DE2754316C2 - Vorrichtung zur Regelung der Gemischbildung in einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Vorrichtung zur Regelung der Gemischbildung in einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Verhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, und die ausgezogene Kurve R gibt
die Zusatzkraftstoffmenge wieder, die dem Ansaugsystem tatsächlich zugeführt wird. Der Punkt Λ bezeichnet den Zeitpunkt, zu dem der Sauerstoffühler das
»fette« Signal liefert, und der Punkt B bezeichnet den Zeitpunkt, zu dem der Sauerstoffühler das »magere«
Signal liefert. Aus Fig. 5 ist erkennbar, daß die Zeitverzögerung f* bis zur Erzeugung des »mageren«
Signals größer als die Zeitverzögerung t, bis zur Erzeugung des »fetten« Signals ist. Da die Menge des in
die Ansaugleitung tatsächlich eingespeisten Zusatzkraftstoffs geringer als die benötigte Zusatzkraftstoffmenge ist. um den Mittelwert des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen, liegt daher der
tatsächliche Mittelwert des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses, d. h. auf der mageren Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Wenn daher
mit der bekannten elektronischen Regelungsvorrichtung der Gemischbildung gearbeitet wird, tritt die
Schwierigkeit auf, daß eine optimale Abgasreinigung nicht erreicht werden kann.
Dieses Problem könnte abgeschwächt werden, wenn
— wie dies aus Fig. 5 ersichtlich ist — die Regelungs-Linearitäten unterschiedlich gestaltet werden. Um dies zu erzielen, müßten entweder zwei
getrennte Dosiereinrichtungen für Zusatzluft und Zusatzkraftstoff vorgesehen werden, wie dies in der
DEOS 23 57 410 gezeigt ist. oder es muß für den Fall. daß nur eine Dosiereinrichtung für Zusatzkraftstoff
oder Zusatzluft vorgesehen ist. eine zusätzliche Einrichtung geschaffen werden, durch die die Regelungslinearität in Abhängigkeit vorn Luft-Kraftstoff-Verhältnis variiert wird. Diese Maßnahmen sind jedoch
mit weiterem vorrichtungstechnischen Mehraufwand und damit mit größeren Produktionskosten verbunden,
wodurch die praktische Verwendbarkeit derartiger Regelungsvorrichtungen beträchtlich eingeschränkt
wird.
Aus der JP-OS 51-1 49 421 ist eine weitere elektronische Steuereinrichtung bekannt, mittels der die dem
Ansaugsystem eingespeiste Zusatzkraftstoffmenge schlagartig um einen gewissen Betrag erhöht bzw.
verringert wird, wenn ein Signal eines Sauerstoffühlers vom »fetten« Signal zum »mageren« Signal oder
umgekehrt wechselt, wodurch die Ansprechcharakteristik der Steuerung günstiger wird. Durch diese
Einrichtung wird das Regelungssystem jedoch weiter verkompliziert, so daß auch für diesen Fall der oben
angesprochene Nachteil zugrifft.
Zusammenfassend läßt sich somit feststellen, daß elektronische Steuerungs-Systeme generell den Nachteil besitzen, daß sie bei einfachen Aufbau der
Steuerschaltung eine nachteilige Regeiungs-Charakteristik besitzen, die durch ihre Linearität die Zufuhr von
Luft bzw. Brennstoff nur mit relativ großer Abweichung von der stöchiometrischen A-Betriebslinie ermöglicht
Andererseits haben elektronische Steuerungen, die eine exakte Gemischbildung regeln, d. h- eine Dosierung mit
geringer Abweichung von der stöchiometrischen A-Betriebsiinie gewährleisten, einen komplizierten Aufbau und sind deshalb teuer und wartungsabhängig.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Regelungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 zu schaffen, die bei einfachem Aufbau eine exakte Einregelung des Luft/Kraftstoffverhältnisses gemäß einer vorgegebenen Gemisch-Be
triebslinie ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
; Erfindungsgemäß wird das elektrische Kippsignal des
A-Fühlers in ein mechanisches Analogsignal der Dosiermembran mit erwünschter Sättigungscharakteristik, d. h. mit einem schnellen Ansprechverhalten zu
Beginn der Dosierung und mit darauffolgender asymp-
ίο totischer Dosierungscharakteristik, umgewandelt. Damit läßt sich bei einfachem Aufbau der Vorrichtung eine
Regelungscharakteristik erzielen, die dem Ansprechverhalten des Α-Fühlers im Abgassystem voll gerecht wird.
Das Verhalten des Dosiersystems kann zudem — da es
υ vom Ausgangsunterdruck angesteuert ist — ohne
Zusatzeinrichtungen dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepaßt werden, so daß im
gesamten Betriebsspektrum des Motors eine Dosierung des Kraftstoffs bzw. des Sauerstoffs in einem sehr engen
>o Steuerbereich um die stöchiometrische A-Betriebsiinie
möglich ist. Das Dosiersystem ist kompakt aufgebaut und bedarf im Betrieb keinerlei Wartung, da im
wesentlichen unkomplizierte mechanische Elemente verwendet werden.
2% Aus der DE-OS 20 10 793 ist eine Vorrichtung zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bekannt, bei
der ebenfalls eine elektronische Steuereinrichtung zur Anwendung kommt, die in Abhängigkeit eines Signals
eines ir» der Abgasleitung integrierten Α-Fühlers jeweils
ίο ein Drosselventil für Zusatzluft und Zusatzkraftstoff
ansteuert. Beim Beschleunigen des Motors wird kurzeitig die zusätzlich zugefuhrte Kraftstoffmenge
sehr schnell angehoben. Im normalen Betrieb, d. h. wenn
keine schnellen Lastwechsel der Brennkraftmaschine
ji durchgeführt werden, ist auch diese Regelungseinrichtung mit der aus der DE-OS 23 57 410 bekannten
Einrichtung vergleichbar, so daß diese Druckschrift keine Anregung zum erfindungsgemäßen Schritt geben
kann.
Aus der DE-OS 24 21 608 ist ein weiteres elektronisches Kraftstoff regelsystem bekannt, das in Abhängigkeit von mehreren Meßsignalen in einer aus der DE-OS
23 57 410 bekannten Weise das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beeinflußt. Die aus der DE-OS 24 21 608 bekannte
Regelungseinrichtung geht bezüglich der Regelungscharakteristik nicht über die Lehre der DE-OS 23 57 410
hinaus, so daß auch diese Druckschrift den Anmeldungsgegenstand nicht nahelegt.
Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 eine Gesamtansicht einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Regelvorrichtung.
F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung, teilweise im
Fig.3 eine vergrößerte Darstellung, teilweise im
Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Regelvorrichtung,
rungsform der Vorrichtung zur Einspeisung von Zusatzkraftstoff gemäß F i g. 3,
Fig.5 ein Diagramm, das den Verlauf der in das
Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine eingespeisten Zusatzkraftstoffmenge für eine herkömmliche Regel
vorrichtung zeigt,
F i g. 6 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der
in das Ansaugsystem eingespeisten Zusatzkraftstoffmenge für die erfindungsgemäße Regelvorrichtung
zeigt,
F i g. 7 ein Diagramm, das den zeichlichen Verlauf des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses wiedergibt,
Fig. 8 eine weitere Gesamtansicht einer Brennkraftmaschine
mit emer weiteren Ausführungsform der Regelvorrichtung und
Fig.9 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung der Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Zusatzkraft,
offen der Regelvorrichtung gemäß F i g. 8.
Die in Fig. I dargestellte Brennkraftmaschine umfaßt einen Motorblock 1, einen Ansaugkrümmer 2, einen
Vergaser 3 für verflüssigtes Erdgas, das im folgenden als LPG bezeichnet wird, einen Luftfilter 4, einen sog.
Liquified Petroleum Gas (Flüssiggas)-Regler, kurz LPG-Regler S genannt, einen LPG-Tank 6, einen
Auspuffkrümmer bzw. Abgassammler 7, ein Auspuffrohr 8, einen katalytischen Dreifachwandler 9, einen
Sauerstoffühlcr 10. eine Steuervorrichtung 11 zur Steuerung der Einspeisung zusätzlichen Kraftstoffs, ein
13 zur Ansteuerung des Magnetventils 12 entsprechend dem Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 10. In F i g. 2
sind Teile der in F i g. I dargestellten Regelvorrichtung für das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis vergrößert
und teilweise im Schnitt dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, befindet sich im Vergaser 3 eine Drosselklappe 14. In
den Vergaser 3 münden an einer Stelle stromauf der Drosselklappe 14 eine Hauptaustrittsöffnung 15 für
Kraftstoff sowie eine Zusatzaustrittsöffnung 16 für Kraftstoff. Die Hauptaustrittsöffnung 15 ist über eine
Kraftstoffleitung 17 mit dem LPG-Regler 5 verbunden, der ■.) eingestellt ist. daß im Vergaser 3 aus dem durch
die Hauptaustrittsöffnung 15 austretenden Kraftstoff und Luft ständig ein mageres Luft-Kraftstoff-Gemisch
aufbereitet wird.
Die Steuervorrichtung 11 zur Steuerung der Einspeisung
von Zusatzkraftstoff weist in ihrem Gehäuse 18 zwei Membranen, eine Regelmembran 19 und eine
Dosiermembran 20 auf. die das Innere des Gehäuses 18 in eine Unterdruckkammer 21, eine atmosphärische
Kammer 22 sowie eine LPG-Kammer 23 unterteilen. Auf die Membran 19 wirkt ständig die Druckkraft einer
Druckfeder 24 nach rechts (in F i g. 2). Auf die Membran 20 wirkt ständig die Druckkraft einer Druckfeder 25
nach links (in F i g. 2). Im Gehäuse 18 ist gegenüber der Membran 20 eine divergierende Düse 26 ausgebildet,
die sich in Richtung zur Membran 20 allmählich erweitert. Der freie Strömungsquerschnitt der divergierenden
Düse 26 wird mittels eines Ventilkopfes 28 gesteuert, der über einen Schaft 27 mit der Membran 20
verbunden isL Die LPG-Kammer 23 ist einerseits über eine Kraftstoffleitung 29 mit dem LPG-Regler 5 und
andererseits über die divergierende Düse 26 und eine Kraftstoffleitung 30 mit der Zusatzaustrittsöffnung 16
verbunden. In der Unterdruckkammer 21 ist eine Pendelklappe 32 angeordnet, die am Gehäuse 18 mittels
eines Schwenklagers 31 schwenkbar gelagert ist und deren unterer Abschnitt gelenkig mit dem Ende einer
Stange 33 verbunden ist, die an der Membran 19 befestigt ist Zwischen dem unteren Ende der Pendelklappe
32 und dem Gehäuse 18 ist ferner eine Zugfeder 34 zur Einstellung der Vorbelastung der Pendelklappe
32 angeordnet Am oberen Ende des Gehäuses 18 münden in dessen Inneres ein Unterdruckanschluß bzw.
eine Unterdruckdüse 35 sowie ein Luftanschluß bzw. eine Luftdüse 36, wobei die Unterdruckdüse 35 und die
Luftdüse 36 einander zugewandt sind. Das obere Ende der Pendelklappe 32 ist zwischen der Unterdruckdüse
35 und der Luftdüse 36 angeordnet, so daß die Pendelklappe 32, die Unterdruckdüse 35 und die
Luftdüse 36 einen Pendelventilmechanismus bilden.
Die Luftdüse 36 ist über einen Luftfilter 37 mit der
j Atmosphäre verbunden, und die Unterdruckdüse 35 ist über eine Unterdruckleitung 38, das Magnetventil 12
sowie eine Unterdruckleitung 39 mit dem Inneren des Ansaugkrümmers 2 verbunden, der als Unterdruckquelle
der Brennkraftmaschine dient.
ίο Das Magnetventil 12 weist in seinem Gehäuse eine
Magnetspule 40, einen bewegbaren Tauchkern 41, eine Ventilkammer 42 sowie einen Ventilkopf 43 auf, der mit
dem bewegbaren Tauchkern 41 verbunden ist. Aufgrund der Federkraft einer Druckfeder 44 hält der Ventilkopf
r> 43 normalerweise einen Unterdruckauslaß 45 geschlossen. Die Ventilkammer 42 steht über die Unterdruckleitung
39 ständig in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer 2.
Die elektronische Steuerschaltung 13 umfaßt einen
... ynj.njaj/.kc.r ac. ijr>;i »!.icü Verstärker 47, der sn den
Ausgang des Vergleichers 46 angeschlossen ist. Der Ausgang des Verstärkers 47 ist über eine Leitung 48 mil
der Magnetspule 40 verbunden. Der eine Eingang A des Vergleichers 46 ist an den Sauerstoffühler 10 ange-
r> schlossen, wogegen der andere Eingang B des
Vergleichers 46 an eine Bezugsspannungsquelle 49 angeschlossen ist. Der Sauerstoffühler 10 liefert eine
Ausgangsspannung von ungefähr 0,9 V. wenn das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis kleiner als das stöchiometrische
Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. d.h. wenn das Gemisch fetter als ein stöchiometrisches Gemisch
ist. wogegen der Sauerstoffühler 10 eine Ausgangsspannung von ungefähr 0,1 V liefert, wenn das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
größer als das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. d.h. wenn das Gemisch
magerer als das stöchiometrische Gemisch ist. Der Vergleicher 46 liefert die relativ höhere Ausgangsspannung,
wenn der Sauerstoffühler 10 die Ausgangsspannung von ungefähr 0,1 V liefert, wogegen der Vergleieher
46 die relativ niedrigere Ausgangsspannung liefert, wenn der Sauerstoffühlcr 10 die Ausgangsspannung von
ungefähr 0,9 V liefert. Wenn der Vergleicher 46 die relativ höhere Ausgangsspannung liefert, wird die
Magnetspule 40 erregt. Da somit die Magnetspule 40 erregt wird und ist, wenn das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
einem mageren Gemisch entspricht, öffnet demzufolge der Ventiikopf 43 den Unterdruckauslaß 45,
was wiederum zur Folge hat, daß die Unterdruckdüse 35 mit dem Inneren des Ansaugkrümmers 2 verbunden ist.
so Im folgenden wird die Funktionsweise der Steuervorrichtung
11 für die Einspeisung von Zusatzkraftstoff unter Bezugnahme auf die F i g. 2 und 6 erläutert. In
P i g. 6 ist auf der Ordinate der Unterdruck Z in der Unterdruckkammer 21 aufgetragen, während auf der
Abszisse die Zeit Taufgetragen ist
Bei der in F i g. 2 dargestellten Steuervorrichtung 11
wird die Stellung der Dosiermembran 20 und somit die Stellung des Ventilkopfes 28 von der Stärke des
Unterdrucks in der Unterdruckkammer 21 bestimmt Da der Ventiikopf 28 nach rechts in F i g. 2 bewegt wird,
wenn der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 zunimmt nimmt der freie Strömungsquerschnitt der
divergierenden Düse 26, der von der konischen Innenwand der divergierenden Düse 26 und dem
Ventilkopf 28 begrenzt wird, allmählich zu, wenn der
Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 ansteigt Dies wiederum hat zur Folge, daß die Menge zusätzlich
zugeführtes Kraftstoffs, der aus der LPG-Kammer 23
über die divergierende Düse 26 zur Zusatzaustrittsöffnung
16 strömt, zunimmt, wenn der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 ansteigt. Die Stärke des
Unterdrucks in der Unterdruckkammer 21 hängt in folgender Weise vom Betriebszustand des Magnetventils
12 ab. Es sei angenommen, daß längere Zeit vergangen ist, während der die Magnetspule 40 entregt
war, so daß der Unterdruckauslaß 45 vom Ventilkopf 43 aufgrund der Kraft der Druckfeder 44 verschlossen war
und der Druck in der Unterdruckkammer 21 gleich dem atmosphärischen Druck war und ist. Dieser Zustand ist
durch den Punkt Ein Fig. 6 dargestellt. Wenn dann die
Magnetspule erregt wird, so daß die Unterdruckdüse 35 in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer 2 gebracht
wird, wird die Luft aus der Unterdruckkammer 21 in den Ansaugkrümmer 2 gesaugt, was zur Folge hat, daß mit
zunehmender Zeit der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 ansteigt, wie dies durch die ausgezogene
Kurve K in Fig. 6 gezeigt ist. Da die Membran 19 von der Kraft der Druckfeder 24 nach rechts in Fig. 2
gedruckt wird, wird zu Beginn des Anstiegs des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 21 von der
Pendelklappe 32 die Luftdüse 36 geschlossen und gleichzeitig die Unterdruckdüse 35 offen gehalten.
Da die Luft aus der Unierdruckkammer 21 über die Unterdruckkdüse 35 schnell in den Ansaugkrümmer 2
gesaugt wird, hat dies wiederum zur Folge, daß der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 schnell
ansteigt. Wenn dann der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 auf einen gewissen Wert angestiegen ist,
beginnt die Membran 19, sich entgegen der Kraft der Druckfeder 24 nach links in Fig. 2 zu bewegen. Dies
wiederum hat zur Folge, daß die Pendelklappe 32 allmählich die Luftdüse 36 öffnet und gleichzeitig
allmählich die Unterdruckdüse 35 zunehmend schließt. Da somit die Menge der in die Unterdruckkammer 21
über die Luftdüse 36 einströmenden Luft allmählich zunimmt und gleichzeitig die Menge der durch die
Unterdruckdüse 35 aus der Unterdruckkammer 21 abströmenden Luft allmählich abnimmt, nimmt die
Geschwindigkeit, mit der der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 steigt, allmählich ab. Wenn
schließlich die Menge Her in die Unterdruckkammer 21 einströmenden Luft gleich der Menge der aus der
Unterdruckkammer 21 ausströmenden Luft wird, konvergiert der Unterdruck in der Unterdruckkammer
21 gegen einen konstanten Wert, der durch die Gerade Min F i g. 6 dargestellt ist. Dementsprechend ändert
sich der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 entsprechend der ausgezogenen Kurve K in F i g. 6. Der
genannte konstante Wert M wird durch die Federkonstante der Druckfeder 24 und die Oberfläche der
Membran 19 bestimmt. Ferner liegt der konstante Unterdruckwert M unabhängig von der Höhe des
Unterdrucks im Ansaugkrümmer 2 bei einem bestimmten Wert, sofern der Unterdruck im Ansaugkrümmer
größer als der bestimmte Wert ist. Der konstante Unterdruckwert M kann auf einen beliebigen Wert
innerhalb des Bereichs von 50 bis 80 mm Hg festgelegt werden. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
der konstante Unterdruckwert M auf 50 mm Hg eingestellt Mit anderen Worten heißt dies, daß die
Federkonstante der Druckfeder 24 so festgelegt ist, daß
dann, wenn der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 gleich 50 mm Hg wird, die Menge der in die
Unterdruckkammer 21 einströmenden Luft glehh der Menge der aus der Unterdruckkammer 21 ausströmenden
Luft wird
Als nächstes sei angenommen, daß längere Zeit vergangen ist, während der die Magnetspule 40 erregt
war, so daß d,·: Unterdruck in der Unterdruckkammer
21 gleich dem konstanten Unterdruckwert Mist. Wenn
dann die Magnetspule 40 entregt wird, so daß der Unterdruckauslaß 45 vom Ventilkopf 43 geschlossen
wird, wird durch die Luftdüse 36 Luft in die Unterdruckkammer 21 eingesaugt, was zur Folge hat,
daß der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21
ίο abnimmt. Während der Anfangsphase der Abnahme des
Unterdrucks in der Unterdruckkammer 21 wird eine große Menge Luft über die Luftdüse 36 in die
Unterdruckkammer 21 eingesaugt, da die Pendelklappe 32 die Luftdüse 36 vollständig offen läßt, so daß der
Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 schnell abnimmt. Während der Abnahme des Unterdrucks in
der Unterdruckkammer 21 schließt die Pendelklappe 32 allmählich die Luftdüse 36. Dies wiederum hat zur Folge,
daß die Menge der in die Unterdruckkammer 21 eingesaugten Luft allmählich abnimmt, so daß die
Geschwindigkeit, mit der der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 abnimmt, allmählich verringert
wird. Der Verlauf des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 21 entspricht daher der gestrichelten Kurve L
in F i g. 6.
Die Steuervorrichtung 11 für die Einspeisung von Zusatzkraftstoff ist so konstruiert, daß die Menge des
über die divergierende Düse 26 in den Vergaser 3 eingespeisten Kraftstoffs ungefähr proportional zur
Höhe des Unterdrucks in der Unterdruckkammer 21 zunimmt, so daß die Kurven K und L in F i g. 6 auch den
Verlauf der dem Vergaser 3 zugeführten Zusatzkraftstoffmenge Q wiedergegeben. Bei der in F i g. 2
dargestellten Ausführungsform ist der Vergaser 3 so eingestellt, daß dann, wenn die Zusatzkraftstoffmenge Q
mit einem dem Punkt Hin F i g. 6 entsprechenden Wert
dem Vergaser 3 zugeführt wird, d. h. wenn der Unterdruck Z in der Unterdruckkammer 21 einen der
Geraden C in F i g. 6 entsprechenden Wert hat, das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen
Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist. Wie Fig.6 zeigt, beträgt der durch die Gerade G gegebene Wert
des Unterdrucks Z weniger als die Hälfte des konstanten Unterdruckwertes M.
Da bei laufender Brennkraftmaschine das Magnetventil 12 in äußerst kurzen Zeitabständen öffnet und
schließt, erreicht der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 weder den konstanten Unterdruckwert M
noch den atmosphärischen Druck. Dies heißt mit
so anderen Worten, daß dann, wenn der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 sinkt und gleich dem der
gestrichelten Geraden D in Fig. 6 entsprechenden Wert wird, die Erhöhung der Menge des dem Vergaser
zugeführten Zusatzkraftstoffs beginnt, und daß andererseits dann, wenn der Unterdruck in der Unterdruckkammer
21 ansteigt und gleich dem der gestrichelten Geraden F entsprechenden Wert wird, die Erhöhung
der Zusatzkraftstoffmenge beendet und gleichzeitig die Verringerung der Menge des zugeführten Zusatzkraft-Stoffs
begonnen wird. Aus F i g. 6 ist erkennbar, daß die Zeitdauer te, die zur Erhöhung der Zusatzkraftstoffmenge
um einen Betrag h (siehe Fig.6) erforderlich ist,
geringer ist als die Zeitdauer ta die zur Verringerung
der Zusatzkraftstoffmenge um den Betrag h benötigt wird.
F i g. 7 zeigt den Verlauf des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhäiinisses
bei Steuerung des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
durch die beschriebene Gemisch-Re-
gfe. In Fig. 7 gibt die Abszisse t die Zeit
wieder, und auf der Ordinate ist die Zusatzkraftstoffmenge Q aufgetragen, die proportional zum Reziprokwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist. In Fig. 7
bezeichnet H' diejenige Zusatzkraftstoffmenge, die erforderlich ist, um das Gesamt-Luft-Kraft'toff-Verhältnis
gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen. Obwohl der Wert H' der
Zusatzkraftstoffmenge sich aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur und des Umgebungsdrucks
ändert und etwas vom Einstellwert H in Fig.6 unterscheidet, kann angenommen werden, daß der Wert
//'ungefähr gleich dem Einstellwert H ist. In F i g. 7 gibt
die ausgezogene Kurve die Zusatzkraftstoffmenge bzw. das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des im Vergaser 3
gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemischs wieder, und die gestrichelte Kurve gibt das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
wieder, wie es vom Sauerstoffühler 10 in der Auspuffleitung festgestellt wird. Da eine gewisse
Zeitdauer Δ Tvergeht (siehe F i g. 7), bis das im Vergaser
3 aufbereitete Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Zylindern verbrannt H und das Abgas aus der Verbrennung des
Luft-Kraftstoff-Gemischs den Sauerstoffühler 10 erreicht, ändert sich das vom Sauerstoffühler 10
gemessene Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einer Zeitverzögerung AT bezüglich der Änderungen des
Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Vergaser 3. Diese Zeitverzögerung zlTwird kürzer, wenn die Belastung
der Brennkraftmaschine und deren Drehzahl zunehmen. Die Zeitverzögerung hat jedoch einen konstanten Wert,
wenn die Brennkraftmaschine unter konstanter Belastung und mit konstanter Drehzahl arbeitet. Im
folgenden sei angenommen, daß die Zeitverzögerung Δ ^konstant ist. Wenn sich das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
von der mageren Seite zur fetten Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zum
Zeitpunkt ii ändert, wird diese Änderung vom Sauerstoffühler 10 erst zum Zeitpunkt h nach Ablauf der
Zeitverzögerung U festgestellt, da der Sauerstoffühler 10 erst nach dieser Zeitverzögerung anspricht. Der
Sauerstoffühler 10 erzeugt dann die hohe Ausgangsspannung von ungefähr 0,9 V, d. h. das »fette« Signal. Da
dadurch die Magnetspule 40 entregt wird, hat dies zur Folge, daß der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21
vom Punkt A aus (siehe F i g. 6) entsprechend der gestrichelten Kurve L abnimmt, so daß die in die
Ansaugleitung eingespeiste Zusatzkraftstoffmenge verringert wird. Da die Geschwindigkeit, mit der die in die
Ansaugleitung eingespeiste Zusatzkraftstoffmenge abnimmt niedrig ist, nimmt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des im Vergaser 3 gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemischs nur allmählich zu, was einer Abmagerung des Gemischs
entspricht Das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgassystem der Brennkraftmaschine nimmt erst nach
einer Zeitverzögerung Δ T bezüglich der Änderung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses im Ansaugsystem allmählich
zu. Wenn nach einer gewissen Zeit zum Zeitpunkt f3 (siehe Fig.7) das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
sich von der fetten Seite zur mageren Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ändert,
wird diese Änderung nach einer Zeitverzögerung ft, die
der Sauerstoffühler 10 zum Ansprechen braucht zum Zeitpunkt U vom Sauerstoffühler 10 festgestellt so daß
der Sauerstoffühler 10 das »magere« Signal liefert Da dadurch die Magnetspule 40 erregt wird, nimmt danach
der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 vom Punkt B (siehe F i g. 6) aus entsprechend der ausgezogenen
Kurve K zu, so daß die dem Vergaser 3 zugeführte Zusatzkraftstoffmenge zunimmt. Da die Geschwindigkeit,
mit der die dem Vergaser 3 zugeführte Zusatzkraftstoffmenge zunimmt, hoch ist, wie oben erläutert
wurde, nimmt zu diesem Zeitpunkt das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des im Vergaser 3 gebildeten Luft-Kraftstoff-Gemischs
schnell ab, was bedeutet, daß das Gemisch fetter wird, so daß eine schnelle Ändeiüng von der
mageren Seite zur fetten Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt. Wenn sich danach
das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis im Abgassysten
von der mageren Seite zur fetten Seite zum Zeitpunkt fs ändert, wird diese Änderung vom Sauerstoffühler 10
nach der Zeitverzögerung fa zum Zeitpunkt k auf
gleiche Weise wie beim vorangehenden Zyklus festgestellt. Danach wird der vorstehend beschriebene Zyklus
erneut durchlaufen.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist es auf mechanischem Wege möglich, den Mittelwert des
Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses genau gleich einem
vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu halten. Da die Geschwindigkeiten, mit denen die dem Vergaser
3 zugeführte Zusatzkraftstoffmenge zunimmt und iibnimmt, so gesteuert sind, daß die Geschwindigkeit bei
der Zunahme hoch und bei der Abnahme gering ist, wie die«: Fig. 6 zeigt, ist es selbst dann, wenn die
Zeilverzögerung t„ bis zur Erzeugung des »fetten«
Signals sich von der Zeitverzögerung ff, bis zur Erzeugung des »mageren« Signals unterscheidet,
möglich, den Mittelwert des Gesamt-Luft-Kraftsioff-Verhältnisses genau auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis
zu bringen. Für den in Fig. 2 dargestellten Sauerstoffühler 10 wurde vorstehend angenommen, daß die Zeitverzögerung f„ kürzer als die
Zeilverzögerung ({,ist. Es gibt jedoch auch Sauerstoffüh-
h-r, bei denen die Zeitverzögerung ta langer als die
Zeitverzögerung ff, ist. Wenn mit einem solchen Sawerstoffühler gearbeitet wird, ist es ebenfalls möglich,
den Mittelwert des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnissi:si
genau auf den Wert des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu bringen, indem die
Steuervorrichtung 11 für die Einspeisung von Zusatzkraftstoff so eingestellt wird, daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
des im Vergaser 3 aufbereiteten Luft-Kraftsioff-Gemischs gleich dem stöchiometrischen Luft-K.raftstoff-Verhältnisses
wird, wenn die dem \ :rgaser 3 eingespeiste Zusatzkraftstoffmenge Q den Wert H"
(sic:he Fig. 6) hat, d.h. wenn der Unterdruck Z in der llnterdruckkammer 21 gleich einem der Geraden G"
(siche F i g. 6) entsprechenden Wert ist.
F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform der Gemisch-Regdvorrichtung
für eine mit Benzin betriebene Brennkraftmaschine mit einem Vergaser. Bei der Ausführungsform
gemäß Fig.3 sind entsprechende Komponenten mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2
bezeichnet Die in Fig.3 dargestellte Brennkraftmaschine
weist einen insgesamt mit dem Bezugszeichen 50 bezeichneten Vergaser auf. Der Vergaser 50 umfaßt
eine Schwimmerkammer 51, eine Hauptspritzdüse 52, einen Kraftstoffkanal 53, der die Schwimmerkammer 51
mil: der Hauptspritzdüse 52 verbindet eine Hauptdüse 54 im Kraftstoffkanal 53, eine Langsamlaufaustrittsöffnuiig
55, die in das Innere des Vergasers 50 an einer Snelle mündet die stromauf der Drosselklappe 14 liegt
wenn die Drosselklappe 14 ihre Leerlaufstellung einnimmt einen Langsamlaufkanal 56, der die Langsam-Iaufaustrittsöffnung
55 mit dem Kraftstoffkanal 53 verbindet, eine Zusatzlufileitung 57, die in Verbindung
mit der Hauptspritzdüse 52 steht und eine Zusatzluftlei-
tung 58, die mit der Langsamlaufaustrittsöffnung 55 in
Verbindung steht.
In F i g. 3 ist ferner eine Zusatzluft-Steuervorrichtung 11' zur Steuerung der der Saugleitung zugeführten
Kraftstoffmenge vorgesehen. Diese Steuervorrichtung 11' umfaßt statt der bei der Ausführungsform gemäß
Fig.2 vorgesehenenen Zugfeder 34 zur Justierung
einen Federeinstellmechanismus, der eine Druckfeder 60, einen Federsitz 61 und eine Stellschraube 62 umfaßt
Die Zusatzluft-Steuervorrichtung 1Γ umfaßt ferner zwei Balgeinrichtungen 63 und 64. Die Balgeinrichtung
63 umfaßt einen Balg 65, eine Druckfeder 66, die auf den Balg 65 nach links (in F i g. 3) drückt, eine atmosphärische Kammer 68, die über einen Luftfilter 67 mit der
umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, eine divergierende Düse 69, die zur Außenseite der
Steuervorrichtung 11' weiter wird, und einen Ventilkopf
70, der mit dem Balg 65 verbunden ist und die freie Querschnittsfläche der divergierenden Düse 69 bestimmt. Die atmosphärische Kammer 68 ist über die
divergierende Düse 69 und eine Luftleitung 7t mit der Zusatzluftleitung 58 verbunden. Die Balgeinrichtung 64
umfaßt einen Balg 72, eine Druckfeder 73, die uuf den
Balg 72 nach links (in F i g. 3) drückt, eine atmosphärische Kammer 75, die über einen Luftfilter 74 mit der
umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, eine divergierende Düse 76, die zur Außenseite der
Steuervorrichtung 11' weiter wird, und einen Ventilkopf 77, der mit dem Balg 72 verbunden ist und die freie
Querschnittsfläche der divergierenden Düse 76 bestimmt. Die atmosphärische Kammer 75 ist über die
divergierende Düse 76 und eine Luftleitung 78 mit der Zusatzluftleitung 57 verbunden.
Wie bereits bei der Erläuterung des Ausführungsbeispieles gemäß Fig.2 beschrieben wurde, wird die
Magnetspule 40 erregt, wenn der Sauerstoffühler 10 ein »mageres« Signal erzeugt, was zur Folge hat, daß der
Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 schnell ansteigt. Demzufolge werden die Bälge 65 und 72
entgegen den Federkräften der Druckfedern 66 und 73 nach rechts (in Fig.3) bewegt. Da die freie Querschnittsfläche zwischen dem Ventilkopf 70 und der
konischen Innenwand der divergierenden Düse 69 sowie die freie Querschnittsfläche zwischen dem
Ventilkopf 77 und der konischen Innewand der divergierenden Düse 76 dadurch schnell verringert
werden, wird demzufolge die Menge der in die Zusatzluftleitung 57 und die Zusatzluftleitung 58
einströmenden Luft entsprechend verringert Da somit der Luftgehalt des aus der Hauptspritzdüse 52 oder der
Langsamlaufaustrittsöffnung 55 austretenden Kraftstoffs verringert wird, wird der Kraftstoffdurchfluß
durch die Hauptspritzdüse 52 bzw. die Langsamlaufaustrittsöffnung 55 schnell vergrößert. Dies hat zur Folge,
daß das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemischs, das im Vergaser 50 aufbereitet wird, schnell
abnimmt und sich von der mageren Seite zur fetten Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ändert
Wenn jedoch der Sauerstoffühler 10 ein »fettes« Signal liefert wird die Magnetspule 40 entregt, so daß
der Unterdruck in der Unterdruckkammer 21 in vorstehend erläuterter Weise allmählich abnimmt
Demzufolge bewegen sich die Bälge 65 und 72 allmählich nach links (in Fig.3), so daß die freie
Querschnittsfläche zwischen dem Ventilkopf 70 und der konischen Innenwand der divergierenden Düse 69
sowie die freie Querschnittsfläche zwischen dem
Ventükopf 77 und der konischen Innenwand der
diviergierenden Düse 76 allmählich zunehmen. Da dadurch die Menge der zugeführten Zusatzluft allmählich ansteigt nimmt der Kraftstoffdurchfluß durch die
Hauptspritzdüse 52 bzw. die Langsamlaufaustrittsöffnung 55 allmählich ab. Dies wiederum hat zur Folge, daß
das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des im Vergaser 50 aufbereiteten Luft-Kraftstoff-Gemischs allmählich zunimmt und sich allmählich von der fetten Seite zur
ίο mageren Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ändert Demzufolge wird das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis in in Fig.7 dargestellter
Weise geändert Wie bekannt ist, wird beim Vergaser 50 der Kraftstoff von der Hauptspritzdüse 52 geliefert,
is wenn in die Zylinder der Brennkraftmaschine große
Luftmengen eingesaugt werden, wogegen der Kraftstoff von der Langsamlaufaustrittsöffnung 55 geliefert wird,
wenn den Zylindern nur eine geringe Luftmenge zugeführt wird. Dementsprechend erfolgt die Steuerung
der Kraftstoffzufuhr durch Steuerung der Zusatzluftmenge in der Weise, daß die der Zusatzluftleitung 57
zugeführte Zusatzluftmenge gesteuert wird, wenn große Luftmengen in die Zylinder eingesaugt werden,
wogegen die in die Zusatzluftleitung 58 eingeleitete
Luftmenge gesteuert wird, wenn die in die Zylinder
eingesaugte Luftmenge klein ist
F i g. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der
Zusatzluft-Dosier- bzw. Steuereinrichtung gemäß F i g. 3. Bei der ALsführungsform gemäß F i g. 4 weist die
Balgeinrichtung 63 eine bewegbare Stange 81 auf, die aufgrund der Kraft einer Druckfeder 80 ständig am Balg
65 anliegt. An ihrem linken Ende weist die bewegbare Stange 81 einen Ventükopf 83 auf, dessen Querschnittsfläche nach links (in F i g. 4) allmählich zunimmt, so daß
dadurch die freie Querschnittsfläche einer Ventilöffnung 82 gesteuert werden kann. Ferner weist die Balgeinrichtung 64 eine bewegbare Stange 85 auf, die aufgrund der
Federkraft einer Druckfeder 84 ständig am Balg 72 anliegt Die bewegbare Stange 85 weist an ihrem in
Fig.4 linken Ende einen Ventükopf 86 auf, der die
gleiche Form wie der Ventilkopf 83 hat Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 4 wird in gleicher Weise
wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 3 die Menge der Zusatzluft vergrößert, wenn sich die Bälge 65 und 73
nach links (in F \. g. 4) bewegen, wogegen die Menge dei
Zusatzluft verringert wird, wenn sich die Bälge 65 und 72 nach rechts (in F i g. 4) bewegen.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsfor men wird das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis da
durch gesteuert, daß die Menge des dem Ansaugsysterr der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs verän
dert wird. Die Erfindung kann jedoch auch bei einei Vorrichtung zur Steuerung der Zufuhr von Sekundärluf
angewendet werden. In diesem Fall wird dem Zylindei
bzw. den Zylindern der Brennkraftmaschine ein fette!
Luft-Kraftstoff-Gemisch zugeführt und außerdem in da: Abgassystem der Brennkraftmaschine Sekundärluf
eingespeist, wobei die Sekundärluftmenge so gesteuer wird, daß das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleicl
einem bestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnis, nämlicl dem stöehiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, wird
Eine Ausführungsform einer solchen Brennkraftmaschi ne ist in den Fig.8 und 9 dargestellt Derei
Steuervorrichtung 11" zur Einspeisung von Sekundär
luft ist so aufgebaut, daß eine Trennwand 90 in de
Kammer vorgesehen ist, die der LPG-Kammer 23 de Steuervorrichtung 11 zur Einspeisung von Zusatzkraft
stoff gemäß F i g. 2 entspricht Die Trennwand 90 teil
zwei getrennte Kammern ab, nämlich eine Luftkammer 91 und eine atmosphärische Kammer 92. Die Luftkammer
91 ist einerseits über eine Sekundärluftleitung 93 mit einer Sekundärluftquelle, nämlich einer von der
Brennkraftmaschine angetriebenen Luftpumpe 87, und andererseits über eine Leitung 95 mit dem Auspuffkrümmer
7 verbunden. Wie Fig.9 zeigt, ist die divergierende Düse 26 so ausgebildet, daß ihr
Durchmesser zur Außenseite der Steuervorrichtung 11" zunimmt Die Trennwand 90 verhindert, daß der
Lieferdruck der Luftpumpe 87 auf die Membran 20 wirkt.
Die beschriebene Gemisch-Regelvorrichtung ermöglicht es, den Mittelwert des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses
genau auf ein bestimmtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis, nämlich auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis
einzuregeln. Dadurch wird eine besonders effektive Reinigung des Abgases im Abgasreiniger
erreicht, so daß die Menge giftiger Bestandteile im an die umgebende Atmosphäre abgegebenen Abgas stark
verringert ist Da es mit der beschriebenen Vorrichtung
möglich ist, den Mittelwert des Gesamt-Luft-Kraftstoff-
Verhältnisses auf mechanische Weise genau gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu machen,
indem ein einfacher Pendelventilmechanismus zur Anwendung kommt, sind die Herstellungskosten im
Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen mit elektronischer Steuerung beträchtlich verringert und es ist
außerdem die Zuverlässigkeit der Regelvorrichtung für das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis während langer
Einsatzzeit gewährleistet
Wie F i g. 7 zeigt, wird mit der beschriebenen Regelvorrichtung für das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis
die der Ansauganlage der Brennkraftmaschine zugeführte Zusatzkraftstoffmenge unmittelbar nach
dem Wechseln des Ausgangssignals des Sauerstoffühlers vom »mageren« Signal zum »fetten« Signal oder
vom »fetten« Signal zum »mageren« Signal schnell geändert, wodurch die dem Ansaugsystem zugeführte
Zusatzkraftstoffmenge allmählich verringert oder erhöht wird. Die Veränderung der Geschwindigkeit mit
der der Zusatzkraftstoff in das Ansaugsystem eingespeist -.vird, führt somit zu einer günstigen Ansprechcharakteristik
der Regelvorrichtung.
Hierzu 7 Blatt Zeichnungen
Claims (28)
1. Vorrichtung zur Regelung der Gemischbildung in einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasleitung
ein λ-Fühler integriert ist, der ein Kippsignal erzeugt, das nach Durchlaufen eines Vergleichers
über einen Verstärker eine Dosiereinrichtung ansteuert, die den λ-Wert in einer dem Kippsignal
entgegenwirkenden Weise beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtung
unier Ausnützung der Unterdruckenergie in der Ansaugleitung mechanisch durch eine Membran-Steuerkammer
(21) regelbar ist, die von einem Membrangehäuse (18) und von zwei in diesem
eingesetzten elastisch verschiebbaren Membranen (19, 20) begrenzt ist und einen ständig mit der
Atmosphäre verbundenen Anschluß (36) sowie einen entsprechend dem vom λ-Fühler (10) erzeugten
Kippsignal wechselweise aufsteuer- bzw. schließbaren Unterdruckanschluß (35) besitzt, wobei eine
Membran ols Dosiermembran (20) ausgebildet ist,
die in Abhängigkeit vom Druck in der Membran-Steuerkammer (21) die Dosierung regelt, während
die andere Membran (19) als Regelmembran ausgebildet ist, die mit einem in der Membran-Steuerkammer
(21) angeordneten Regeleinrichtung (31—34) verbunden ist, durch die die in der
Membran-Steuerkammer (2i/ vorgesehenen Anschlüsse (35, 36) in einer der Bewegung der
Membranen (19, 20) entgegensteuernden Weise in Abhängigkeit vom Druck in der Membran-Steuerkammer
(21) komplementär verschließ- bzw. aufsteuerbar sind.
2. Vorrichtung nach Ansprtjh 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinrichtung (31—34) eine drehbar im Membrangehäuse (f "S) gelagerte Pendelklappe
(32) ist, die auf ihrer, den Anschlüssen (35,36) abgewandten Seite der Lagerung mit der Regelmembran
(19) gekoppelt ist und mit ihrem, auf der anderen Seite des Lagers liegenden Abschnitt die
Anschlüsse (35, 36) zur Atmosphäre und zum Unterdruck komplementär verschließt bzw. aufsteuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen (19, 20) im
Membrangehäuse (18) parallel einander gegenüber liegen und die Anschlüsse (35,36) zueinander koaxial
sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiermembran so
(20), einen Ventilkörper (27, 28) trägt, der in eine
Dosierkammer (23, 91, 68) hineinragt, die einen Anschluß für ein zu förderndes Strömungsmittel und
eine Öffnung (26) besitzt, deren freier Durchtrittsquerschnitt vom Ventilkörper (27, 28) veränderbar
ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (26) der Dosierkammer
(23, 91, 68) eine auf den Ventilkörper (27, 28) abgestimmte Düse mit vorbestimmten Düsenquerschnittsverlauf
ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkammer (23) mit einer
Kraftstoffpumpe in Verbindung steht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkammer (91) mit einer
Druckluftpumpe in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierkammer (23, 91, 68) vom
Membrangehäuse (18) begrenzt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelmembran (19) eine von
Atmosphärendruck beaufschlagte Regelkammer (22) begrenzt, gegenüber der sie in Abhängigkeil
vom Druck in der Membran-Steuerkammei (21) verschiebbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelkammer f!2) vom
Membrangehäuse (18) begrenzt ist
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Unterdruckanschluß
(35) und Unterdruckquelle ein Sperrventil (12) eingegliedert ist, das von einer Magnetspule
(43) aufsteuerbar ist, die vom Kippsignal des λ-Fühlers (10) angesteuert ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis
11, dadurch gekennzeichnet, daß das aus Dosiermembran
(20), Ventilkörper (27,28) und Dosierkammeröffnung (26) bestehende Dosierventil einen mit
dem Ventilkörper(70; 77) verbundenen Balg (65; 72) aufweist, der die Membran-Steuerkammer (21) von
einer Kammer (68,75) für Zusatzfluid trennt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnungsgeschwindigkeit des Dosierventils (26,28; 69,70; 76,
77; 82, 83; 86) von seiner Schließgeschwindigkeit in der Weise unterscheidet, daß die Geschwindigkeit,
mit der die durch das Dosierventil strömende Zusatzfluidmenge zunimmt, von der Geschwindigkeit
unterschiedlich ist, mit der die Zusatzfluidmenge abnimmt.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfluid Zusatzkraftstoff ist und daß das Dosierventil (20,23,
25 bis 28) in einer Kraftstoffleitung (29, 30) für Zusatzkraftstoff angeordnet ist, die eine Zusatzkraftstoffquelle
(5) mit dem Gasströmungsweg (2,3, 7,8) verbindet.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung (t,) bis zur
Erzeugung des ein fettes Gemisch anzeigenden Kippsignals kleiner als die Zeitverzögerung (t/,) bis
zur Erzeugung des ein mageres Gemisch anzeigenden Kippsignals ist und daß die Geschwindigkeit, mit
der die dem Gasströmungsweg (2,3,7,8) zugeführte
Zusatzkraftstoffmenge zunimmt, größer ist als die Geschwindigkeit, mit der die Zusatzkraftstoffmenge
abnimmt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzkraftstoffquelle
ein LPG-Regler (5) ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffleitung
(29,39) für Zusatzkraftstoff mit der Saugleitung
(2,3) verbunden ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, für eine Brennkraftmaschine, die einen Vergaser
mit zumindest einer Zusatzluftleitung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfluid Luft ist
und daß das Dosierventil (62 bis 70,72 bis 77) in einer Luftleitung (71, 78) angeordnet ist, die die umgebende
Atmosphäre mit der Zusatzluftleitung (57, 58) verbindet.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung (t,) bis zur Erzeugung des ein fettes Gemisch anzeigenden
Kippsignals kürzer als die Zeitverzögerung (ty bis
zur Erzeugung des ein mageres Gemisch anzeigenden Kippsignals ist und daß die Geschwindigkeit, mit
der die in die Zusatzluftleitung (57,58) eingespeiste
Zusatzluftmenge vergrößert wird, kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit der die Zusatzluftmenge
abnimmt.
20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19,
dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil ein erstes Ventil (76, 77; 86) und ein zweites Ventil (69,
79; 82,83} aufweist, das eine erste Zusatzluftleitung
(57), die mit einer Haupteinspritzdüse (52) des Vergasers (50) verbunden ist, und eine zweite
Zusatzluftleitung (58) vorgesehen sind, die mit einer Langsamlaufaustrittyöffnung (55) des Vergasers
verbunden ist, und daß die erste Zusatzluftleitung mit dem ersten Ventil und die zweite Zusatzluftleitung mit dem zweiten Ventil verbunden ist
2!.. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzfluid
Sekundärluft ist und daß das Dosierventil in einer Leitung (95) angeordnet ist, die ;;ine Luftquelle (87)
mit der Abgasleitung (7, 8) stromauf des A-Fühlers (10) verbindet.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitverzögerung (tt) bis zur
Erzeugung des ein fettes Gemisch anzeigenden Kippsignals kürzer als die Zeitverzögerung (tb) bis
zur Erzeugung des ein mageres Gemisch anzeigenden Kippsignals ist, und daß die Geschwindigkeit,
mit der die der Abgasleitung (7, 8) zugeführte Sekundärluftmenge erhöht wird, niederiger ist als
die Geschwindigkeit, mit der die Sekundärluftmenge verringert wird.
23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftqueiie eine von der Brennkraftmaschine angetneoene Luftpumpe
(87) ist
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil
eine divergierende Düse (26; 69; 76) aufweist, die mit einem Ventilkörper (28; 79; 77) zusammenwirkt
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Dosierventil
eine Ventilöffnung (82) und einen Ventilkörperkopf (83) aufweist, der mit der Ventilöffnung (82)
zusammenwirkt und eine Querxdinittsfläche hat, die
in Längsrichtung des Ventilkörperkopfs (83) allmäh -lieh zunimmt
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
25, dadurch gekennzeichnet, daß der Ä-Fühler ein
Sauerstoffühler(10)ist
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis
26, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgasleitung
(7,8) der Brennkraftmaschine ein Abgasreiniger (93) angeordnet ΐκ, dessen Reinigungswirkungsgrad am
höchsten ist, wenn das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27. dadurch gekennzeichnet, daß der Abgasreiniger einen katalytischer) Dreifachwandler (9) aufweist, und daß das
vorgegebene Luft-Kraftstoff-Verhältnis dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entspricht
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Gemischbildung in einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zur gleichzeitigen Verringerung des Gehalts der
Schadstoffanteile an Kohlenmonoxid, unverbrannten
Kohlenwasserstoffen und Stickoxiden im Abgas sind Abgasreinigungsvorrichtungen bekannt, die mit einem
auf alle drei genannten Abgasbestandteile wirkenden katalytischen Wandler arbeiten, der im folgenden als
ίο katalytischer Dreifachwandler bezeichnet wird. Der
Reinigungswirkungsgrad des katalytischen Dreifachwandlers ist am höchsten, wenn das Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist Als Gesamt-Luft-Kraftstoff-
Verhältnis wird hier das Verhältnis aus der einem Gasströmungsweg zugeführten Luftmenge zu der dem
Gasströmungsweg zugeführten Kraftstoffmenge definiert, wobei als Gasströmungsweg die Ansaugleitung
und die Abgasleitung stromauf des Einlasses des
katalytischen Dreifachwandlers zu verstehen ist Wenn
der katalytische Dreifachwandler ausreichende Wirkung haben soll, ist es daL·-,- notwendig, das
Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf geeignete Weise so zu steuern, daß es dem stöchiometrischen Luft-Kraft
stoff-Verhältnis entspricht
Um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis auf einen optimalen 'Vert einregeln zu können, ist aus der DE-OS
23 57 410 eine Regelungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt Bei dieser
Regelungseinrichtung ist in die Abgasleitung ein Sauerstoff-Konzentrationsdetektor eingegliedert, dessen Ausgangssignal nach durchlaufen eines Vergleichers
und eines Verstärkers jeweils eine Dosiereinrichtung für Zusatzkraftstoff und Zusatzluft ansteuert, der bzw. die
stromab einer Drosselklappe in die Ansaugleitung eingeführt werden kann Zur exakten Dosierung der
Zusatzluft- bzw. Kraftsioffmenge ist für jede Dosiereinrichtung ein monostabiler Multivibrator vorgesehen,
der jeweils die Öffnungszeiten der Zusatzventile für
Luft bzw. Kraftstoff festlegt
Abgesehen davon, daß der vorrichtungstechnische Aufwand dieser bekannten Einrichtung sehr groß ist,
weil zwei Dosiereinrichtungen mit entsprechender elektronischer Steuereinrichtung vorgesehen werden
müssen, weist die aus der DE-OS 23 57 410 bekannte Regelungseinrichtung den Nachteil auf, daß sich das
Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Ansteuerung der jeweiligen Dosierventile linear verändert Dies führt
zu den folgenden Nachteilen: Der O2-Fühler spricht nur
mit einer gewissen Zeitverzögerung an. Wie bereits in der JP-PS 52-24 180 beschrieben wird, ist die Zeitverzögerung bis zur Erzeugung des ein mageres Gemisch
anzeigenden Kippsignals durch den Sauerstoffühler bei einem Übergang des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von
dei fetten Seite zur mageren Seite des stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses größer a!s die
Zeitverzögerung bis zur Erzeugung des ein fettes Gemisch anzeigenden Kippsignals bei einem Übergang
des Gesamt-Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von der ma
geren Seite zur fetten Seile. Fig.5 erläutert das
herkömmliche Verfahren zur Steuerung der Einspeisung von Zusatzkraftstoff bzw. -luft mittels der
bekannten elektronischen Regelungscinrichtung. in
Fig.5 ist auf der Ordinate die dem Ansaugsystem
zugeführte Zusatzkraftstoffmenge Q und auf der
Abszisse die Zeit Taufgetragen. In Fig.5 bezeichnet
die ausgezogene Gerade P die Zusatzkraftstoffmenge, die erforderlich ist. damit das Gesamt-Luft-Kraftstoff.
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