DE3505289C2 - Luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem ersten und einem zweiten Sekundärluftversorgungskanal (11, 12), die zu einem Luftansaugkanal auf der stromabwärts liegenden Seite eines Drosselventiles (5) führen. Eine Verzögerungseinrichtung (19) ist im zweiten Sekundärluftversorgungskanal (12) auf der stromaufwärts liegenden Seite eines Öffnungs- und Schließventils (18) vorgesehen, das im zweiten Sekundärluftversorgungskanal (12) angeordnet ist. Ein Druckversorgungskanal (17) verbindet die Druckkammer (16a) eines Luftsteuerventils (16) im ersten Sekundärluftversorgungskanal (11) mit einem Teil des zweiten Sekundärluftversorgungskanals (12) zwischen der Verzögerungseinrichtung (19) und dem Öffnungs- und Schließventil (18). Eine Drucksteuereinrichtung (28) liefert einen Druck, über den der Öffnungsgrad des Luftsteuerventils (16) verringert werden kann, zu einem Teil des zweiten Sekundärluftversorgungskanals (12) zwischen dem Öffnungs- und Schließventil (18) und der Verzögerungseinrichtung (19) und zwar auf bestimmte Betriebsverhältnisse der Maschine ansprechend. Der Bereich der Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses ist somit nach Maßgabe der Betriebsverhältnisse der Maschine bestimmt.

Description

% wert, das mit nicht höheren Kosten als die herkömmli-4v chen luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungssystei'i me mit elektrisch betätigter Proportional- und Integrals'™ regelung verbunden ist, bei denen die Steuervorgänge !<·· über Impulsmotoren ausgeführt werden. % Es ist weiterhin wünschenswert, einen Bereich der

¥■ Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses nach Maß- <.| gäbe der Arbeitsverhältnisse der Maschine festzulegen, .'·) um das Laufverhalten der Maschine und den Wirkungs-U grad der Reinigung des Abgases zu verbessern. S Die Vorrichtung der eingangs genannten Art, die Ge-

;Ä genstand der älteren Anmeldung DE 35 01 589 A 1 ist, § stellt eine derartige luftansaugseitige Sekundärluftverä sorgungsvorrichtung vom pneumatischen Typ dar, die P einen relativ einfachen Aufbau hat und mit geringen ίο Kosten verbunden ist und dennoch in der Lage ist, das k Luft/Kraftsloffverhältnis über einen weiten Bereich oh- ^frl ne Beeinträchtigung des Laufverhaltens der Maschine I- zu ιegeln.

■ji Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht

H darin, diese Sekundärluftversorgungsvorrichtung so % weiterzubilden, daß sie eine demgegenüber verfeinerte κ Regelfunktion hat

■' Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine

r] Ausbildung gelöst, wie sie im Kennzeichen des Patent-If: anspruchs 1 angegeben ist

Cn Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein zwei-

i;; les Öffnungs- und Schließventil im Sekundärluftversor-Sii gungskanal vorgesehen, das einen Druck zur Verringe- W. rung des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils unter ;Vi bestimmten Arbeitsverhältnissen der Maschine liefert. L:_: Durch diesen Druck wird die Arbeit des Luftsteuerven- :■■ lils unterbrochen und wird weiterhin die Luftströmungsmenge durch den zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal bei bestimmten Betriebsverhältnissen der Maschine fein geregelt, ';■', Die bestimmten Betriebsverhältnisse der Maschine

i;¹· sind insbesondere der niedrige Lastbetrieb der Maschi- ·::■ ne.

; Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch den Aufbau eines Ausführungsbcispiels der erfindungsgemäßen luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung,

F i g. 2 in einem Blockschaltbild den Aufbau der Steuerschaltung der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung und F i g. 3 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen luftansaugseitigen Sekundärluflversorgungsvorrichtung.

Wie es in F i g. 1 dargestellt ist, wird die an der Einlaßöffnung für die Außenluft angesaugte Luft über ein Luftfilter 2 und einen Vergaser 3 in die Brennkraftmaschine gezogen. Der Vergaser 3 weist ein Drosselventil 5 und ein Venturi 6 auf, das auf der stromaufwärts liegenden Seite des Drosselventils 5 ausgebildet ist. Eine Starterklappe 7 ist auf der stromaufwärts liegenden Seite des Venturis 6 vorgesehen. In der Bohrung des Vergasers ist ein Unterdruckaufnahmeloch 8 in der Nähe des Drosselventils 5 so vorgesehen, daß es sich auf der stromaufwärts liegenden Seite des Drosselventils 5, wenn dieses geschlossen ist, und auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils 5 befindet, wenn dieses geöffnet ist. Ansaugseitige Sekundärluftversorgungskanäle 11 und 12 sind so vorgesehen, daß sie eine Verbindung zwischen der Innenseite des Luftfilters 2 in der Nähe einer Luftauslaßöffnung und einem Ansaugkrümmer 10, d. h. einem Teil stromabwärts vom Drosselventil 5, herstellen. Der Sekundärluftversorgungskanal 11 ist mit einem LuftEteuerventil 16 versehen, das aus einer Unterdruckkammer 16a, eine Ventilkammer 166, eine Membran 16c, einer Ventilfeder 16c/ und einem Ventilelement 16e mit konischer Form aufgebaut ist. Das Luftsteuerventil 16 ändert die Querschnittsfläche des Versorgur.gskanals 11 nach Maßgabe der Höhe eines Druckes, der an der Unterdruckkammer 16a liegt, so daß die Durchgangsfläche des Sekundärluftversorgungskanals mit ansteigendem Druck zunimmt.

Der luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal 12 ist mit einem Solenoidventil 18 mit einer Solenoidspule 18a versehen. Wenn die Solenoidspule 8a entregt ist, ist der luftansaugseitige Sekundäriuftversorgungskanal 12 geschlossen, und wenn die Solenoidspule erregt ist, ist der Durchgang durch diesen Kanal 12 geöffnet. Eine Drosselstelle 19 ist im luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 stromaufwärts vom Solenoidventil 18 vorgesehen. Zusätzlich können die luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanäle 11 und 12 in der dargestellten Weise jeweils als Nebenschlußkanäle ausgebildet sein, die mit dem Ansaugkrümmer 10 in Verbindung stehen.
Ein Teil des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 zwischen dem Solenoidventil 18 und der Drosselstelle 19 steht mit der Druckkammer 16a des Luftsteuerventils 16 über einen Druckversorgungskanal 17 in Verbindung. Der Unterdruckversorgungskanal 17 ist mit parallelen Nebenschlußteilen versehen, d. h. in zwei Druckversorgungskanäle 17a und 17b aufgeteilt. Der Druckversorgungskanal 17a ist mit einem Druckausgleichsbehälter 20 und einem Rückschlagventil 21 auf der Seite des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 vom Behälter 20 versehen. Das Rückschlagventil 21 ist so ausgebildet, daß es eine Luftströmung nur von der Unterdruckkammer 16a in Richtung zum luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 zuläßt, d. h. den Unterdruck zur Unterdruckkammer 16a leitet. Andererseits ist der Druckversorgungskanal YIb mit einem zweiten Rückschlagventil 23 versehen, das so ausgebildet ist, daß es einen Luftstrom nur in Richtung zur Unterdruckkammer 16a zuläßt. In einem Teil der Unterdruckversorgungskanäle 17a und YIb auf der Seite des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 von den Rückschlagventilen 21, 23 sind Drosselstellen 24 und 25 jeweils vorgesehen. Ein Teil des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 zwischen dem Solenoidventil 18 und der Drosselstelle 19 steht mit der Innenseite des Luftfilters 2 in Verbindung, wo der Außenluftdruck herrscht und zwar über einen Außenluftdruckversorgungskanal 26. Der Außenluftdruckversorgungskanal 26 ist mit einer Drosselstelle 27 und mit einem Solenoidventil 28 mit Solenoidspule 28a auf der stromabwärts liegenden Seite der Drosselstelle 27 versehen. Wenn die Solenoidspule 28a entregt ist, schließt das Solenoidventil 28 den Außenluftdruckversorgungskanal 26, während das Ventil 28 diesen Kanal öffnet, wenn seine Solenoidspule 28a erregt ist. Weiterhin steht ein Teil des Druckversorgungskanal 17a zwischen dem Rückschlagventil 21 und der Drosselstelle 24 mit einem Außenluftdruckversorgungskanal 31 in Verbindung, in dem eine Drosselstelle 32 vorgesehen ist. Ein Dreiwegekatalysator 46 ist im Abgasleitungssystem der Maschine angeordnet.

Die Solenoidspule 18a des Solenoidventils 18 und die Solenoidspule 28a des Solenoidventils 28 sind mit einer Steuerschaltung 36 über einen Treiberschaltung 34 und einer Treiberschaltung 35 ieweils verbunden. An der

Steuerschaltung 36 liegt weiterhin das Ausgangssignal eines Sauerstoffsensors 38, der im Abgaskrümmer 37 angebracht ist und ein Ausgangssignal mit einem Pegel VO₂ erzeugt, der der Sauerstoffkonzentration des Abgases entspricht und mit der Sauerstoffkonzentration zunimmt. Zusätzlich zu den Treiberschaltungen 34, 35 und zum Sauerstoffsensor 38 sind ein Pc Unterdruckschalter 39 und ein Pb Unterdruckschalter 40 mit der Steuerschaltung 36 verbunden. Der Pc Unterdruckschalter 39 schaltet an, wenn die Höhe des Unterdrucks Pc, der einer Unterdruckkammer 39a dieses Schalters geliefert wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert P\ von beispielsweise 30 mm Hg ist. In ähnlicher Weise schaltet der P_B Unterdruckschalter 40 an, wenn die Höhe des Unterdruckes Pb im Ansaugkrümmer 10 unter einen vorbestimmten Wert P₂ von beispielsweise 450 mm Hg fällt. Wenn der Unterdruckschalter 39 oder 30 angeschaltet ist, erzeugt er ein Signal mit hohem Pegel und einer Spannung Vh, die ihrerseits an der Steuerschaltung 36 liegt.

Wie es in F i g. 2 dargestellt ist, ist die Steuerschaltung 36 aus einem Komparator 42, der das Ausgangssignal VO₂ des Sauerstoffsensors 38 über eine Pufferschaltung 41 mit einer vorbestimmten Bezugsspannung Vr vergleicht, die dem stöchiometrischen Wert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses entspricht, einem Inverter 43, der mit einem Ausgang des Pc Unterdruckschalter 39 verbunden ist, und einem UND-Glied 44, das die logische UND-Funktion zwischen dem Ausgangssignal des !Comparators 42 und dem Ausgangssignal des Inverters 43 berechnet und einem Inverter 45 aufgebaut, der mit einem Ausgang des Pb Unterdruckschalters 40 verbunden ist. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes 44 liegt an der Treiberschaltung 44 und das Ausgangssignal des Inverters 45 liegt an der Treiberschaltung 35.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungsvorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert

Wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis reich ist, wird in der Steuerschaltung 36 der Ausgangssignalpegel VO₂ des Sauerstoffsensors 38 gleich oder größer als der Bezugswert Vr (VO₂ > Vr). Der Komparator 42 erzeugt daher ein Ausgangssignal mit hohem Pegel. Wenn umgekehrt das Luft/Kraftstoff-Verhältnis arm ist, wird der Pegel VO2 des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 38 kleiner als der Bezugsspannungswert Vr(VO₂ < Vr). In diesem Fall erzeugt der Komparator 42 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel. Bei normalen Arbeitsverhältnissen der Maschine, wenn die Maschine warm- gelaufen ist, ist der Unterdruckschalter 39 geöffnet Daher hat das Ausgangssignal des Inverters 43 in diesem Zustand einen hohen Pegel. Dementsprechend wird die Änderung des Pegels des Ausgangssignals des UND-Gliedes 44 identisch mit der Änderung des Pegels des Ausgangssignals des Komparators 42. Wenn somit ein reiches Luft/Kraftstoff-Gemisch in Form des Pegels des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 38 festgestellt wird, erzeugt das UND-Glied 44 ein Ausgangssignal mit hohem Pegel, das wiederum als ein Signal für ein reiches Gemisch an der Treiberschaltung 34 liegt Wenn anhand des Ausgangssignals des Sauerstoffsensors 38 festgestellt wird, daß das Luft/Kraftstoff-Verhältnis arm ist, erzeugt das UND-Glied 44 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, das als Signal für ein armes Gemisch an der Treiberschaltung 34 liegt.

Wenn das Signal für ein reiches Gemisch an der Treiberschaltung 34 liegt, wird die Solenoidspule 18a erregt um das Solenoidventil 18 zu öffnen. Der Durchlaß durch den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 wird damit geöffnet. Wenn umgekehrt ein Signal für ein armes Gemisch an der Treiberschaltung 34 liegt, wird die Solenoidspule 18a des Solenoidventils 18 entregt, um das Solenoidventil 18 zu schließen, wodurch wiederum der Durchgang durch den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 geschlossen wird.

Wenn andererseits der Öffnungsgräd des Drosselventils bei niedriger Last der Maschine, beispielsweise bei der Fahrt des Fahrzeuges mit Reisegeschwindigkeit, relativ klein ist, wird die Höhe des Unterdrucks Pn im Ansaugkrümmer 10 größer als der vorbestimmte Druckwert P₂, was wiederum dazu führt, daß der Pn Unterdruckschalter 40 ausschaltet. Mit dem Ausschalten des Pb Unterdruckschaltcrs 40 fällt der Signal pegel am Eingang des Inverters 45 auf einen niedrigen Wert und wird ein Signal mit hohem Pegel vom Inverter 45 der Treiberschaltung 35 zugeführt. Das hat zur Folge, daß das Solenoidventil 28 durch die Treiberschaltung 35 geöffnet wird und der Durchlaß durch den Außenluftdruckversorgungskanal 26 geöffnet wird.

Wenn andererseits der öffnungswinkel des Drosselventils 5, beispielsweise bei einer Beschleunigung, relativ groß wird, fällt die Höhe des Unterdrucks Pb im Ansaugkrümmer 10 unter den vobestimmten Druckwert P₂ und schaltet der Pb Unterdruckschalter 40 an. Mit dem Anschalten des P₈ Unterdruckschalters 40 kommt der Pegel des Eingangssignals am Inverter 45 auf einen hohen Wert, so daß der Inverter 45 ein Signal mit niedrigem Pegel der Treiberschaltung 35 liefert. Die Treiberschaltung 35 beendet daher die Öffnung des Solenoidventils 28, so daß der Durchlaß durch den Außenluftdruckversorgungskanal 26 geschlossen wird.

Auf das öffnen des Solenoidventils 18 aus dem geschlossenen Zustand bei geschlossenem Solenoidventil heraus ansprechend wird der Durchlaß durch den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 geöffnet und wird Sekundärluft in den Ansaugkrümmer 10 durch die Drosselstelle 19 des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 und das elektromagnetische Ventil 18 eingeführt Andererseits liegt der Unterdruck Pflim Ausaugkrümmer 10 an der Unterdruckkammer 16a über das Solenoidventil 18 des luftansaugseitigen Sekundäriuftversorgungskanals 12, die Drosselstel-Ie 24 des Druckversorgungskanals 17a, das Rückschlagventil 21 und den Druckausgleichsbehälter 20. Da der Druck in der Unterdruckkammer 16a allmählich zunimmt, und aufgrund der Wirkung des Restdruckes in der Unterdruckkammer 16a und im Druckausgleichsbchälter 20 sowie der Wirkung der Drosselstelle 24 den Unterdruck Pb erreicht, nimmt der Öffnungsgrad des Luftsteuerventils 16, d. h. die Querschnittsfläche des luftansaugseitigen Sekundärluftkanals 11 allmählich zu. Somit nimmt auch die Menge an luftansaugseitiger Sekundärluft allmählich zu. In dieser Weise wird die Sekundärluft die durch die luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanäle 11 und 12 strömt und dann der Maschine 4 zugeführt, addiert, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zur ärmeren Seite zu verschieben. Die Menge an Sekundärluft, die der Maschine geliefert wird, nimmt allmählich mit der Zeit zu. Da in diesem Zustand das Rückschlagventil 23 durch den Unterdruck Pb geschlossen ist, ist auch der Druckversorgungskanal i7b geschlossen. Der Unterdruck Pb wird durch die Außenluft verringert die vom Luftfilter 2 in den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 und den Außenluftdruckversorgungskanal 31 strömt Das Ausmaß der

Verringerung des Unterdrucks ist nach Maßgabe der Größe der Drosselstellen 19 und 32 bestimmt, so daß eine Schwankung mit großer Amplitude des Unterdrucks Pn, der an der Druckkammer 16a des Luflsteuervcntils 16 liegt, vermieden wird.

Wenn andererseits das Solenoidventil 18 bei geschlossenem Solenoidventil 28 vom geöffneten Zustand aus geschlossen wird, wird der luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal sofort geschlossen. Der Außenluftdruck liegt daher über die Drosselstelle 19 des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12, die Drosselstelle 25 und das Rückschlagventil 23 des Druckversorgungskanals 176 an der Unterdruckkammer 16a. Da der Druck in der Unterdruckkammer 16a schnell die Höhe des Außenluftdruckes erreicht, ohne durch den Restunterdruck des Druckausgleichsbehälters 20 beeinflußt zu werden, nimmt der Offnungsgrad des Luftsteuerventils 16, d. h. die Querschnittsfläche des luftansaugseiten Sekundärluftversorgungskanals 11, schnell ab, so daß die Menge an luftansaugseitiger Sekundärluft verringert wird. Wenn daher der luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal 12 geschlossen ist, wird weiterhin in Sekundärluft der Maschine 4 durch den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 11 zugeführt, wobei die Menge an zugeführter Sekundärluft allmählich mit der Zeit abnimmt.

Wenn das Solenoidventil 18 geschlossen ist, sind das Rückschlagventil 21 durch den Außenluftdruck in der Unterdruckkammer 16a und damit der Druckversorgungskanal 17a geschlossen. Der Außenluftdruck wird somit der Unterdruckkammer 16a zugeführt ohne durch den Druckausgleichsbehälter 20 zu gehen, was zu einer Geschwindigkeit der Abnahme der luftansaugseitigen Sekundärluft führt, die größer als die Geschwindigkeit ihrer Zunahme ist.

Wenn daher das Luft/Kraftstoff-Verhältnis durch eine Regelung mit Rückführung geregelt wird, werden abwechselnd und ohne Unterbrechung unabhängig vom öffnen und Schließen des Solenoidventils 28 ein Signal für ein reiches und ein Signal für ein armes Gemisch erzeugt Im luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 11 nimmt daher die Menge an Sekundärluft beim Vorliegen eines Signals für ein reiches Gemisch zu und beim Vorliegen eines Signals für ein armes Gemisch ab. In dieser Weise erfolgt eine Integralregelung. Im lufiansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 strömt die Sekundärluft mit Unterbrechnungen, so daß eine Proportionalregelung erfolgt Die Menge an dem Ansaugkrümmer zugeführter Sekundärluft wird daher gleich der Summe aus der Proportional- und der Integralregelung.

Wenn andererseits das Solenoidventil 18 bei geöffnetem Solenoidventil 28 vom geschlossenen Zustand aus geöffnet wird, strömt die Sekundärluft durch die Drossclstelie 19 des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals IZ Sekundärluft strömt auch durch die Drosselstelle 27 des Außenluftdruckversorgungskanals 36 und trifft auf den anderen Sekundärluftstrom an der Verbindungsstelle auf der stromabwärtsliegenden Seite der Drosselstelle 19 des luftansaugseitigen Sekundär-Iuftversorgungskanals 12. Anschließend wird die Luftströmung in den Ansaugkrümmer 10 über das Solenoidventil 18 eingeführt Die Menge an luftansaugseitiger Sekundärluft die in den Ansaugkrümmer 10 über den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 eingeführt wird, nimmt dabei verglichen mit der Menge bei geschlossenem Soienoidventil 28 um einen Betrag zu, der der Querschnittsfläche der Drosselstelle 27 entspricht. Unter diesen Umständen wird der Unterdruck Pb, der über den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 12 und den Druckversorgungskanal 17«-? an der Unterdruckkammer 16a liegt, durch die Außenluft, die durch den Teil des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 auf der Seite des Luftfilters 2 und den Außenluftdruckversorgungskanal 31 eingeführt wird, sowie durch die Außenluft verringert, die über den Außenluftdruckversorgungskanal 26 eingeführt wird. Das Maß an Druckverringerung ist durch die Größe der Drosselstellen 19,27 und 32 bestimmt.

Das Maß an Druckverringerung wird daher verglichen mit der Zeit größer, während der das Solenoidventil 28 geschlossen ist. Die Geschwindigkeit der Druckänderung in der Druckkammer 16a zum Druck Pb ist daher verringert und die Geschwindigkeit der Zunahme des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils 16 ist gleichfalls verringert. Das hat zur Folge, daß die Geschwindigkeit der Zunahme der Menge an luftansaugseitiger Sekundärluft, die in den Ansaugkrümmer 10 über den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 11 eingeführt wird, verglichen mit der Geschwindigkeit bei geschlossenem Solenoidventil 28 geringer wird.

Wenn das Solenoidventil 18 bei offenem Solenoidventil 28 vom offenen Zustand aus geschlossen wird, wird der luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal sofort geschlossen und strömt die Außenluft über die Drosselstelle 19 des luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals 12 und die Drosselstelle 27 des Außenluftdruckversorgungskanals 26 zur Verbindungsstelle auf der stromabwärts liegenden Seite der Drosselstelle 19. Dann wird die Außenluft der Druckkammer 16a über die Drosselstelle 25 und das Rückschlagventil 23 des Druckversorgungskanals 17Z> zugeführt. In diesem Fall hat der Restunterdruck im Druckausgleichsbehälter praktisch keinen Einfluß auf den Druck in der Druckkammer 16a, so daß letzterer den Außenluftdruck durch den Druck der Außenluft über den Außenluftdruckversorgungskanal 26 wesentlich schneller als im Fall mit geschlossenem Solenoidventil 28 erreicht. Die Geschwindigkeit der Abnahme des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils wird daher größer. Die Geschwindigkeit der Abnahme der Menge an luftansaugseitiger Sekundärluft, die in den Ansaugkrümmer über luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal 11 strömt, wird daher größer als im Fall mit geschlossenem Solenoidventil 28.

Bei offenem Solenoidventil 28 wird in dieser Weise der Anteil der Proportionalregelung größer als der der Integralregelung mittels der über die Drosselstelle 27 zugeführten Sekundärluft und wird auch der Anteil der Integralregelung durch die Zunahme des Maßes an Unterdruckverringerung in der Unterdruckkammer 16a verkleinert. Unter diesen Umständen wird somit im wesentlichen nur die Proportionalregelung bewirkt.

Wenn andererseits der Betriebszustand der Maschine beispielsweise auf eine Verzögerung als Folge des Schließens des Drosselventils 5 umschaltet, wird die Höhe des Unterdruckes Pc vom Unterdruckaufnahmeloch 8 zum Unterdruckschalter 39 kleiner als der vorbestimmte Wert und liegt ein Ausgangssignal mit hohem Pegel vom Unterdruckschalter 39 am Inverter 43. Das hat zur Folge, daß das Ausgangssignal des Inverters 43 auf den niedrigen Pegel kommt Unter diesen Umständen liefert das UND-Glied 44 ein Signal mit niedrigem Pegel der Treiberschaltung 34 und zwar unabhängig vom Pegel des Ausgangssignals vom Komparator 42, d. h. vom Pegel des Ausgangssignals des Sauerstoffsen-

sors 38. Die Treiberschaltung 34 unterbricht ihrerseits die Arbeit des Solenoidventils 18, wie es dann der Fall ist, wenn ein Signal für ein anderes Gemisch anliegt. Das Solenoidventil 18 bleibt daher geschlossen. Bei geschlossenem Solenoidventil 18 liegt der Außenluftdruck andauernd an der Unterdruckkammer 16a des Luftsteuerventils 16 lind sind somit die luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanäle 11 und 12 geschlossen. In dieser Weise wird die Regelung mit Rückführung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses unterbrochen.

F i g. 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß ein auf Unterdruck ansprechendes Öffnungsund Schließventil im Außenluftdruckversorgungskanal 28 auf der stromabwärts liegenden Seite der Drosselstelle 27 statt des Solenoidventils 28 bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel angeordnet ist.

Das auf Unterdruck ansprechende öffnungs- und Schließventil 29 besteht aus einer Unterdruckkammer 29a, einer Ventilkammer 29b, einer Membran 29c, einer Ventilfeder 29c/ und einem plattenartigen Ventilelement 29e. Das auf Unterdruck ansprechende öffnungs- und Schließventil ist so aufgebaut, daß es dann öffnet, wenn die Höhe des Unterdruckes in der Unterdruckkammer 29a einen vorbestimmten Wert P₂ übersteigt, und dann schließt, wenn dieser unter den vorbestimmten Wert P₂ fällt. Die Unterdruckkammer 29a steht über einen Unterdruckversorgungskanal 30 mit dem Ansaugkrümmer 10 in Verbindung. Bei einem derartigen Aufbau arbeitet das auf Unterdruck ansprechende Öffnungs- und Schließventil 29 im wesentlichen in der gleichen Weise wie das Solenoidventil 28. Da der Aufbau der anderen Teile der Anlage der gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist, wird er nicht nochmals erläutert Es versteht sich jedoch, daß bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Arbeitsweise im wesentlichen die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel von F i g. 1 ist.

Gemäß der Erfindung sind somit zwei luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanäle vorgesehen, die beide zum Luftansaugkanal auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventil führen, wobei einer der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanäle mit einem Öffnungs- und Schließventil versehen ist. das nach Maßgabe eines Signals für das Luft/Kraflsioff-Verhältnis arbeitet, und eine Verzögerungseinrichtung auf der stromaufwärts liegenden Seite des Öffnungsund Schließventils vorgesehen ist. Der andere luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal ist mit einem Luftsteuerventil versehen, dessen Öffnungsgrad nach Maßgabe des Druckes gesteuert wird, der an der Druckkammer dieses Ventiles liegt wobei die Druckkammer des LuftsteuerventFis mit einem Teil des Sekundärluftversorgungskanals auf der stromabwärts liegenden Seite des Öffnungs- und Schließventils verbunden ist Wenn das öffnungs- und Schließventil offen ist, liegt der Unterdruck im Ansaugkrümmer auf der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils an der Druckkammer, während der Außenluftdruck der Druckkammer zugeführt wird, wenn das Öffnungs- und Schließventil geschlossen ist Der Öffnungsgrad des Luftsteuerventils wird grundsätzlich in dieser Weise gesteuert wobei bei bestimmten Betriebszuständen der Maschine ein Druck zur Verringerung des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils, beispielsweise der Außenluftdruck, dem ersten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal an einer Stelle zwischen dem Öffnungs- und Schließventil und der Verzögerungseinrichtung unter Verwendung einer Drucksteuereinrichtung zugeführt wird. Einer der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanäle dient daher auch dazu den Unterdruck zu liefern, und das öffnungs- und Schließventil dient als eine Einrich-

S tung zum Umschalten des Druckes in der Druckkammer des Luftsteuerventils. Im Hinblick darauf versteht es sich, daß die erfindungsgemäße luftansaugseitige Sckundärluftversorgungseinrichtung eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vom proportionalen und

ίο integralen Typ unter Verwendung eines relativ einfachen Aufbaus in Form eines pneumatischen Systems ausführt. Die Kosten einer derartigen Anlage sind daher verringert

Es ergibt sich weiterhin der Vorteil, daß ein breilerer Regelbereich des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses verglichen mit herkömmlichen Anlagen möglich ist. Das hat zur Folge, daß die Menge an unerwünschten Bestandteilen im Abgas insbesondere an Kohlenmonoxid CO und Kohlenwasserstoffen HC verringert wird, die während des Hochlastbetriebes der Maschine erzeugt werden. Darüber hinaus wird während der Arbeit der Drucksteuereinrichtung das Luft/Kraftstoff-Verhältnis nahezu nur über eine proportionale Regelung geregelt und kann der Grundwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses beispielsweise zwischen 13,0 bis 14,5 bei bestimmten Arbeitsverhältnissen der Maschine, beispielsweise bei der Fahrt mit Reisegeschwindigkeit, variiert werden. In dieser Weise kann das Laufverhalten der Maschine verbessert werden.

Wenn darüber hinaus der Druckversorgungskanal zum Einführen des Unterdruckes und der Druckversorgungskanal zum Einführen des Außenluftdruckes in die Druckkammer des LuftsteuerVentils mit einer Drosselsteile versehen sind und einer der Druckversorgungskanäle einen Druckausgleichsbehälter aufweist, wie es bei dem oben beschriebenen Aüsftihrungsbeispiel der Fall ist, ist eine Integralregelung möglich, die hinsichtlich der Arbeitsverhältnisse der Maschine angemessen ist Der Grund dafür besteht darin, daß die Geschwindigkeit der Zunahme und Abnahme des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils willkürlich dadurch werden kann, daß die Größe der Drosselstellen verändert wird und der Druckausgleichsbehälter vorgesehen wird oder nicht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Luftansaugseitige Sekundärluftversorgungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine, die einen Vergaser und einen Luftansaugkanal und Drosselventil aufweist, mit einer Detektoreinrichtung, die das Luft/Kraftstoffverhältnis aus der Sauerstoffkonzentration des Abgases der Maschine ermittelt und ein Signal für das Luft/Kraftstoffverhältnis erzeugt, einem ersten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal, der zum Luftansaugkanal auf der stromabwärts liegenden Seite des Vergasers und des Drosselventils führt, einem Luftsteuerventil, das im ersten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal angeordnet ist und die Querschnittsfläche des ersten !uftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals nach Maßgabe der Höhe eines Druckes ändern kann, der an der Druckkammer des Luftsteuerventils liegt, einem zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal.der zum Luftansaugkanal auf der stromabwärts liegenden Seite des Vergasers und des Drosselventils führt, einem ersten öffnungs- und Schließventil, das im zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal angeordnet ist und diesen nach Maßgabe des Informationsgehaltes des Signals für das Luft/Kraftstoffverliältnis öffnet und schließt, einer Luftversorgungsverzögerungseinrichtung, die im zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal auf der stromaufwärts liegenden Seite des ersten öffnungs- und Schließventils angeordnet ist, einem Druckversorgungskanal, der die Druckkammer des Luftsteuerventils und einen Teil des zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals zwischen dem ersten öffnungs- und Schließventil und der Luftversorgungsverzögerungseinrichtung verbindet, und einer Drucksteuereinrichtung, die auf bestimmte Betriebsverhältnisse der Maschine anspricht und einen Druck zum Verringern des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils in den Teil des zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals zwischen dem ersten Öffnungs- und Schließventil und der Luftversorgungsverzögerungseinrichtung liefert, g e kennzeichnet durch einen Druckversorgungskanal (26), der zum zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal (12) an einer Stelle zwischen dem ersten Öffnungs- und Schließventil (18) und der Luftversorgungsverzögerungseinrichtung (19) führt, und ein zweites öffnungs- und Schließventil (28, 29), das im Druckversorgungskanal (26) angeordnet ist und auf die bestimmten Betriebsverhältnisse der Maschine ansprechend von der Drucksteuereinrichtung (35, 36) so gesteuert wird, daß es einen Druck zum Verringern des Öffnungsgrades des Luftsteuerventils (16) in den Teil des zweiten luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals zwischen dem ersten öffnungs- und Schließventil (18) und der Luftversorgungsverzögerungseinrichtung (19) liefert.

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zeichnet, daß die bestimmten Betriebsverhältnisse der Maschine der niedrige Lastbetrieb der Maschine sind.

Die Erfindung betrifft eine luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art Eine derartige Vorrichtung ist Gcgenstand der älteren Anmeldung DE 35 01 589 A 1.

Bei einer Brennkraftmaschine, die mit einem Dreiwegekatalysator im Abgassystem versehen ist, wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis der Maschine um den stöchiometrischen Wert von beispielsweise 14,7 :1 herum durch eine Prozeßregelung mit Rückführung nach Maßgabe der Zusammensetzung des Abgases und der Arbeitsverhältnisse der Maschine geregelt, da eine optimale Wirkung des Dreiwegekatalysators nur beim stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis möglich ist Eine luftansaugseitige Sekundärluftversorgungsvorrichtung für die Regelung mit Rückführung ist ein Beispiel für derartige Rückführungsregelsysteme und so aufgebaut daß ein luftansaugseitiger Sekundärluftkanal vorgesehen ist der zur stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils führt Die Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses erfolgt dadurch, daß die Menge an Sekundärluft verändert wird, die durch den luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal strömt.

Ein Beispiel für eine luftansaugseitige Sekundärluft-Versorgungsvorrichtung ist eine Vorrichtung, die eine pneumatische Proportional- und Integralregelung ausführt, wie sie beispielsweise in der japanischen Patentanmeldung .57-21 27 548 beschrieben ist. Bei dieser Vorrichtung ist ein Paar von luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanälen vorgesehen, die beide mit der stromabwärts liegenden Seite des Drosselventils in Verbindung stehen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird in Form der Sauerstoffkonzentration im Abgas ermittelt und es wird ein Signal für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis erzeugt. Der Durchlaß durch einen der luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanäle wird über ein Öffnungs- und Schließventil gesteuert, das nach Maßgabe des Signals für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis betätigt wird. Der andere luftansaugseitige Sekundärluftversorgungskanal ist mit einem Luftsteuerventil versehen, dessen Öffnungsgrad über die Höhe des Druckes gesteuert wird, der an der Druckkammer des Ventiles liegt. Die Druckkammer des Luftsteuerventils wird mit einem ersten oder einem zweiten Steuerdruck versorgt, um jcweils das Luftsteuerventil zu öffnen und zu schließen, so daß die Durchgangsfläche des anderen luftansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanals allmählich zu- oder abnimmt.

Bei einer derartigen Anordnung wird das Luft/Kraftstoff-Verhältnis pneumatisch über einen sehr breiten Regelbereich geregelt.

Bei derartigen luftansaugseitigen Sekundärluftvcrsorgungsvorrichtungen wird in der Praxis ein zusätzliches Luftsteuerventil im ersten luftansaugseitigen Sckundärluftversorgungskanal verwandt, um die Menge an dort hindurchströmender Sekundärluft während der Zeitintervalle zu steuern, in denen das öffnungs- und Schließventil geöffnet ist. Darüber hinaus ist es notwendig, ein Dreiwegesolenoidventil vorzusehen, um den ersten oder den zweiten Steuerdruck an die Druckkammer d^pS LuftSt^pU^prvpntik 7ii Ipgpn. Has im zweiten liiflansaugseitigen Sekundärluftversorgungskanal angeordnet ist. Die Schwierigkeit eines derartigen pneumatischen Systems besteht somit darin, daß eine große An-

b5 zahl von Bauteilen benötigt wird und die Konstruktion aufwendig wird.

Es wäre daher ein mit relativ niedrigen Kosten verbundenes System vom pneumatischen Typ wünschens-