinflussungen der regelbaren Ventile störanfällig. Zudem nimmt sie noch viel Ein^ai;raum in Anspruch.

Zur Betätigung eines Regelventils in einer Abgasrückführungsleitung i.-i es üblich, eine flexible Membran zu verwenden, die derart angeordnet ist, daß mit Hilfe eines Ventilgliedes die effektive Querschnittsfläche des Abgasrückführungrkanals abhängig von der Größe des Ansaugunterdrucks verändert wird, der an irgendeiner Stelle des Ansaugkomplexes der Brennkraftmaschine abgegriffen wird. Will man einen Bezug von Brenraraftmaschinentemperatur zur Abgasrückführung herstellen, so wird üblicherweise ein elektromagnetisches Ein-Aus-Ventil in Verbindung mit einem Temperaturfühler

h> verwendet, mit dem der Abgasrückführungskanal gesperrt werden kann, wenn die Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine unter einem vorbestimmten Temperaturwert liegt. Eine solche mechanische Ventilbetäti-

gungseinrichtiing für das Regelventil, wie die in Abhängigkeit von dem Ansaugunterdruek arbeitende Membran, ist mit einer großen Trägheit behaftet, so daß kein schnelles Ansprechen auf sich ändernde Hetriebsvariable der Brennkraftmaschine möglich ist.

Untersucht man nun den Kinfluß der Abgasrückführung auf den Wirkungsgrad und den stabilen Lauf der Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung der bei der Verbrennung in der Brennkraftmaschine anfallenden Nienge an NO₁. so stellt man fest, daß sich hierbei Abhängigkeiten von mehreren Betriebsvariablen der Brennkraftmaschine ergeben. Als Betriebsvariable kommen die Beschleunigung oder Verzögerung der Brennkraftmaschine, die Temperatur und die Drehzahl der Brennkraftmaschine, die Zündzeitpunkteinstellung und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches in Betracht. Die rückzuführende Abgasmenge wird bei üblichen Abgasrückführungseinrichtungen, wie auch bei der DROS 20 62 067, nicht unter direkter Beeinflussung durch diese Betriebsvariablen gesteuert, so daß der Betrieb der Brennkraftmaschine durch die Abgasrückführung auf unannehmbare Weise beeinflußt wird.

Von daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung füi die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß sie bei einer weitgehend konstruktiv unkomplizierten Auslegung eine äußerst betriebszuverlässige und vor allem empfindliche und schnell ansprechende Regelung in der Form gestattet, daß die Brennkraftmaschine möglichst gleichmäßig unter günstigen Leistungskennwerten betreibbar ist und die Stickstoffoxidbildung über den gesamten Bereich der möglichen Betriebszustände der Brennkraftmaschine minimal ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst.

Nach der Erfindung steht die Art und Weise im Vordergrund, mit der die Vielzahl von Ausgabesignalen der Funktionsgeneratoren möglichst zweckmäßig derart verarbeitet werden können, daß eine Wertung bzw. Wichiung der mit Hilfe von den Detektoren abgegriffenen elektrischen Signale für die Betriebsvariablen der Brennkraftmaschine erreicht wird, bevor das Regelventil angesteuert und entsprechend betätigt wird. Hierzu werden die Ausgabesignale der Funktionsgeneratoren einer Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation, die ein Multiplikationsglied und/oder ein Additionsglied od. dgl. aufweisen kann, zugeführt, wobei diese Schaltung die jeweiligen Ausgabesignale der Funktionsgeneratoren entsprechend ihrer Wichtigkeit und Bedeutung für die Regelung der rückgeführten Abgasmenge, d. h. also unter Wichtung. moduliert und nach der Modulation ein einziges Steuersignal liefert, das an das Regelventil angelegt wird. Nach der Erfindung gestattet die Steuereinrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine demnach nicht nur die Erfassung von mehreren BetriebsvaHablen einer Brennkraftmaschine, wie Öffnungsgrad der Drosselklappe. Brennkraftmaschinentemperatur, Brennkraftmaschinendrehzahl. Zündzeitpunktvorverstellung und Luft/ Kraftstoff-Verhältnis, sondern gerade durch die nach der Erfindung vorgesehene Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation werden diese Betriebsvariablen so miteinander verknüpft, daß man für das Regelventil nur ein einziges Steuersignal erhält, das den etwaigen Betriebszustand der Brennkraftmaschine insgesamt wiedergibt. Die Erfindung gestattet so auf möglichst konstruktiv einfache Weise eine Verarbeitung und Verknüpfung mehrerer ßetriebsvariablcn einer Brennkraftmaschine /u einem gemeinsamen charakteristischen Stcursignal. Da die Steuereinrichtung außer den -, Regelventil keine mechanischen Bauteile enthalt, arbeitet sie sehr verzögerungsarm und spricht daher schnell auf sich ändernde Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine an. Hierdurch wird gewährleistet, daß die rückgeführte Abgasmenge so bestimmt und

in gewählt wird, daß darunter weder die Abgabeleistung der Brennkraftmaschine leidet noch sich eine gesteigerte Stickstoffoxidbildung beim Betreiben der Brennkraftmaschine ergibt, so daß diese beiden Erscheinungen, die von an sich gegensätzlichen Kenngrößen beeinflußt

π werden, bei allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine in ein ausgewogenes Verhältnis zueinander gebracht werden. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Steuereinrichtung arbeitet daher die Brennkraftmaschine unter äußerst günstigen Bedingungen in nahezu allen Betriebszuständen, und die Brennkraftmaschine gibt relativ schadstoffarme Abgase ab, wodurch Umweltverschmutzungen weitgehend vermieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung

is ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend an Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig.l ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung für

sn die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine.

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild der in Fig.l verwendeten Steuerschaltung,

Fig. 3 eine Schaltungsauslegung eines Funktionsgenerators für die Steuerschaltung nach F i g. 2,

j5 Fig. 4 ein Signaldiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsauslegung nach F i g. 3,

Fig. 5 ein detailliertes Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Steuereinrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine und

4n F i g. 6 eine Längsschnittansicht eines Regelventils für die Steuereinrichtung nach Fig. 1.

Gemäß Fig.l ist eine Brennkraftmaschine 10 mit einer gesteuerten Kraftstoffversorgungseinrichtung 12, wie einem Vergaser oder einer Kraftstoffeinspritzein-

4i richtung, derart versehen, daß das Luft/Kraftstoff-Gemisch über ein Ansaugrohr 14 zur Brennkraftmaschine 10 gelangt. Das Ansaugrohr 14 enthält eine übliche Drosselklappe 16. Die Brennkraftmaschine 10 weist ferner eine Auspuffleitung 18 und eine Abgasriickfüh-

to rungsleitung 20 auf, die von der Auspuffleitung 18 oder einem Auspuffkrümmer (nicht dargestellt) abgezweigt und mit einem Abschnitt, z. B. stromab der Drosselklappe 16 des Ansaugrohrs 14. verbunden ist. Ein Regelventil 22. welches ein Ventilglied und eine Ventilbetätigungseinrichtung aufweist, ist zur Regulierung der volumetrischen Strömungsgeschwindigkeit der rückgeführten Abgase angeordnet, wobei durch das Regelventil 22 der effektive Querschnitt der Abgasrückführungsleitung 20 an einem Leitungsabschnitt verändert wird.

μ Die Ventilbetätigungseinrichtung für das Regelventil 22 spricht auf ein elektrisches Steuersignal an und bewegt das Ventilglied in eine entsprechende Position zwischen einer absolut geschlossenen Stellung und einer maximal geöffneten Stellung. Ferner ist eine Steueren schahung 24 vorgesehen, deren Aufbau nachstehend beschrieben wird und die ein Steuersignal R liefert, das an die Ventilbetätigungseinrichtung des Regelventils 22 angelegt wird. Das Steuersignal R ergibt sich auf Grund

einer Vielzahl elektrischer .Signale V'i. V₁ ... V_n, die jeweils eine Bctriebsvariable der Brennkraftmaschine 10 diirstellen, wie den Öffnungsgrad der Drosselklappe 16, die Brcnnkraftmaschinentcmperalur. Brcnnkraftmaschincndrch/.ahl und Zündzeitpunkt (oder die Zündzeitpiinktv(irverstellung).

Die Brennkraftmaschine 10 hat eine Steuereinrichtung' für das l-iift/Kraftsloff-Verhältnis, die einen Abgassensor 26 in der Auspuffleitung 18 und eine Steuerschaltung 28 umfaßt. Die Steuerschaltung 28 liefert ein elektrisches Steuersignal /'an die Kraftstoff versorgungseinrichtung 12. und /war abhängig von einem elektrischen Signal £. welches von dem Abgassensor 26 geliefert 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 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird. In vielen rauen wiru uie jauciMuiiKUH/lcmiäitOii im /~\ug35 öiS Meßgröße vom Abgassensur 26 erfaßt. Auch könnte die Konzentration eines anderen Abgasbestandteils, wie CO, HC oder NO₁, wahlweise erfaßt werden. Das Steuersignal F ändert sich somit derart, daß das tatsächliche L.uft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches in den Brennkammern der Brennkraftmaschine 10 von einem gewünschten Verhältniswert möglichst wenig abweicht.

Wenn eine solche Steuereinrichtung für das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis vorgesehen ist, wird zweckmäßigerweise das L.uft/Kraftstoff- Verhältnis als eine Be.liebsvariable berücksichtigt, um das Steuersignal R für die Abgasrückführung zu bestimmen. Als ein Eingabesignal V]... V_n für die Steuerschaltung 24 für die Regelung der Abgasrückführung wird üblicherweise das Steuersignal /-der Steuerschaltung 28 für die Kraftstoffversorgungseinrichtung 12 benutzt.

Wenigstens zwei der oben beschriebenen Betriebsvariablen der Brennkraftmaschine IO sollten berücksichtigt und in elektrische Eingabesignale V\ ... V_n für die Steuerschaltung 24 umgewandelt werden. Zweckmäßigerweise gibt eine der Betriebsvariablen den Öffnungsgrad der Drosselklappe 16 wieder, jede zu berücksichtigende Betriebsvariable der Brennkraftmaschine wird in Form eines Signals berücksichtigt. Der Öffnungsgrad der Drosselklappe 16 läßt sich z. B. mittels eines Potentiometers (nicht gezeigt) erfassen.

F i g. 2 zeigt eine detaillierte Schaltungsauslegung der Steuerschaltung 24 für die Abgasrückführung. Der Steuerschaltung 24 werden fünf unterschiedliche Eingabesignale Ki bis V₅ zugeführt, die den Öffnungsgrad der Drosselklappe 16. die Brennkraftmaschinentemperatur, die Drehzahl (in U/min) der Brennkraftmaschine, den Zündzeitpunkt (die Zündzeitpunktverstellung) und das Luft/Kraftstoff-Verhältnis berücksichtigen. Die Steuerschaltung 24 hat sechs unabhängige Funktionsgencratoren 30-1 bis 30-6. Der erste und zweite Funktionsgenerator 30-1 und 30-2 arbeiten unterschiedlich und haben aber das gleiche Eingabesignal V,. das den Drosselöffnungsgrad wiedergibt. Am dritten bis sechsten Funktionsgenerator 30-3 bis 30-6 liegen die übrigen vier Eingabesignale V₂ bis V₅ an. Die Steuerschaltung 24 weist sechs unabhängige Multiplikationsglieder 40-1 bis 40-6 und ein Additionsgited 50 auf. Die Multiplikationsglieder 40-1 bis 40-6 erhalten jeweils die Ausgabesignale von den Funktionsgeneratoren 30-1 bis 30-6 und multiplizieren diese jeweils mit einer Konstanten. Die Werte der Konstanten der sechs Multiplizierglieder 40-1 bis 40-6 sind entsprechend der jeweiligen und relativen Bedeutung der Betriebsvariablen auf die Bestimmung des Steuersignals R gewählt. Diese Betriebsvariablen sind durch die Eingabesignale Vi bis V-, dargestellt. Das Additionsglied 50 führt die Addition der Ausgabesignalu der Mulliplikiiiionsglieder 40-1 bis 40-6 aus. um das Steuersignal R zu erzeugen.

Der erste Funktionsgenerator 30-1 erfaßt aus dem Eingabesignal Vt die Geschwindigkeit, mit der sich der Öffnungsgrad der Drosselklappe 16 vergrößert oder verringert, und erzeugt ein Ausgabesignal, welches die gemessene Vergröücrungs- oder Verringerungsrate darstellt. Dieser Funktionsgenerator 30-1 hat beispielsweise die in F i g. 3 gezeigte Auslegung. Das Eingabesignal Vi wird an eine aus einem Kondensator 32 und einem Widerstand 34 bestehende Differenzierschaltung angelegt, und der Ausgang dieser Differenzierschaltung wird an einen Operationsverstärker 36 nach Addition mit einer konstanten Spannung V_n angelegt. Wenn der

öffriüng;grr.d der Dcrsselkiappe »der die Amplitude des Eingabesignals V_t am Eingang Γ der Differenzierschaltung in der in F i g. 4 mit (T) gezeigten Weise variiert, wird ein Spannungssignal am Ausgang A der Differenzierschaltung entsprechend der Kurve (A) in F i g. 4 erzeugt, und zwar nur. wenn sich die Amplitude des Eingabesignals Vi im Einschwingzustand befindet. Die Amplitude bzw. der Absolutwert dieses Ausgabesignals hängt von der Änderungsgeschwindigkeit der Amplitude des Signals V\ 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 F i g. 4 mit der Kurve (B) dargestellt ist. wobei dieses Spannungssignal das Ausgabesignal des Funktionsgenerators 30-1 ist. Der Ausgang des ersten Funktionsgenerators 30-1 beeinflußt somit die rückzuführende Abgasmenge und verringert die rückzuführende Abgasmenge, wenn sich die Drosselklappe 16 öffnet, d.h., wenn die Brennkraftmaschine 10 beschleunigt wird, und vergrößert die rückzuführende Abgasmenge aber, wenn die Drosselklappe 16 geschlossen wird. d. h., wenn sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine verlangsamt.

Am zweiten Funktionsgenerator 30-2 liegt das gleiche Eingabesignal V, wie am ersten Funktionsgenerator 30-1 an. Der zweite Funktionsgenerator 30-2 liefert jedoch ein unterschiedlich moduliertes Ausgabesignal, um die zurückzuführende Abgasmenge zu verringern, wenn sich der Öffnungsgrad der Drosselklappe 16 entweder in der Nähe des maximalen Öffnungsgrades (die Brennkraftmaschine 10 muß eine hohe Abgabeleistung erbringen) oder in der Nähe des minimalen Öffnungsgrades (die Brennkraftmaschine 10 wird im Leerlauf betrieben) befindet. Bei Öffnungsgraden der Drosselklappe 16 im mittleren Bereich wird die rückzuführende Abgasmenge vergrößert.

Am dritten Funktionsgenerator 30-3 liegt ein die Brennkraftmaschinentemperatur wiedergebendes Signal V₂ an. Der dritte Funktionsgenerator 30-3 erzeugt ein Ausgabesignal, welches die rückzuführende Abgasmenge von einer minimalen Menge bei Brennkraftmaschinentemperaturen unterhalb eines vorbestimmten Temperaturwertes vergrößert, wenn die Brennkraftmaschinentemperatur ansteigt. Dieses Ausgabesignal hat eine konstante Amplitude, solange die Brennkraftmaschinentemperatur über einem anderen vorbestimmten Temperaturwert Hegt, so daß hierbei erfaßt wird, wann die Brennkraftmaschine 10 Betriebstemperatur erreicht hat.

Das Eingabesignal V₃ vom vierten Funktionsgenera-

tor 30-4 gibt die Brennkraftmaschinendrehzahl wieder. Obgleich das Verhältnis von Brennkraftmaschinendrehzahl zu optimaler rückzuführender Abgasmenge entsprechend der Leisuingscharaktcristik der Brennkraftmaschine 10 gewählt werden sollte, hat das Ausgabesignal des vierten Funktionsgenerators 30-4 eine solche Form, daß die rückzu führende Abgasmenge bei niedriger BrennkraM.maschinendrehzahl kleiner und bei mittleren Brennkraftmaschinendrehzahlen größer wird. Am fünften Funktionsgenerator 30-5 liegt das Eingabesignal V₄ an, das den Grad der Zimd/.eitpunktvorverstellung angibt. Im allgemeinen wird der Bestandteil NO, in größeren Mengen erzeugt, wenn die Zündzeitpunktverstellung größer wird. Demzufolge liefert der fünfte Funktionsgenerator 30-5 ein Ausgabesignal, welches eine Vergrößerung der rüekzuführenden Abgasmenge bewirkt, wenn die Zündzeitpunktvorverstellung größer wird, und umgekehrt.

Am sechsten Funktionsgenerator 3Ö-6 iiegt ein Eingabesignal V-, an, welches das Luft/Kraftstoff-Verhältnis berücksichtigt. Der Funktionsgenerator 30-6 erzeugt ein Ausgabesignal in der Form, daß die rückzuführende Abgasmenge bei hohen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen (entspricht einer Betriebsbedingung mit magerem Gemisch) größer wird, während die rückzuführende Abgasmenge bei niedrigen Luft/Kraftstoff-Verhältnissen (entspricht dem Betrieb mit einem fetten Gemisch) kleiner wird.

Die Ausgabesignale der sechs Funktionsgencratoren 30-1 bis 30-6 werden jeweils mittels der Multiplikationsgüeder 40-1 bis 40-6 mit verschiedenen Konstanten multipliziert und anschließend an das Additionsglied 50 angelegt. Entsprechend gibt das Steuersignal R als Ausgabesignal des Additionsgliedes 50 immer die jeweilige Betriebsbedingung der Brennkraftmaschine 10 wieder.

Die Steuerschaltung 24 läßt sich entsprechend F i g. 5 abwandeln. Die Funktionsgeneratoren 30-1 bis 30-6, die Multiplikationsgüeder 40-1 bis 40-6 und das Additionsglied 50 sind hierbei unverändert beibehalten. Ein grundsätzlicher Unterschied gegenüber der Auslegung nach F i g. 2 besteht darin, dab die Steuerschaltung nach Fig.5 ein Multiplikationsglied 60 hat und daß der Ausgang des ersten Funktionsgenerators 30-1 nach der Modulation durch das erste Multiplikationsglied 40-1 an das Multiplikationsglied 60 und nicht an das Additionsglied 50 angelegt wird. Der Ausgang der übrigen Funktionsgeneratoren 30-2 bis 30-6 wird jeweils durch die Multiplikationsgüeder 40-2 bis 40-6 wie bei F i g. 2 moduliert und an das Additionsglied 50 angelegt. Der Ausgang des Additionsgliedes 50 wird nicht direkt als Steuersignal R verwendet, sondern mit dem Ausgabesignal des ersten Multiplikationsgliedes 40-1 in dem Multiplikationsglied 60 multipliziert Das Steuersignal R ist bei der Auslegung nach F i g. 5 das Ausgabesignal des Multiplikationsgliedes 60. Bei der Steuerschaltung 24 gemäß Fig.5 hat das Ausgabesignal des ersten Funktionsgenerators 30-1, der den Einschwingzustand für die Brennkraftmaschine (d. h. die Beschleunigungsoder Verzögerungsrate) wiedergibt bei der Erzeugung des Steuersignals R im Verhältnis zu den andere Betriebsvariable wiedergebenden Signalen den größten Einfluß. Die Regelung der rüekzuführenden Abgasmenge beim Beschleunigen oder Verzögern läßt sich gesondert auf gewünschte Weise vornehmen. Natürlich ist es möglich, das Ausgabesignal des Additionsgfisdes mit irgendeinem Ausgabesignal der anderen Funktionsgeneratoren 30-2 bis 30-6 zu multiplizieren, wenn dem entsprechenden Signal eine größere Bedeutung als den anderen Signalen zukommt.

In F i g. 6 ist ein Regelventil 22 für die riick/.uführendc Abgasmenge in der Abgasrückführungsicitung 20 gezeigt. Ein etwa zylindrisches Gehäuse 72 weist eine Einlaßöffnung 74 und eine Auslaßöffnung 76 auf. die in den Scitenwänden des Gehäuses 72 ausgebildet sind. Wenn das Regelventil 22 nach F i g. 6 in der Abgasrückfiihrungsleitung eingebaut ist. wird in dem Gehäuse 72 zwischen den Einlaß und Auslaßoffiuingun 74 bzw. 76 ein Durchlaßkanal gebildet, der einen Teil der Abgasrückführungsleitung 20 bildet. Die rückzuführcnde Abgasmenge ist durch die effektive Querschnittsfläche der Einlaßöffnung 74 bestimmt.

Eine Spule 78 eines Elektromagneten ist um das Gehäuse 72 angeordnet, und ein zylindrischer Tauchkolben 80 des Elektromagneten ist gleitbeweglich im Gehäuse 72 aiigeui di'ici. Cii'i zylindrisches Vcnii'g'icu 82 sitzt gleitbeweglich in dem Gehäuse 72, so daß die effektive Querschnittsfläche der Einlaßöffnung 74 entsprechend der Stellung des Ventilgliedes 82 verändert wird. Ein stabförmiges Verbindungselement 84 verbindet das Ventilglied 82 mit dem Kolben 80. In dem Gehäuse 72 ist eine Druckfeder 86 angeordnet, die den Kolben 80 und somit auch das Ventilglied 82 in eine solche Richtung beispielsweise vorbelastet, daß die effektive Querschnittsfläche der Einlaßöffnung 74 größer wird. 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 Ventilgliedes 82 durch das Verhältnis zwischen der K raft 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 der Bewegung des Kolbens 80 und des Ventilgliedes 82 einen beachtlichen Widerstand entgegensetzt, wird zweckmäßigerweise ein hochfrequentes Wechselstromsignal benutzt, welches ein Signal mit einem sinusförmigen Verlauf, ein Dreieckssignal oder ein Impulssignal ist und in dem Steuersignal R als Zitterkom;^-onente berücksichtigt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Steuereinrichtung werden alle Betriebsvariablen zur Bildung des Steuersignals R für die Regelung der rückzuff.hrenden Abgasmenge als elektrische Signale erfaßt und verarbeitet. Demzufolge ist es möglich, leicht und auf verschiedene Weise mehrere Betriebsvariable zu verknüpfen, um das Steuersignal R für die Regelung der rüekzuführenden Abgasmenge zu erzeugen. Hierdurch werden während des gesamten Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine 10 immer die günstigsten rückzuführenden Abgasmengen ermittelt. Infolgedessen wird die Brennkraftmaschine 10 unter maximaler Ausnutzung der Abgasrückführung und mit einer minimalen Verringerung seiner Leistung oder seines Wirkungsgrades betrieben, was auf die Steuereinrichtung für die Abgasrückführung zurückzuführen ist. Die Steuereinrichtung spricht ferner schneller als bekannte Steuereinrichtungen an. Auch sind keine mechanischen Steuerelemente vorgesehen, die hinsichtlich der Genauigkeit der Steuerung Schwierigkeiten mit sich bringen, die ihre Ursache beispielsweise in der Reibung oder Hysterese haben. Gegebenenfalls läßt sich der Steuereinrichtung eL'fc bestimmte Verzögerung im Ansprechverhalten auf Betriebsvariable der Brennkraftmaschine 10 zuweisen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für die Abgasrückführung bei einer Brennkraftmaschine mit einem Ansaugrohr, in dem eine Drosselklappe vorgesehen ist und das mit einer Auspuffleitung über eine Abgasrückführungsleitung verbunden ist, in der ein Regelventil vorgesehen ist, dessen Öffnungsgrad in Abhängigkeit von dem Ausgang einer Steuerschaltung eingestellt wird, die eine Vielzahl von Detektoren, die jeweils eine Vielzahl von elektrischen Signalen entsprechend einer Vielzahl von Betriebsvariablen der Brennkraftmaschine in ihrem jeweiligen Betriebszustand liefern, und eine Vielzahl von Funktionsgeneratoren umfaßt, die jeweils eine Vielzahl von Ausgabesignalen in Abhängigkeit von der Vielzahl von elektrischen Signalen liefern, wobei jedes Ausgabesigna! für eine gewünschte rückzuführende Abgasminge basierend auf dem zugeordneten elektrischen Signal bestimmend ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (24) eine Schaltung (40-1 bis 40-6,50:40-1 bis 40-6,50,60) zur Ausführung einer Rechenoperation enthält, die mit der Vielzahl von Funktionsgeneratoren (30-1 bis 30-6) verbunden ist, die Vielzahl von Ausgabesignalen derselben jeweils in Abhängigkeit von der jeweiligen relativen Bedeutung auf die Regelung der rückgeführten Abgasmenge moduliert und die Vielzahl von modulierten Ausgabesignalen zu einem Steuersignal {Ty vereint

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation wenigstens zwei Multiplikationsglieder (40-1, 40-2 ...) und eh Additionsglied (50) aufweist, daß die beiden Multiplikationsglieder (40-1,40-2...) mit den beiden Funktionsgeneratoren (30-1, 30-2 ...) derart verbunden sind, daß das Ausgabesignal des jeweiligen Funktionsgenerators (30-1, 30-2 ...) mit einer Konstanten multipliziert wird und daß das Additionsgited (50) das Steuersignal (R) nach Addition aller Ausgabesignale der Multiplikationsglieder (40-1,40-2...) liefert.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation wenigstens zwei Multiplikationsglieder (40-1, 40-2 ...) aufweist, die jeweils mit einem der beiden Funktionsgeneratoren (30-1, 30-2...) verbunden sind, daß die Multiplikationsglieder (40-1, 40-2 ...) derart verbunden sind, daß das Ausgabesignal des jeweiligen Funktionsgenerators (30-1, 30-2 ...) mit einer Konstanten multipliziert wird, daß ein Additionsglied (50) zur Erzeugung eines Ausgabesignals durch Addition aller Ausgabesignale der Multiplikationsglieder (40-1, 40-2 ...) untei Ausschluß eines bestimmten Ausgabesignals angeordnet ist, daß ein weiteres Multiplikationsglied (60) vorgesehen ist, das das Steuersignal (R) durch Multiplizieren des Ausgabesignals des Additionsgliedes (50) mit einem vorbestimmten Ausgabesignal (von 40-1) liefert, daß der Funktionsgenerator (30-1) mit demjenigen Multiplikationsglied (40-1) verbunden ist, welches das bestimmte Ausgabesignal abgibt, das von allen Betriebsvariablen den größten Einfluß auf den Öffnungsgrad des Regelventils (22) hat μ (F ig. 5).

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine bestimmte Betriebsvariable der Öffnungsgrad der Drosselklappe (16) ist, daß der zugeordnete Funktionsgenerator (30-1) eine Differenzierschaltung (32, 34) zum Differenzieren des empfangenen elektrischen Eingabesignals und einen Operationsverstärker (36) aufweist, wobei letzterer die invertierte Addition einer Konstanten mit dem Ausgabesignal der Differenzierschaltung (32, 34) derart ausführt, daß das Ausgabesignal des Funktionsgenerators (30-1) angibt, daß der Öffnungsgrad des Regelventils (22) verringert bzw. vergrößert wird, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe (16) größer bzw. kleiner wird (F i g. 3).

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsvariablen auf den öffnungsgrad der Drosselklappe (16) bezogen sind, daß der erste (30-1) der beiden Funktionsgeneratoren (30-1, 30-2 ...) derart angeordnet ist, daß er ein erstes elektrisches Signal (Vi) erhält, welches für den öffnungsgrad der Drosselklappe (16) maßgebend ist, wobei der Funktionsgenerator (30-1) eine Differenzierschaltung (32, 34), um das empfangene elektrische Signal (V\) zu differenzieren, und einen Operationsverstärker (36) aufweist, um eine inverse Addition einer Konstanten mit dem Ausgabesignal der Differenzierschaltung (32, 34) derart auszuführen, daß das Ausgabesignal des ersten Funktionsgenerators (30-1) angibt, daß sich der öffnungsgrad des Regelventils (22) verringert bzw. vergrößert, wenn der öffnungsgrad der Drosselklappe (16) größer bzw. kleiner wird, daß der zweite Funktionsgenerator (30-2) ebenfalls das erste elektrische Signal (V_t) erhält und derart geschaltet ist, daß das Ausgabesignal des zweiten Funktionsgenerators (30-2) angibt, daß der Öffnungsgrad des Regelventils (22) kleiner wird, wenn der Öffnungsgrad der Drosselklappe (16) sich entweder in der Nähe des maximalen Öffnungsgrades oder in der Nähe des minimalen Öffnungsgrades befindet, während andererseits angegeben wird, daß de-· öffnungsgrad des Regelventils (22) größer wird.

6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Funktionsgenerator (30-3) vorgesehen ist, der ein zweites elektrisches Signal (V₂) erhält, welches die Brennkraftmaschinentemperatur darstellt und derart beschaffen ist, daß sein Ausgabesignal anzeigt, daß der Öffnungsgrad des Regelventils (22) größer wird, wenn die Brennkraftmaschinentemperatur abnimmt, bis die Brennkraftmaschinentemperatur eine vorbestimmte Temperatur erreicht, während der öffnungsgrad im wesentlichen konstant bleibt, wenn die Temperatur über dem vorbestimmten Temperaturwert liegt.

7. Steuereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein vierter Funktionsgenerator (30-4) vorgesehen ist, der ein drittes elektrisches Signal (V₃) enthält, welches die Brennkraftmaschinendrehzahl darstellt und der so beschaffen ist, daß sein Ausgabesignal angibt, daß der Öffnungsgrad des Regelventils (22) zunimmt bzw. abnimmt, wenn die Brennkraftmaschinendrehzahl vergleichsweise hoch bzw. vergleichsweise niedrig ist.

8. Steuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter Funktionsgenerator (30-5) vorgesehen ist, der ein viertes elektrisches Signal (V₄) enthält, welches das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Gemisches darstellt, das dem Motor zugeführt wird, wobei dieser fünfte Funktionsgenerator (30-5) derart beschaffen ist, daß sein Auseabe-

signal anzeigt, daß der Öffrmngsgrad des Regelventils (22) zunimmt bzw. abnimmt, wenn das Luft/ Kraftstoff-Verhältnis relativ hoch bzw. relativ niedrig ist.

9. Steuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein sechster Funktionsgenerator (30-6) vorgesehen ist, der ein fünftes elektrisches Signal (Vs) erhält, welches den Grad der Zündzeitpunkfvorverstellung angibt, und der derart beschaffen ist, daß sein Ausgabesignal angibt, daß der Öffnungsgrad des Regelventils (22) zunimmt bzw. abnimmt, wenn die Zündzeitpunktvorverstellung relativ groß bzw. relativ klein ist

10. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation sechs Multiplikationsglieder (40-1 bis 40-6) aufweist die mit jeweils einem der sechs Funktionsgeneratoren (30-1 bis 30-6) verbunden und derart beschaffen sind, daß jeweils das Ausgabesignal des zugeordneten Funktionsgenerators (30-J bis 30-6) mit einer Konstanten multipliziert wird, und daß ein Additionsglied (50) vorgesehen ist, das das Steuersignal (R) durch Addition aller Ausgabesignale der sechs Multiplikationsglieder (40-1 bis 40-6) ermittelt (F i g. 2).

11. Steuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zur Ausführung einer Rechenoperation sechs Multiplikationsglieder (40-1 bis 40-6) aufweist, die mit jeweils einem der sechs Funktionsgeneratoren (30-1 bis 30-6) verbunden und derart beschaffen sind, daß jeweils ein vom zugeordneten Funktionsgenerator (30-1 bis 30-6) erzeugtes Ausgabesignal mit einer Konstanten multipliziert wird, daß ein Additionsglied (50) vorgesehen ist, das ein Ausgabesignal durch Addition der Ausgabesignale von fünf Multiplikationsgliedern (40-2 bis 40-6) liefert, welche mit dem zweiten bis sechsten Funktionsgenerator (30-2 bis 30-6) verbunden sind, und daß ein weiteres MultiplikatLnsglied (60) vorgesehen ist, das das Steuersignal (^derart bildet, daß das Ausgabesignal des Additionsgliedes (50) mit dem Ausgabesignal eines (40-1) der sechs Multiplikationsglieder multipliziert wird, wobei das eine Multiplikationsglied (40-1) mit dem ersten Funktionsgenerator (30-1) verbunden ist (F i g. 5).

12. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilbetätigungseinrichtung für das Regelventil (22) eine Elektromagnetspule (78) aufweist, an weiche das Steuersignal (R) angelegt wird, sowie einen Kolben (80), der mit dem Regelventil (22) und einer Vorbelastungseinrichtung (86) verbunden ist, die den Kolben (80) in eine solche Richtung vorbelastet, daß der Öffnungsgrad des Regelventils auf einem vorbestimmten Wert bleibt, und daß die Elektromagnetspule (70) und der Kolben (80) derart angeordnet sind, daß sich der Kolben (80) entgegen der Vorbelastungskraft der von einer Feder (86) gebildeten Vorbelastungseinrichtung bewegt, um den Öffnungsgrad des Regelventils (22) in Abhängigkeit von der Amplitude des Steuersignals (R)zü verändern.