DE3001965A1

DE3001965A1 - Steuereinrichtung fuer verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE3001965A1
Application number: DE19803001965
Authority: DE
Inventors: Kenji Masaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-01-22
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1980-07-31
Also published as: FR2446925A1; GB2040358B; JPS5598625A; US4280471A; GB2040358A; DE3001965C2; FR2446925B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verbrennungsmotoren für Verwendung bei Fahrzeugen und insbesondere eine Steueranlage zum Steuern der Rückführung von Abgasen aus der Auspuffanlage zur Gemisch-Zuführungsanlage des Motors und auf die Abgabe zusätzlicher Luft in die Gemisch-Zuführungsanlage unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors.

Ein Verbrennungsmotor für die Verwendung bei Fahrzeugen ist bekannt, der mit einer Abgasrückführungsanlage versehen ist, um Abgase aus der Auspuffanlage in die Luft-Treibstoff-Geiaischzuführungsanlage des Motors in gesteuerten Mengen zurückzuführen. Die Rückführung von Abgasen in die Gemisch-Zuführungsanlage führt zur Verringerung der Konzentration schädlicher Stickoxide in den Auspuffgasen, die aus dem Motor abgegeben werden sollen, und ist aus diesem Grund in erster Linie wirksam, wenn der Motor bei Betriebsbedingungen mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe arbeitet.

Im Hinblick auf die Sicherung einer stabilen Verbrennung der verbrennbaren Aufladungen in Leerlaufzuständen, während man die Verringerung der Stickoxide in den Auspuffgasen unter Betriebsbedingungen mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe erzielt, ist ein Verbrennungsmotor/ der derart mit einer Abgasrückführungsanlage versehen ist, üblicherweise ferner mit einem Ansaugluft-Beipasssystem versehen, daß dazu eingerichtet ist, zusätzliche Luft dem Motor durch einen Kanal zuzuführen, der das Drosselventil in der Gemisch-Zuführungsanlage des Motors umgeht, und zwar "wäfirend Leerlaufbedingungen, wenn das Drosselventil in seiner Leexlaufstellung oder seiner Winkelstellung mit kleinster öffnung gehalten wird.

Bei einer Verbrennungsmotor dieser Art aus dem Stand der Technik werden die derart v/irksame Abgasrückführungsanlage und das derart wirksame Ansaugluft-Beipasssystem unabhängig voneinan-

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der angeordnet und gesteuert. Dies hat zu einer komplizierteren Motorkonstruktion geführt und somit die Raum- bzw. Unterbringungsanforderung für den Motor verschärft.

Wie oben ausgeführt, darf allerdings das Ansaugluft-Beipasssystem lediglich unter Leerlaufbedingungen des Motors wirksam sein, während die Abgasrückführungsanlage lediglich während Betriebsbedingungen des Motors mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe wirksam sein darf. Während Leerlaufbedingungen werden praktisch vernachlässigbare Mengen an Stickoxiden in dem Verbrennungsraum des Motors erzeugt, und deshalb liegt kein Bedarf für die Rückführung von Abgasen in die Gemisch-Zuführungsanlage vor. Unter Betriebsbedingungen des Motors mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe wird das Drosselventil in der Gemisch-Zuführungsanlage in einer weit oder ganz geöffneten Stellung gehalten, so daß die Luft, die dem Treibstoff in der Gemisch-Zuführungsanlage zugemischt wird, nicht dem Motor durch den Ansaugluft-Beipass-Kanal zugeführt zu werden braucht. Somit ist von der Abgasrückführungsanlage und dem Ansaugluft-Beipasssystem es einem dieser Systeme gestattet, unwirksam zu bleiben, wenn das andere der Systeme wirksam bleibt, und umgekehrt.

Es wurden deshalb bereits Versuche vorgenommen, einen Verbrennungsmotor mit der Abgasrückführungsanlage und dem Arisaugluft-Beipasssystem vorzusehen, bei denen gewisse Betriebsteile gemeinsam vorliegen. Wegen der Tatsache, daß die Abgasrückführungsanlage und das Ansaugluft-Beipasssystem eines herkömmlichen Verbrennungsmotors normalerweise ein Unterdruck-betätigtes Steuerventil sowie ein Elektromagnet-betätigtes Ventil verwendet, das durch Impulssignale gesteuert ist, konnten derartige Anstrengungen nicht erfolgreich in die Wirklichkeit umgesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung zieht in Betracht, einen Verbrennungsmotor vorzusehen, der sich durch eine Steuer- bzw.

Regeleinrichtung auszeichnet, die dazu eingerichtet ist, wirksam eine Abgasrückführungsanlage und ein Ansaugluft-Beipasssystem derart zu kombinieren, daß beide Systeme nicht nur gewisse Betriebsteile gemeinsam aufweisen, sondern von ein und derselben Steuer- bzw. Regeleinrichtung überwacht werden.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist eine Steueranlage für einen Verbrennungsmotor vorgesehen, der eine Luft-Treibstoff-Gemischzuführungsanlage umfaßt, in der ein Drosselventil enthalten ist, eine Auspuffanlage, einen Abgasrückführungskanal zum Rückführen von Abgasen aus der Auspuffanlage in die Gemisch-Zuführungsanlage in gesteuerten Mengen, und einen Ansaugluft-Beipasskanal, um es Luft zu gestatten, in gesteuerten Mengen in die Gemisch-Zuführungsanlage stromabwärts vom Drosselventil eingelassen zu werden, wenn sich das Drosselventil in seiner Winkelstellung mit kleinster öffnung befindet, wobei die Steuereinrichtung in Zusammenwirkung die folgenden Merkmale aufweist:

eine Ventileinrichtung, welche die Steuerung des Strömungsdurchsatzes der durch den Abgasrückführungskanal zurückzuführenden Abgase und des Strömungsdurchsatzes der durch den Ansaugluft-Beipasskanal zurückzuführenden Luft bewirkt,

ein .. Elektromotor, der betrieblich mit der Ventileinrichtung verbunden ist, um die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von elektrischen Signalen zu betätigen, die dem Motor zugeführt werden, und

ein Steuerkreis, der auf veränderliche Parameter anspricht, die vorgeschriebenen Betriebszuständen des Motors zugeordnet sind, um den Elektromotor auf der Grundlage der Parameter zu betreiben. Die.Ventileinrichtung kann ein Steuerventil für die Abgasrückführungs-

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menge aufweisen, welches ein Ventile leinen t aufweist, das auf die Saugwirkung in der Gemisch-Zuführungsanlage stromabwärts vom Drosselventil anspricht und in entgegengesetzte Richtungen, und zwar eine erste bzw. zweite Richtung, beweglich ist, um den Durchgang von Abgasen durch den Abgasrückführungskanal zu unterbrechen bzw. zuzulassen, sowie ein Luftströmungssteuerventil, welches ein Ventilelement umfaßt, das quer zu einer Stellung beweglich ist, in welcher es zuläßt, daß der Ansaugluft-Beipasskanal in die Gemisch-Zuführungsanlage stromabwärts vom Drosselventil offen ist, wobei der Elektromotor mechanisch mit den jeweiligen Ventilelementen des Steuerventils für die Rückführungsmenge und des Luftströmungssteuerventils verbunden ist. In diesem Fall kann die Steuereinrichtung ferner Koppeleinrichtungen umfassen, die betrieblich zwischen den jeweiligen Ventilelementen des Abgasrückführungsventils und des Luftströmungssteuerventils eingreifen, wobei der Elektromotor mechanisch mit den Koppeleinrichtungen gekuppelt ist, um die Ventilelemente derart anzutreiben, daß sie sich unter bestimmten Betriebsbedingungen des Motors unabhängig voneinander und unter anderen bestimmten Betriebsbedingungen des Motors gemeinsam bewegen. Falls gewünscht, kann die Ventileinrichtung ein Drei-Wege-Schiebeventil aufweisen, das zwei Einlaßöffnungen aufweist, die jeweils zum Abgasrückführungskanal bzw. zum Ansaugluft-Beipasskanal offen sind, und eine Auslaßöffnung, die mit einer der beiden Einlaßöffnungen in Abhängigkeit von einem Signal in Verbindung gebracht v/erden kann, welches dem Steuerkreis zugeführt wird, sowie ein Strömungssteuerventil, das eine Einlaßöffnung aufweist, die mit der Auslaßöffnung des Schiebeventils in Verbindung steht, sowie eine Auslaßöffnung, die mit der Gemisch-Zuführungsanlage stromabwärts vom Drosselventil in Verbindung steht, wobei das Strömungssteuerventil ein Ventilelement aufweist, das zwischen der Einlaß- und Äuslaßöffnung des Strömungssteuerventils angeordnet ist

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und betrieblich mit der Ausgangswelle des Elektromotors verbunden ist, um zu einer Bewegung zwischen einer Stellung mit kleinster und einer Stellung mit größter öffnung in Abhängigkeit von Signalen betätigt zu werden, welche vom Steuerkreis aus zugeführt werden.

Gemäß einem besonderen Aspekt der Erfindung ist in einem Verbrennungsmotor mit einer Abgasrückführungsanlage und einem Ansaugluft-Beipasssystem ein Steuereinrichtung vorgesehen, welche einen Elektromotor umfaßt, der derart angeordnet ist, daß er den Strömungsdurchsatz der Abgase durch die Abgasrückführungsanlage unter Motorbetriebsbedingungen mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe sowie den Strömungsdurchsatz der Luft durch das Ansaugluft-Beipasssystem unter Leerlaufbedingungen des Motors steuert.

Die Merkmale und Vorzüge des durch die vorliegende Erfindung vorgeschlagenen Steuersystems werden aus der nachfolgenden Beschreibung noch deutlicher herausgestellt, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen vorgenommen wurde, in welchen:

Fig. 1 eine Ansicht ist, die teilweise im Schnitt und teilweise schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zeigt, und

Fig. 2 eine Ansicht ist, die ebenfalls teilweise im Schnitt und teilweise schematisch ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung zeigt.

Es wird nun auf die Zeichnungen und hiervon insbesondere zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen; ein Verbrennungsmotor, der ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung verkörpert, soll beispielsweise ein Einspritz-

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motor sein und er weist somit gemäß der Darstellung eine Luftansaug- und Luftzumessungs-Anordnung 10 auf, welche eine Luftreinigungseinrichtung 12 umfaßt, die offen zur Umgebungsluft ist, sowie ein Drosselventil 14, welches stromabwärts von der Luftreinigungseinrichtung 12 angeordnet ist. Wie es in der Technik durchaus bekannt ist, ist das Drosselventil 14 mit dem Gaspedal (nicht gezeigt) eines Kraftfahrzeugs mechanisch gekoppelt und bewirkt die Steuerung des Strömungsdurchsatzes von Luft durch die Luftansaug- und Luftzumessungs-Anordnung 12 in Abhängigkeit von dem Maß, bis zu welchem das Gaspedal niedergedrückt ist. Die Luftansaug- und Luftzumessungs-Anordnung 10 ist mit einem Ansaugkrümmer 16 verbunden, in welchem elektrisch betätigte Treibstoffeinspritzventile 18 vorgesehen sind, von welchen jedes dazu eingerichtet ist, Treibstoff in jede der Ansaugöffnungen oder unmittelbar in jeden der Arbeitszylinder des Motors einzuspritzen. Die Luftansaug- und Luftzumessungs-Anordnung 10, welche das Drosselventil 14 umfaßt, und der Ansaugkrümmer 16, der die Treibstoffeinspritzventile 18 umfaßt, bilden in Zusammenwirkung eine Gemischspeiseanlage für den Motor. Falls gewünscht, können die Treibstoffeinspritzventile 18, bei welchen davon ausgegangen wurde, daß sie jeweils für die einzelnen Arbeitszylinder vorgesehen sind, durch ein einziges Treibstoffeinspritzventil ersetzt werden, welches für alle Arbeitszylinder gemeinsam vorgesehen ist, oder durch zwei oder mehr Treibstoffeinspritzventile, welche jeweils gemeinsam für eine Gruppe von Arbeitszylindern vorgesehen sind.

In der Gemischspeiseanlage des in Fig. 1 dargestellten Motors weist die Luftansaug- und Luftzumessungs-Anordnung gemäß der Darstellung ferner einen einstellbaren Leerlauf-Luftkanal 20 auf, der derart angeordnet ist, daß er das Drosselventil 14 umgeht, wenn das Drosselventil 14 sich in seiner Leerlaufstellung oder seiner Winkellage mit kleinster öffnung befindet. Eine Einstellschraube 2 ragt in den Kanal 20 hinein, so daß der Strömungsdurchsatz an

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Luft durch den Kanal 20 von Hand wunschgemäß eingestellt werden kann.

Die einzelnen Arbeitszylinder des Motors sind hier durch einen Arbeitszylinder 24 dargestellt, der einen Zylinderblock 26 aufweist, der mit einer Zylinderbohrung 28 ausgebildet ist. Ein in Gegenrichtungen beweglicher Kolben 30 ist axial in der Zylinderbohrung 28 rückwärts und vorwärts beweglich und ist mit einer Motorkurbelwelle 32 (an der Unterseite der Fig. 1 gezeigt) durch eine Pleuelstange . 34 verbunden. Oben auf dem Zylinderblock 26 ist ein Zylinderkopf 36 aufgesetzt, der im Zylinder 24 einen Verbrennungsraum 38 mit variablem Volumen zwischen dem Zylinderkopf 36 und der oberen Fläche des in Gegenrichtungen beweglichen Kolbens 30 begrenzt. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, weist der Arbeitszylinder 24 ein Ansaugventil auf, welches in den Verbrennungsraum 38 hinein und aus diesem heraus beweglich ist, um eine Verbindung zwischen dem Ansaugkrümmer 16 und dem Verbrennungsraum während eines jeden Betriebszyklus des Motors herzustellen, wie dies in der Technik bekannt ist.

Der Arbeitszylinder 24 umfaßt ferner ein Auslaßventil (nicht gezeigt), über welches der Verbrennungsraum 38 des Zylinders 24 mit einer Auspuffanlage während äines jeden Betriebszyklus des Motors in Verbindung gebracht werden kann, wie es ebenfalls in der Technik bekannt ist. Die Auspuffanlage umfaßt einen Auspuffkrümmer 40, der von den jeweiligen Verbrennungsräumen 38 der einzelnen Arbeitszylinder 24, die hinter den Auslaßventilen in den Zylindern liegen, herführt, ein Auspuffrohr 42, welches von dem Auspuffkrümmer 40 herführt, und ein Endrohr 44, welches vom Auspuffrohr 42 herführt und an seinem vorderen Ende zur Umgebungsluft hin offen ist. In der in Fig» 1 dargestellten Anordnung soll die Auspuffanlage des Motors ferner einen katalytisch wirkenden Wandler 46 umfassen, der im Auspuffrohr 42 zum Zweck der Steuerung der Auspuff-Emissionswerte vorgesehen ist.

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Die Gemischspeiseanlage und die Auspuffanlage des Verbrennungsmotors, der derart aufgebaut und angeordnet ist, ist in der Technik durchaus bekannt, wobei die Beschreibung hinsichtlich weiterer Einzelheiten des Aufbaus und des Betriebs der eigentlichen Anlagen hier nicht aufgenommen ist, um Weitschweifigkeit bei der Beschreibung zu vermeiden .

Im Verbrennungsmotor, in welchem die erfindungsgemäße Verbesserung aufzunehmen ist, ist ferner eine Abgasrückführungsanlage vorgesehen, welche einen Abgasrückführungskanal 48 umfaßt, der beispielsweise vom Auspuffrohr 42, wie gezeigt, herführt, sowie einen Abgaseinleitungskanal 50, der beispielsweise in der Luftansaug- und Luftbemessungsanordnung 20 stromabwärts vom Drosselventil 14 endet, wie dies gezeigt ist. Der Abgasrückführungskanal 48 ist mit einer Strömungshemmung oder Blende 52 versehen, um den Strom der Abgase, die durch den Kanal 48 zum Abgaseinleitungskanal 50 hindurchgeleitet werden sollen,-zu beschränken.

Zwischen dem Abgasrückführungskanal 48 und dem Abgaseinleitungskanal 50, die derart angeordnet sind, ist ein auf Unterdruck ansprechendes Steuerventil 54 für den Abgasrückführungsdurchsatz vorgesehen, welches dazu eingerichtet ist, den Rückführungsdurchsatz von Abgasen an das Gemischspeisesystem des Motors zu steuern. Das Steuerventil 54 für den Abgasrückführungsdurchsatz umfaßt ein Ventilgehäuse 56, welches im Inneren in zwei Kammern mit variablem Volumen, welche aus einer Abgaskammer 58 und einer Luftkammer 60 bestehen, durch eine flexible Membran 62 aufgeteilt ist, welche längs ihres Umfangs am Ventilgehäuse 56 befestigt ist und hermetisch die Kammern 58 und 60 gegeneinander abdichtet. Die Abgaskammer 58 steht in ständiger Verbindung mit dem Abgasspeisekanal 50, und zwar durch eine öffnung, die im Gehäuse 56 gebildet ist, während die Luftkammer 60 in ständiger Verbindung mit der Umgebungsluft steht, und zwar durch eine Belüftungsöffnung, die im

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Gehäuse 56 ausgebildet ist.

Das Ventilgehäuse 56 des Steuerventils 54 für den Rückführungsdurchsatz ist ferner mit einer Ventilkammer 64 ausgebildet, welche zum Abgasspeisekanal 50 und der Abgaskammer 58 im Ventilgehäuse 56 ständig offen ist. Die Ventilkammer 64 kann mit dem Abgasrückführungskanal· 48 über ein im allgemeinen kegelstumpfförmiges Ventilelement 66 in Verbindung gebracht werden, welches axial in eine Lage hinein und aus dieser heraus beweglich ist, in welcher es die Öffnung in einem ringförmigen Ventilsitzelement 68 schließt, welches fest zwischen der Ventilkammer 64 und dem Abgasrückführungskanal 48 angeordnet ist. Das Ventilelement 66 ist an einem länglichen Ventilschaft 70 am einen Ende der Ventilschaftes befestigt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Der Ventilschaft 70 ist seinerseits mit seinem anderen Ende an der Membran durch die Ventil- und Abgaskammern 64 und 58 hindurch befestigt, wie gezeigt ist. Der Ventilschaft 70 ist axial zusammen mit der Membran 62 bezüglich dem Ventilgehäuse 56 beweglich, so daß das Ventilelement 66, das vom Ventilschaft 70 getragen ist, axial in und aus der oben erwähnten Lage beweglich ist, in welcher es das Ventilsitzelement 68 verschließt. Das Ventilelement 70 wird zwangsweise in seine spezielle Lage durch eine geeignete Spanneinrichtung bewegt, welche gemäß der Darstellung eine vorgespannte, wendeiförmige Druckfeder 72 aufweist, die innerhalb der Luftkarmner 60 angeordnet ist und mit dem einen Ende auf der Membran 62 sowie mit dem anderen Ende auf einem Wandabschnitt des Ventilgehäuses 56 aufsitzt.

Während des Motorleerlaufs wird ein erhöhter Unterdruck im Ansaugkrümmer 16 oder in der Luftansaug- und Luftbemessungsanordnung 10 stromabwärts vom Drosselventil 14 hergestellt, welches in seiner Leerlauflage oder seiner Lage mit tier kleinsten Winkelöffnung gehalten wird. Der Unterdruck wirkt auf die Membran 62 des Abgasrückführungssteuerventils 54 durch den Abgaspeisekanal 50 und die Ventil- und Abgas-

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kammer 64 und 58 des Ventils 54 hindurch ein und veranlaßt die Membran 62, sich in einer Richtung zu bewegen oder zu verformen, um das Ventilelement 66 in die axiale Lage zu bewegen, in v/elcher es die Öffnung im Ventilsitzelement 68 verschließt. Wenn das Ventilsitzelement 66 derart auf dem Ventilsitzelement 68 aufsitzt, welches zwischen dem Abgasrückführungskanal 4 8 und der Ventilkammer 64 angeordnet ist, dann ist der Rückführungskanal 48 vom Abgasspeisekanal 50 getrennt, so daß die Rückführung von Abgasen zum Gemischspeisesystem des Motors unterbrochen ist. Aufbau und Anordnung des Ventils 54 zum Steuern des Abgasrückführungsdurchsatzes, welches vorher beschrieben wurde, ist zum Zweck der Darstellung einfach und kann deshalb wunschgemäß abgewandelt und/oder verändert werden.

Der in Fig. 1 darstellte Verbrennungsmotor umfaßt ferner ein Ansaugluft-Beipasssystem, welches einen Ansaugluft-Beipasskanal 74 aufweist, der das Drosselventil 14 in der Lufteinlaß- und Luftzumessungs-Anordnung 10 umgeht, sowie ein Zwei-Wege-Luftströmungssteuerventil 76, das im Umgehungskanal 74 vorgesehen ist. Das Luftströmungssteuerventil 76 umfaßt gemäß der Darstellung ein Ventilgehäuse 78, welches mit einer im allgemeinen zylindrischen Ventilkammer ausgebildet ist, in welcher ein drehbarer Ventilschieber 80 drehbar angeordnet ist. Der drehbare Ventilschieber 80 ist mit einer Querbohrung oder einem Querkanal 82 ausgebildet, der an seinen beiden Enden offen ist und in und außer Deckung mit dem Beipasskanal 74 gebracht wird, wenn sich der Ventilschieber 80 um seine Mittelachse in der Ventilkammer im Gehäuse 78 dreht. Aufbau und Anordnung des Luftströmungssteuerventils 76, das oben beschrieben ist, ist ebenfalls zum Zweck der Erläuterung einfach und kann somit abgewandelt und/oder verändert werden, falls dies gewünscht ist.

In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist der Verbrennungsmotor, der die Abgasrückführungsanlage und das

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Ansaugluft-Beipasssystem umfaßt, die derart aufgebaut und angeordnet sind, mit einer Steuereinrichtung versehen, welche dazu eingerichtet ist, sowohl das Abgasrückführungssteuerventil. 54 als auch das Luftströmungssteuerventil 76 zu steuern. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht eine derartige Steuereinrichtung weitgehend aus einer mechanischen Koppeleinrichtung, die zwischen den Ventilen 54 und 76 eingreift, einer Antriebseinrichtung zum Antreiben der Koppeleinrichtung in Abhängigkeit von elektrischen Signalen, welche der Antriebseinheit zugeführt werden, sowie einer Computer-Steuer- bzw. -Regeleinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, die Signale zu erzeugen, indem sie auf verschiedenartige Betriebsparameter des Fahrzeugs anspricht.

Die oben' erwähnte mechanische Koppeleinrichtung umfaßt eine Zahnstangen- und Ritzelanordnung, welche aus einer beweglichen, mit Zähnen versehenen Stange 84 und einem Ritzel 86 besteht, welches mit der Zahnstange 84 kämmt. Die bewegliche Zahnstange 84 ist langgestreckt und ist in einer Richtung längsbeweglich, welche im wesentlichen auf die Bewegungsrichtung des Ventilelements 66 ausgerichtet ist, das einen Teil des Abgasrückführungsventils 54 bildet. Die Zahnstange 84 trägt an ihrem einen Ende ein im allgemeinen zylindrisches, hohles Halteteil 88, welches axial vorspringt, und zur oben erwähnten Belüftungsöffnung im Gehäuse 56 des Ventils 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes offen ist. Das Halteteil 88 weist einen ringförmigen Endabschnitt 90 auf, der radial einwärts gewandt ist und eine kreisförmige öffnung am vorderen Ende des Halteteils 88 bildet. Ein im allgemeinen scheibenförmiges Gleitteil 92 ist axial innerhalb des Halteteils 88 verschieblich und kann mit der Innenfläche des oben erwähnten ringförmigen Endabschnitts 90 des Halteteils 88 in Eingriff gebracht werden. Das Gleitteil 92 wird von einem länglichen Verbindungsstrang oder -stab 94 getragen, welches an seinem einen Ende mit dem Gleitteil 88 und an seinem anderen Ende mit der Membran 62 des Ventils

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54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes durch die Belüftungsöffnung im Gehäuse 56 des Ventils 54 _t wie gezeigt, hindurch verbunden ist. Somit ist das Gleitteil 92 axial gemeinsam mit der Membran 62 und dementsprechend dem Ventilelement 66 nicht nur bezüglich dem feststehenden Gehäuse 56, sondern auch relativ zur beweglichen Zahnstange 84 beweglich, wenn sich das Gleitteil 92 aus dem Eingriff mit dem ringförmigen Endabschnitt 90 des Halteteils 88 löst. Wenn das Halte- und Gleitteil 88 und 92 Relativlagen annehmen, in welchen das Gleitteil 92 in Eingriff mit dem ringförmigen Endabschnitt 90 des Halteteils 88 gehalten wird, wie dies gezeigt wird, dann wird das Gleitteil 92 gezwungen, sich gemeinsam mit der beweglichen Zahnstange 84 zu bewegen, wenn die Zahnstange 84 von dem Ventil 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes wegbewegt wird.

Wenn somit die Bewegungsrichtungen des Ventilelements 6 6 zum Herstellen" und Sperren der Verbindung zwischen dem Abgasrückführungskanal 48 und dem Speisekanal 50 als erste bzw. zweite Richtung unterstellt werden sollen, dann ist das Gleitteil 92 axial bezüglich dem Halteteil 88 in einer ersten und zweiten Richtung beweglich, welche jeweils der ersten und zweiten Richtung entspricht, in welche das Ventilelement 66 beweglich ist. Das Halteteil 84 ist auch in einer ersten und zweiten Richtung beweglich, welche jeweils der ersten bzw. zweiten Bewegungsrichtung des Ventilelements 66 und dementsprechend des Gleitteils 92 entspricht. Wenn das Gleit- und Halteteil 92 und 88 axial relativ zueinander in ihrer ersten bzw. zweiten Bewegungsrichtung bewegt werden, dann wird das Halteteil 88 in Halteeingriff mit dem Gleitteil 92 gebracht, um das Gleitteil 92 daran zu hindern, in seiner ersten Bewegungsrichtung relativ zum Halteteil 88 bewegt zu werden. Wenn das Halteteil 88 derart in Halteeingriff mit dem Gleitteil 92 gehalten wird und dann axial in seiner zweiten Bewegungsrichtung bewegt wird, dann wird das Gleitteil 92 gezwungen, sich ebenfalls in seiner zweiten Bewegungsrichtung zu bewegen, unabhängig von einem Differenzdruck, der auf die Membran 62 des Ventils 54 zum

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Steuern des Rückführungsdurchsatzes einwirkte

Die mechanische Koppeleinrichtung, welche zwischen den Ventilen 54 und 76 eingreift, umfaßt ferner einen Ventilbetätigungsarm 96, der betrieblich am einen Ende mit dem drehbaren Ventilschieber 80 des Luftströmungssteuerventils 76 derart verbunden ist, daß er in der Lage ist, den Ventilschieber 80 derart zu bewegen, daß er sich um seine Drehachse durch die Winkellage hindurch dreht, in welcher die Bohrung oder der Kanal 82 auf den Ansaugluft-Beipasskanal 74 ausgerichtet ist. Der Ventilbetätigungsarm 96 ist mit der oben beschriebenen beweglichen Zahnstange 84 mittels eines geeigneten Verbindungselements 38 verbunden und wird durch eine geeignete Spanneinrichtung gezwungen, sich in eine Richtung entgegengesetzt zu der Richtung zu bewegen, in welcher der Betätigungsarm 96 bewegt werden muß, wenn die Zahnstange 84 in ihre erste Bewegungsrichtung bewegt wird. Die hier gezeigte Spanneinrichtung umfaßt eine vorgespannte, wendeiförmige Zugfeder 100, welche mit ihrem einen Ende am Betätigungsarm 9 6 und mit ihrem anderen Ende an einem geeigneten feststehenden Teil verankert ist, welches einen Teil des Motoraufbaus bilden kann.

Das Ritzel 86, das in Eingriff mit der beweglichen Zahnstange 84 steht, ist um eine Achse schwenkbar, die bezüglich dem Motoraufbau festliegt, und wird zur Drehung um die Achse durch die oben erwähnte Antriebseinrichtung angetrieben, welche einen Teil der Steuereinrichtung bildet, die die vorliegende Erfindung verkörpert. In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung weist die Antriebseinrichtung gemäß der Darstellung einen umkehrbaren Impulsmotor 102 und eine üntersetzungsgetriebeeinrichtüng 104 auf, welche ein Eingangszahnrad aufweist, das mit der Abtriebswelle des Motors 102 drehbar ist, sowie ein Ausgangszahnrad, das mit dem Ritzel 86 drehbar ist.

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Der Impulsmotor 102 und die oben erwähnten Treibstoffeinspritzventile 18 sind elektrisch an eine elektrische Steuerschaltung angeschlossen, welche in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel von einem Mikrocomputer 106 gebildet ist. Der Mikrocomputer 106 spricht auf verschiedenartige Betriebsparameter des Motors an, um Impulssignale als Ausgangssignale für die Treibstoffventile 18 und den Impulsmotor 102 zu bilden. Somit weist der Mikrocomputer 106 Eingangsanschlüsse auf, die an geeignete Signalquellen angeschlossen sind, welche Angaben von bestimmten variablen Motorparametsm liefern. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sollen die Signalquellen einen Motordrehzahlfühler 108 zum Feststellen der Drehzahl der Motorkurbelwelle 32 und zum Erzeugen eines Ausgangssignals Sn umfassen, das für die festgestellte Motordrehzahl repräsentativ ist, einen Motortemperaturfühler 110, um die Betriebstemperatur des Motors festzustellen und ein Ausgangssignal St zu erzeugen, welches für die festgestellte Motortemperatur repräsentativ ist, einen Fühler 112 für die Drosselventilstellung, um den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 in der Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 festzustellen und ein Ausgangssignal Sv zu erzeugen, welches für den festgestellten Öffnungsgrad des Drosselventils 14 repräsentativ ist, sowie einen Abgasfühler 114, um die Konzentration einer bestimmten chemischen Komponente, wie etwa des Sauerstoffs, in den Abgasen festzustellen, die von den Arbeitszylindern abgegeben werden, und um ein Ausgangssignal Se zu erzeugen, welches für die festgestellte Konzentration des bestimmten chemischen Bestandteils in den Abgasen repräsentativ ist.

Der Motordrehzahlfühler 108 kann beispielsweise durch einen elektromagnetischen Abtastzähler gebildet sein, der einen magnetischen Läufer 116 aufweist, der mit der Kurbelwelle 32 des Motors drehbar ist und Süd- und Nordpole aufweist, die längs des Umfangs des Läufers 116 wechselweise angeordnet sind, sowie eine Spuleneinrichtung 118, welche im Zu-

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sammenhang mit dem magnetischen Läufer 116 fest angeordnet ist, wie gezeigt Ist. Der derart angeordnete Motordrehzahlfühler 108 ist dazu eingerichtet, als sein Ausgangssignal Sn eine Impulsfolge mit einer Frequenz zu liefern, welche zur Drehzahl der Kurbelwelle 32 proportional ist. Andererseits ragt der Motortemperaturfühler 110 gemäß der Darstellung in den Kühlwassermantel im Zylinderblock 26 des Arbeitszylinders 24 des Motors hinein und ist somit dazu eingerichtet, sein Ausgangssignal St durch Feststellen der Temperatur des Motorkühlwassers zu erzeugen, welches durch den Wassermantel hindurch umgepumpt werden soll. Ferner weist der Meßfühler 112 für die Drosselventilstellung gemäß der Darstellung ein elektrisches Potentiometer auf, welches einen Widerstand 122 umfaßt, der sich in einem Bogen um eine Achse herum erstreckt, die parallel zur Achse verläuft, welche das Drosselventil 14 trägt, sowie einen Gleitkontakt 124, welcher um die oben erwähnte Achse drehbar ist und mechanisch mit der Welle des Drosselventils 14 durch eine geeignete Kopplung verbunden ist. Der Meßfühler 112 für die Lage des Drosselventils, der derart angeordnet ist, bewirkt die Erzeugung seines Ausgangssignals Sv in Form einer Spannung, welche kontinuierlich mit dem Öffnungsgrad des Drosselventils 14 in der Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 variabel ist. Der Mikrocomputer 106 ist an eine geeignete Stromquelle (nicht gezeigt) über einen Zündschalter 126 oder irgendeine andere Meßeinrichtung hinweg angeschlossen, welche auf Anläufe und Stillstände des Motors anspricht.

Falls gewünscht, können die Signalquellen für den Mikrocomputer 106 auch einen Meßfühler 128 für den Luftansaugdurchsatz umfassen, um den Ansaugdurchsatz der Luft durch die Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 festzustellen und ein Ausgangssignal Sa zu erzeugen, welches repräsentativ ist für den gemessenen Durchsatz der Ansaugluft. Der Meßfühler 128 für den Durchsatz der Ansaugluft kann von einem Luftströmungsmesser 130 gebildet sein, v/elcher in der Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung Iff stromaufwärts vom Drosselventil

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vorgesehen ist und um eine feste Achse in Abhängigkeit vom Strömungsdurchsatz der Luft hierdurch drehbar ist, sowie aus einem Potentiometer, welches aus einem Widerstand 132 besteht, der sich in einem Bogen um eine Achse parallel zur Drehachse des Luftströmungsmessers 130 erstreckt, sowie einem Gleitkontakt 134, der am Widerstand 132 verschieblich ist und mit dem Luftströmungsmesser gekoppelt ist. Der Meßfühler 128 für den Ansaugluftdurchsatz bewirkt somit als sein Ausgangssignal Sa die Erzeugung -einer Spannung, die kontinuierlich mit dem Strömungsdurchsatz der Luft durch den Luftströmungsmesser 130 variabel 1st.

Die Signalquellen können ferner einen Abgastemperaturfühler 136 und einen Abgasdruckfühler 138 umfassen, die im Abgasrückführungskanal 48 stromabwärts von der Blende 52 vorgesehen sind, um Temperatur und Druck der Abgase festzustellen, die durch den Kanal 48 zurückgeführt werden sollen, und um Ausgangssignale Sg bzw. Sp zu erzeugen, die repräsentativ sind für die festgestellte Abgastemperatur und den festgestellten Abgasdruck. Wenn es ferner erwünscht ist, einen Gleichstrommotor zu verwenden, der anstelle des Impulsmotors 102 als Antriebseinrichtung für die Zahnstange 84 und das Ritzel 86 herangezogen wird, dann kann ein Ventilstellungsfühler 140 vorgesehen sein, um den Strömungsdurchsatz an Abgasen durch das Abgasrückführungssteuerventil 54 von der axialen Stellung des Ventilelements 66 bezüglich dem Ventilsitzelement 68 festzustellen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ist gemäß der Darstellung ein Ventilstellungsfühler 140 von einem Potentiometer gebildet, welches einen Widerstand 142 aufweist, der sich parallel zur Verbindungsstange 94 zwischen der Membran 62 des Ventils 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes und dem Gleitteil 92 im Halteteil 88 erstreckt, das mit der beweglichen Zahnstange 84 verbunden ist. Das Potentiometer umfaßt ferner einen Gleitkontakt 144, der mit der Verbindungsstange 94 beweglich ist und auf dem Widerstand 142 glei-

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ten kann. Der Ventilstellungsfühler Ί40 bewirkt somit die Erzeugung eines Ausgangssignals Sf in Form einer Spannung, welche kontinuierlich mit der Axiallage des Ventilelements 66 bezüglich dem Ventilsitzelement 68 variabel ist, und demnach auch mit dem Strömungsdurchsatz von Abgasen, die durch das Ventil 54 hindurchgeleitet werden sollen.

Die derart angeordneten, verschiedenenartigen Meßfühler sind elektrisch mit einer zentralen Verarbeitungseinheit 146 (central processing unit CPU) des Mikrocomputers 106 verbunden, welcher ferner eine Speichereinheit 148 und eine Eingangs-/Ausgangs-Einheit 15Ό aufweist.

Die Tätigkeit der derart in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung angeordneten Steuer- bzw. Regeleinrichtung wird nachfolgend kurz beschrieben.

Wenn sich der Verbrennungsmotor im Leerlauf befindet, dann wird der Leerlaufzustand beispielsweise durch den Motordrehzahlfühler 108 festgestellt, der ein Ausgangssignal Sn erzeugt, das für eine Motordrehzahl repräsentativ ist, die kleiner ist als ein bestimmter Wert. Indem er auf das Signal Sn, das derart vom Motordrehzahlmeßfühler 108 geliefert wird, anspricht, steuert der Mikrocomputer 106 den Impulsmotor 102 derart, daß er das Ritzel 86 so antreibt, daß es sich in einer derartigen Richtung dreht, daß sich die Zahnstange 84 in seiner oben erwähnten ersten Bewegungsrichtung bewegt. Dies veranlaßt den Ventilbetätigungsarm 96, sich gegen die Kraft der Zugfeder 100 in einer derartigen Richtung zu bewegen, daß er den Drehventilschieber 80 des Luftströmungssteuerventils 76 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 1 dreht, so daß die Querbohrung des Kanals 82 im Ventilschieber 80 zur Deckung mit dem Ansaugluft-Beipasskanal 74 gebracht wird. Nachdem es dem Änsaugluft-Beipasskanal 74 somit gestattet ist, zur Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 stromabwärts vom Drosselven-

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til 14 offen zu sein, welches nun in seiner Leerlaufstellung oder seiner Stellung mit kleinster Öffnung gehalten wird, wird Luft in die Arbeitszylinder des Motors durch den Ansaugluft-Beipasskanal 74 und das Luftströmungssteuerventil 76 sowie auch den Leerlauf-Luftkanal 20 eingeleitet, um hierbei die Verbrennungsbedingungen des Motors zu stabilisieren.

Wenn die Zahnstange 84 in ihrer ersten Bewegungsrichtung bewegt wird, dann gleitet das Halteteil 83, das an der Zahnstange 84 befestigt ist, auf der Umfangsoberflache des Gleitteils 92 entlang, so daß die Bewegung der Zahnstange 84 in ihrer ersten Bewegungsrichtung keinerlei Wirkung auf das Gleitteil 92 und dementsprechend auf das Ventilelement 66 des Ventils 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes ausübt. Das Ventilelement 66 des Ventils 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes wird deshalb in der Stellung gehalten, in welcher es voll die öffnung im Ventilsitzelement 68 durch die Kraft verschließt, die von der Saugwirkung herführt, die im Ansaugkrümmer 16 des Motors hergestellt wird und somit durch den Abgasspeisekanal 50 auf die Membran 62 des Ventils 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes einwirkt. Die Rückführung von Abgasen zur Gemischspeiseanlage des Motors wird somit unter Leerlaufbedingungen des Motors bei verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen vinterbrochen.

Wenn die Motordrehzahl bis über einen bestimmten Wert während des Leerlaufs des Motors hinaus ansteigt, dann steuert der Mikrocomputer 106, der beispielsweise auf das Ausgangssignal Sn vom Motordrehzahlfühler 108 her anspricht, den Impulsmotor 102 derart, daß dieser das Ritzel 86 so antreibt, daß es sich in einer Richtung bewegt, um die Zahnstange 84 in ihrer zweiten Bewegungsrichtung zu bewegen, d. b. in Fig. 1 nach oben. Dies veranlaßt seinerseits den Ventilbetätigungsarm 96, sich in einer derartigen Richtung

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zu bewegen, daß der Drehventilschieber 80 des Luftströmungssteuerventils 76 im Uhrzeigersinn in Fig. 1 gedreht wird, so daß die Querbohrung oder der Querkanal 82 im Ventilschieber 80 aus der Richtung, in welcher eine volle Deckung mit dem Ansaugluftbeipasskanal 74 vorliegt, verlagert wird, oder völlig aus der Ausrichtung auf den Kanal 74 gebracht wird. Dies führt zu einer Verringerung oder eine Unterbrechung der Luftströmung durch das Luftströmungssteuerventil 76 und dementsprechend zu einer Verringerung der Ausgangsdrehzahl des Motors. Unter diesen Bedingungen werden die Treibstoffeinspritzventile 18 derart gesteuert, daß sie Treibstoff in den Ansaugkrümmer 16 oder unmittelbar in die Ansaugöffnungen der Arbeitszylinder des Motors derart einspritzen, daß sie verbrennbare Gemische mit derartigen Luft-TreibstoffVerhältnissen herstellen, welche für die Betriebsbedingungen des Motors optimal sind, wie beispielsweise für die Luftdurchsätze, die in die Arbeitszylinder eingeleitet werden, wie sie durch den Meßfühler 128 für den Ansaugluftdurchsatz festgestellt werden.

Die zentrale Verarbeitungseinheit 146 des Mikrocomputers 106 ist derart programmiert, daß die Impulssignale, die vom Mikrocomputer 106 dem Impulsmotor 102 zugeführt werden, Tastverhältnisse haben, welche es bewirken, daß die Zahnstange 84 veranlaßt wird, sich um nur einen derartigen Abstand zu bewegen, welcher nicht den Halteeingriff des Halteteils 8 8 mit dem Gleitteil 92 herstellt. Unter Bedingungen, in welchen die Luftströmung durch das Luftströmungssteuerventil 76 während des Motorleerlaufs verringert oder unterbrochen ist, wie dies oben beschrieben ist, wird deshalb das Ventilelement 66 des Ventils 54 zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes in der Lage gehalten, in welcher es die öffnung im Ventilsitzelement 68 schließt und die Rückführung von Abgasen durch das Ventil 54 unterbricht.

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Wenn das Drosselventil 14 in der Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 derart angetrieben wird, daß es sich in seine Stellung mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe bewegt, und wenn die Ausgangsdrehzahl des Motors dementsprechend zunimmt, dann wird der Impulsmotor 102 derart betätigt, daß er die Zahnstange 8 4 weiter in ihrer zweiten Bewegungsrichtung bewegt und das Halteteil 88 in Halteeingriff mit dem Gleitteil 92 bringt. Die Bewegung der Zahnstange 84 in ihrer zweiten Bewegungsrichtung veranlaßt das Gleitteil 92 und dementsprechend das Ventilelement 66 des Ventils 54 für die Steuerung des Rückführungsdurchsatzes, sich vom Ventilsitzelement 68 gegen die Kraft wegzubewegen, die von der Saugwirkung herrührt, die auf die Membran 62 einwirkt. Nachdem es somit der Öffnung im Ventilsitzelement 68 gestattet ist, offen zu sein, werden die Abgase, die vom Auspuffrohr 42 zum Abgasrückführungskanal 48 zurückgeleiteh werden, hinter das Ventil 54 und durch den Abgasspeisekanal 50 in den Ansaugkrümmer des Motors eingeleitet und werden der Luft beigemischt, die in die Arbeitszylinder 24 des Motors eingeleitet werden soll. Die dem Impulsmotor 102 unter diesen Bedingungen zuzuführenden Impulse werden vom Mikrocomputer 106 in Übereinstimmung mit beispielsweise den Ausgangssignalen Sn vom Motordrehzahlfühler 108 und den Ausgangssignalen Sa vom Ansaugluftdurchsatzfühler 128 verändert.

Die Weiterbewegung der Zahnstange 84 in ihrer zweiten Bewegungsrichtung veranlaßt den Ventilbetätigungsarm 96, den Ventilschieber 80 des Luftströmungssteuerventils 76 bis hinter die Winkellage zu verschieben, welche eine Verbindung zwischen dem Ansaugluftbeipasskanal 74 und dsr Querbohrung oder dem Querkanal 82 im Ventilschieber 80 herstellt. Der Beipasskanal 74 wird deshalb durch das Luftströmungssteuerventil 76 voll versperrt und unterbricht die Luftströmung durch den Beipasskanal 74 in den Ansaugkrümmer des Motors.

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Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Steuer- bzw. Regeleinrichtung. In Fig. 2 ist ein Verbrennungsmotor gezeigt, der eine Luftansaug- und Luftzuraessungsanordnung 10 aufweist, in der ein Drosselventil 14 vorgesehen ist, ein Abgasrückführungskanal 48, der von der Auspuffanlage (nicht gezeigt) des Motors herführt, sowie ein Ansaugluftbeipasskanal 74, der von der Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 stromaufwärts vom Drosselventil 14 herführt.

Der Abgasrückführungskanal 48 und der Ansaugluftbeipasskanal 74 enden in einem durch einen Elektromagneten betätigen 3-Wege-Schaltventil 152, welches zwei Einlaßöffnungen (nicht gezeigt) aufweist, die jeweils zum Kanal 48 bzw. 74 offen sind, sowie eine Auslaßöffnung, welche zum Luft-/Abgas-Kanal 154 offen ist. Obwohl in den Zeichnungen nicht gezeigt, ist in dem Drei-Wege-Schaltventil 152 ein drehbarer oder hin- und herbeweglicher Ventilschieber vorgesehen, der zwischen einer Lage, in welcher er eine Verbindung von einer der beiden Einlaßöffnungen zur Auslaßöffnung herstellt, und einer Lage beweglich ist, in welcher eine eine Verbindung zwischen der anderen Einlaßöffnung zur Auslaßöffnung des Ventils 152 herstellt. Der Ventilschieber ist gezwungen, eine dieser seiner beiden Lagen einzunehmen, und zwar durch eine geeignete Spanneinrichtung (nicht gezeigt), die in das Ventil 152 aufgenommen ist, und ist gezwungen, sich in die andere Lage zu bewegen, wenn eine Magnetspule 152a, welche dem Ventilschieber zugeordnet ist, erregt wird. Zum Zweck der Beschreibung wird hierin davon ausgegangen, daß der Ventilschieber des Schaltventils 152 gezwungen wird, die Lage einzunehmen, welche eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung und jener Einlaßöffnung herstellt, die zum Abgasrückführungskanal 48 hin offen ist, und daß der Schieber gezwungen wird, sich in die Stellung zu bewegen, in welcher er eine Verbindung zwischen der Auslaßöffnung und jener

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Einlaßöffnung herstellt, die zum Ansaugluft.-Beipasskanal 74 offen ist., wenn die Magnetspule 152a erregt ist.

Der Luft-/Abgaskanal 154, der von dem derart ausgebildeten bzw. angeordneten Schaltventil 152 herführt, endet in einem motorbetriebenen Strömungssteuerventil 156, das ein Ventilgehäuse 158 aufweist, welches zwischen dem Luft-/ Abgaskanal 154 und einem Kanal 160 eingreift, der mit dem Ansaugkrümmer 16 des Motors oder der Luftansaug- und Luf tzumessungsanordnung 10 stromabwärts vom Drosselventil in Verbindung steht. Das Strömungsteuerventil 156 ist als Drosselventil aufgebaut und umfaßt somit eine im allgemeinen kreisförmige Ventilplatte 162, welche innerhalb des Ventilgehäuses 158 angeordnet ist und zwischen einer Winkelstellung mit kleinster öffnung und einer Winkelstellung mit größter öffnung drehbar ist, wobei eine Ventilwelle 164 an beiden Enden drehbar im Ventilgehäuse 158 gelagert ist. Die Welle 164, die somit die Ventilplatte 162 trägt, erstreckt sich im wesentlichen in Querrichtung zur Strömungsmittelströmungsrichtung durch das Ventilgehäuse 158 hindurch und ist durch eine geeignete Untersetzungsgetriebeeinrichtung 166 mit der Abtriebswelle eines umkehrbaren Motors 168 verbunden. Der Öffnungsgrad der Ventilplatte 162 im Ventilgehäuse 158 ist somit mit dem Tastverhältnis (dutyfactor) der Impulssignale variabel, die dem Impulsmotor 168 zugeführt werden. Falls gewünscht, kann der Impulsmotor 168 durch einen Gleichstrommotor ersetzt werden.

Der Impulsmotor 168 und das durch, einen Elektromagneten betriebene Drei-Wege-Schaltventil 152 sind elektrisch mit einer elektrischen Steuerschaltung verbunden, welche in der hier gezeigten Anordnung beispielsweise von einem Mikrocomputer 170 gebildet sein soll. Ähnlich zu seinem Gegenstück in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 weist der Mikrocomputer 170 Endanschlüsse auf, welche mit verschiedenartigen Signalquellen verbunden sind, die vorgeschriebene

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Betriebsparameter eines Kraftfahrzeuges anzeigen, wie beispielsweise den Öffnungsgrad des Drosselventils 14, den Ansaugdurchsatz der Luft durch die Luftansaug- und Lufframeless ungs anordnung 10, die Konzentration eines vorgeschriebenen chemischen Bestandteils wie etwa Sauerstoff in den Abgasen, die von den Motorzylindern abgegeben werden, die Motortemperatur, wie etwa die Temperatur des Kühlmittels für den Motor, die Motordrehzahl, die Winkellage der Motorkurbelwelle, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die in der Getriebeeinrichtung des Fahrzeugs gewählte Schaltstellung usw. Diese Signale werden einer zentralen Verarbeitungseinrichtung (central processing unit CPU) 172 des Mikrocomputers 170 vorgeführt, welcher dazu eingerichtet ist, Impulssignale der Spule 152a des Elektromagnet-betätigten Drei-Wege-Schaltventils 152 und der Spule (nicht gezeigt) des Impulsmotors 166 in Abhängigkeit von den Einzelinformationen zuzuführen, welche von den Signalen dargestellt werden, die der zentralen Verarbeitungseinrichtung 170 eingegeben werden. Gemäß der Darstellung in Fig. weist der Mikrocomputer 170 ferner eine Speichereinrichtung 174, eine Eingangs-/Ausgangseinrichtung 176 und eine Stromquelleneinrichtung 178 auf. Mit 180 ist in Fig. 2 ein Fühler für die Drosselventilstellung bezeichnet, der dazu eingerichtet ist, den Öffnungsgrad des Drosselventils 14 in der Luftansaug- und Luftzumessungsanordnung 10 festzustellen und ein Äusgangssignal zu erzeugen, welches für den festgestellten Öffnungsgrad des Drosselventils 14 repräsentativ ist.

Während des Leerlaufs des Motors steuert der Mikrocomputer 170 das Drei-Wege-Schaltventil 152 derart, daß es erregt bleibt und dementsprechend seinen Ventilschieber in der Lage hält, in welcher eine Verbindung zwischen seiner Einlaßöffnung, die zum Ansaugluft-Beipasskanal 74 hin offen ist,- und seiner Äuslaßöffnung hergestellt ist, die zum Luft-/Abgas-Kanal 154 offen ist. Frischluft, die durch

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einen Luftreiniger {nicht gezeigt) in den Ansaugluft-Beipasskanal 74 eingelassen wird, wird deshalb durch das Schaltventil 152 und den Luft-/Abgas-Kanal 154 und weiter hinter das Strömungssteuerventil 156 in den Ansaugkrümitier 16 des Motors mit einem Durchsatz eingeleitet, der mit dem Öffnungsgrad der Ventilplatte 162 des Strömungssteuerventils 156 variabel ist. Unter Leerlaufbedingungen des Motors wird der Impulsmotor 168 durch den Mikrocomputer 172 derart betätigt, daß der Öffnungsgrad der Ventilplatte 162 des Strömungssteuerventils 156 ab- oder zunimmt, wenn die Motordrehzahl, die durch ein Signal dargestellt ist, welches der zentralen Verarbeitungseinrichtung 172 des Mikrocomputers 170 zugeführt wird, höher bzw. niedriger als ein bestimmter Wert ist, so daß die Ausgangsdrehzahl des Motors zum bestimmten Wert hin konvergiert.

Wenn der Motor unter Betriebsbedingungen mit teilweise oder voll geöffneter Drosselklappe arbeitet und die Rückführung von Abgasen in seine Gemischspeiseanlage erfordert, dann unterbricht der Mikrocomputer 170 die Stromzufuhr zur Elektromagnetspule 152a des Drei-Wege-Schaltventils 152 und gestattet es dem Ventil 152, die Verbindung zwischen seiner Einlaßöffnung, die zum Abgasrückführungskanal 48 hin offen ist, und seiner Äuslaßöffnung herzustellen, die zum Luft-/ Äbgaskanal 154 offen ist. Demzufolge werden die Abgase, die in den Abgasrückführungskanal 48 von der Auspuffanlage des Motors her eingelassen werden, durch das Schaltventil 152 und den Luft-/Äbgaskanal 154 und weiter bis hinter das Strömungssteuerventil 156 bis zum Ansaugkrümmar 16 des Motors mit einem Durchsatz durchgelassen, der mit dem Öffnungskanal der Ventilplatte 162 des Strömungssteuerventils 156 variabel ist, das durch den Impulsmotor 168 unter der Steuerung der Impulssignale vom Mikrocomputer 170 her betätigt wird.

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Während bei der vorliegenden Erfindung unterstellt wurde, daß sie bei einem Fahrzeug-Verbrennungsmotor mit Einspritzung verkörpert wird, ist es doch ersichtlich, daß die Grundmerkmale der hier vorgeschlagenen Steuer- bzw. Regeleinrichtung nicht nur auf einen derartigen Motor anwendbar sind, sondern auch auf einen Verbrennungsmotor, der dem Typ nach einen oder mehrere Vergaser verwendet.

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Leerseite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

W. STOCKMAiR

K. SCHUMANN P. H. JAKOB G. BEZOLD

r« nt-n *ιλ? r»f rut \'

8 MÜNCHEN

MAXlMIUANSTfiAS^E ·*

21. Jan. 1980 P 14- 627

UISSM MOTOR COMPANY, LIMITED

2, fTakara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Steuereinrichtung für Verbrennungsmotor

J Steuereinrichtung für einen Verbrennungsmotor, der eine Luft-Treibstoff-Gemischspeiseanlage umfaßt, in der ein Drosselventil enthalten ist, eine Auspuffanlage, einen Abgasrückführungskanal zum Rückführen von Abgasen aus der Auspuffanlage in die Gemischspeiseanlage mit gesteuertem Durchsatz, sowie einen Ansaugluft-Beipasskanal, um zuzulassen, daß Luft in kontrolliertem Durchsatz in die Gemischspeiseanlage stromabwärts vom Drosselventil eingelassen wird, wenn sich das Drosselventil in seiner Winkelstellung

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TELEFON (OBO) 020865 T₅LEX O₈OS₃BO TEtESRAMMEMONAPAT

mit kleinster Öffnung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Steueranlage in Zusammenwirkung die folgenden Merkmale aufweist:

- eine Venti!einrichtung (54, 76; 152, 156), welche die Steuerung des Strömungsdurchsatzes der durch den Abgasrückführungskanal (48) zurückzuführenden Gase sowie des Strömungsdurchsatzes der durch den Ansaugluft-Beipasskanal (74) hindurchzuleitenden Luft bewirkt,

- einen Elektromotor (102; 168), der betrieblich mit der Ventileinrichtung verbunden ist, um die Ventileinrichtung in Abhängigkeit von elektrischen Signalen zu betätigen, welche dem Motor zugeführt werden, und

- eine Steuerschaltung (106; 170), welche auf veränderliche Parameter anspricht, die in Relation zu bestimmten Betriebsbedingungen des Motors stehen, um den Motor auf der Grundlage dieser Parameter zu betreiben.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Ventil (54) zum Steuern der Abgasrückführungsmenge aufweist, mit einem Ventilelement (66), welches auf die Saugwirkung in der Gemischspeiseanlage stromabwärts von dem Drosselventil (14) anspricht und in eine erste sowie eine entgegengesetzte zweite Richtung beweglich ist, um den Durchgang von Abgasen durch den Abgasrückführungskanal (48) zu unterbrechen bzw. zuzulassen, und ein Luftströmungssteuerventil (76) mit einem Ventilelement (80), das über eine Lage hinweg beweglich ist, welche es dem Ansaugluft-Beipasskanal (74) gestattet, in die Gemischspeiseanlage stromabwärts vom Drosselventil

(14) offen zu sein, und daß der Elektromotor (102) mechanisch mit den jeweiligen Ventilelementen des Ventils zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes und des Luftströmungssteuerventils gekoppelt ist.
3. Steuereinrichtung nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch eine Koppeleinrichtung (84, 86, 88, 90, 92, 94),

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welche betrieblich zwischen den jeweiligen Ventilelementen „(66, 80) des Abgasrückführungsventils (54) und des Luftströitiungssteuerventils (76) eingreift, wobei der Elektromotor (102) mechanisch mit den Koppeleinrichtungen gekoppelt ist, um die Ventilelemente derart anzutreiben, daß sie sich unter gewissen, bestimmten Motorbetriebsbedingungen unabhängig voneinander und unter anderen, bestimmten Motorbetriebsbedingungen gemeinsam miteinander bewegen.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung ein bewegliches Teil (84, 88, 90) umfaßt, welches mit dem Ventilelement (80) des Luftströmungsventils (76) verbunden ist und in Eingriff mit dem Ventilelement (66) des Steuerventils (54) für den Rückführungsdurchsatz gebracht werden kann, daß das bewegliche Teil in einer ersten und einer entgegengesetzten zweiten Richtung beweglich ist, wobei diese Richtungen der ersten bzw. zweiten Bewegungsrichtung des Ventilelements des Ventils zur Steuerung der Rückführungsmenge entsprechen und in Halteeingriff mit dem Ventilelement des Ventils zur Steuerung des Rückführungsdurchsatzes gebracht werden, wenn "das Ventilelement des Ventils zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes und das bewegliche Teil in ihrer jeweiligen ersten und zweiten. Bewegungsrichtung bewegt werden, und daß der Elektromotor (102) in Antriebseingriff mit dem beweglichen Teil steht, um das bewegliche Teil derart anzutreiben, daß es sieh in Längsrichtung in Richtungen sowie über Abstände hinweg bewegt/ welche von elektrischen Signalen vorgegeben werden, die dem Motor von der Steuerschaltung (106) zugeführt werden.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleinrichtung ferner ein Halteteil (88, 90) umfaßt, welches mit dem beweglichen Teil (84) beweglich ist, sowie ein Gleitteil (92) , welches mit dem Ventilelement. (66) des Ventils (54) zum Steuern des Abgasrückführungsumsatzes beweglich ist und in das Halteteil eingreift,

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daß das Halteteil in Halteeingriff mit dem Gleitteil gebracht wird, wenn das Ventilelement des Ventils zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes und das bewegliche Teil in ihrer jeweiligen ersten und zweiten Bewegungsrichtung bewegt werden, und daß das bewegliche Teil und das Ventilelement des Ventils zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes gegeneinander beweglich sind, wenn sich das bewegliche Teil außer Eingriff mit dem Ventilelement des Ventils zum Steuern des Rückführungsdurchsatzes befindet.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil aus einer mit Zähnen versehenen Stange (84) besteht, daß die Koppeleinrichtung ferner ein Ritzel (86) aufweist, welches in ständigem Eingriff mit der Zahnstange steht,, und daß der Elektromotor (102) in Antriebsverbindung mit dem Ritzel steht.
7. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung ein Drei-Wege-Schaltventil

(152) aufweist, welches zwei Einlaßöffnungen aufweist, die zum Abgasrückführungskanal (48) bzw. zum Ansaugluft-Beipasskanal (74) hin offen sind, sowie eine Auslaßöffnung, welche mit einer der beiden Einlaßöffnungen in Abhängigkeit von einem Signal in Verbindung gebracht werden kann_F welches von der' Steuerschaltung (176) zugeführt wird, sowie ein Strömungssteuerventil (156), welches eine Einlaßöffnung aufweist, die mit der Auslaßöffnung des Schaltventils in Verbindung steht, sowie eine Auslaßöffnung, die mit der Gemischspeiseanlage stromabwärts vom Drosselventil (14) in Verbindung steht, wobei das Strömungssteuerventil ein Ventilelement C162) aufweist, welches zwischen der Einlaß- und Auslaßöffnung des Strömungssteuerventils angeordnet ist ..und betrieblich mit der Abtriebswelle des Elektromotors Ct68) verbunden ist, um zwischen einer Lage mit kleinster öffnung- sowie einer Lage mit größter öffnung in Abhängigkeit von Signalen betätigt zu werden, welche von der Steuer-

schaltung zugeführt werden.
8. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (102; 168) ein Schritt- bzw. Impulsmotor ist.
9. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (102; 168) ein Gleichstrommotor ist.
10. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (102) ein Gleichstrommotor ist₇ und daß die Steuereinrichtung ferner einen Meßfühler (140) zum Feststellen einer Ventillage aufweist, welche auf die Bewegurig des Ventilelements (66) des Ventils

(54) zum Steuern des Abgasrückführungsdurchsatzes anspricht, um ein elektrisches Signal zu erzeugen, welches repräsentativ ist für die Stellung des Ventilelements bezüglich einer vorbestimmten Bezugslage (Ventilsitz 68), wobei der Ventil-Lagefühler einen Ausgangsanschluß aufweist, der mit der Steuerschaltung (106) verbunden ist.

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