DE3931952A1 - Einrichtung zum automatischen einstellen der leerlaufemission von automobilen und motorraedern - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Einstellen der Leerlaufemission von Automobilen und Motorrädern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Da Kraftfahrzeuge in hohem Maße als Transportmittel verwendet wurden, ist die Luftverschmutzung zu einem ernsten Problem geworden, das sich mit jedem Tag vergrößert. Motorräder sind zu beinahe 70% mit Zweihub- Maschinen ausgerüstet, die eine Hauptquelle für die Luftverschmutzung bilden. Obwohl neue Motorräder geprüft und eingestellt werden, bevor sie die Fabrik verlassen, damit sie die Auspuff-Emissionsbestimmungen erfüllen, weisen die meisten Motorräder einen höheren Verschmutzungspegel als die Normpegel auf. Dies ist auf die Nachlässigkeit bzw. die Unachtsamkeit bei der War­ tung und bei dem Betrieb zurückzuführen. Neben der Luftverschmutzung führt dies auch zu einer fehlerhaften Funktion und zur Beschädigung von Teilen der Motorräder. Im Hinblick auf die Luftverschmutzung ist dies schäd­ lich.

Im Zusammenhang mit dem zuvor geschilderten Problem betrifft die Erfindung eine Einrichtung, durch die die Auspuffzusammensetzung HC und CO im Leerlaufzustand eines Kraftfahrzeuges gemessen und entsprechend dem optimalen Maschinenbetrieb automatisch eingestellt wer­ den können. Genauer gesagt kann bei der erfindungsgemä­ ßen Vorrichtung der Vergaser der Maschine automatisch so eingestellt werden, daß der Auspuff-Emissionspegel im Leerlaufzustand minimal gehalten wird.

Gegenwärtig besteht das Verfahren zur Optimierung der Emission der Maschine bei der Leerlaufdrehzahl darin, die Luft-Einstellschraube und die Leerlauf-Einstell­ schraube des Vergasers einstellen zu können. Die Funk­ tion der Luft-Einstellschraube besteht darin, das Luft-/ Kraftstoff-Verhältnis bei der kleinen Belastung einzu­ stellen, während die Funktion der Leerlauf-Einstell­ schraube darin besteht, die Leerlaufdrehzahl der Ma­ schine einzustellen. Nur wenn diese Einstellschrauben korrekt eingestellt werden, kann die Maschine im Leer­ laufzustand bei einem minimalen Emissionspegel und einer optimalen Arbeitsleistung bzw. einem optimalen Betriebs­ verhalten betrieben werden.

Herkömmlicherweise wird die Leerlaufeinstellung der Maschine üblicherweise durch ein geübtes Personal ausge­ führt, das aufgrund der gemessenen Auspuff-Emission und der Maschinenleistung eine Beurteilung treffen kann.

Diese hat zur Folge, daß sich die Einstellergebnisse von Maschine zu Maschine aufgrund der Erfahrungen und der Gewohnheiten des Personals unterscheiden. Außerdem kann die Einstellung der Maschine nicht mit einer wiederhol­ baren, vorgegebenen Genauigkeit erfolgen. Ferner kann die Einstellung nicht von Durchschnittsmenschen vorge­ nommen werden. Da das Einstellergebnis nicht mit greif­ baren und quantitativen Einrichtungen beschrieben bzw. erfaßt werden kann, ist es nicht in einem großen Rahmen annehmbar.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestal­ tungen im Zusammenhang mit den Fig. näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein systematisches Blockschaltbild einer Aus­ führungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur automatischen Einstellung der Leerlauf- Emission von Automobilen und Motorrädern; und

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der Funktion der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung zur automatischen Einstellung der Leerlauf-Emission von Automo­ bilen und Motorrädern.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsge­ mäßen Einrichtung zur automatischen Einstellung, die ein Probenentnahmerohr 4 zur Entnahme von Auspuffgas, einen durch die Zündung ausgelösten bzw. induzierten Tachome­ ter 5, der an das Zündkabel 3 angeklemmt ist, eine HC/CO-Analysiereinrichtung 6 zur Untersuchung der Zusam­ mensetzung des Auspuffgases und eine Analysiereinrich­ tung 7 für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis aufweist. Die gesammelten Daten, die die Drehzahl der Maschine, den HC/CO-Emissionspegel und den Luft/Kraftstoff-Wert be­ treffen, werden dann über ein Eingangs-Interface 8 an einen Zentralprozessor 9 (CPU) angelegt. Der Speicher 11 und der Drucker 12 sind ebenfalls mit dem Zentralprozes­ sor 9 verbunden, der außerdem mit einem Verarbeitungs­ computer 13 verbunden sein kann. Der Zentralprozessor 9 liefert Befehle an eine Motorsteuereinrichtung 10 und an Betätigungsglieder 10A zur Einstellung der Luft-Ein­ stellschraube 2 und der Leerlauf-Einstellschraube 1.

Beim Betrieb sollte das Fahrzeug zunächst zum Aufwärmen der Maschine gestartet werden. Das Probenentnahmerohr 4 wird dann mit dem Auslaß des Auspuffrohres verbunden, so daß ein Teil des Auspuffgases der HC/CO-Analysierein­ richtung 6 und der Analysiereinrichtung 7 für das Luft-/ Kraftstoff-Verhältnis zugeführt wird. Außerdem wird das induktiv arbeitende Tachometer 5 an dem Zündkabel 3 befestigt und werden die Betätigungsglieder 10A an der Luft-Einstellschraube 2 und an der Leerlauf-Einstell­ schraube 1 des Vergasers befestigt. Dann arbeitet die Einrichtung automatisch.

Die Drehzahl der Maschine wird unter Bezugnahme auf die Periode der durch die Zündung induzierten Spannung berechnet. Die HC/CO-Zusammensetzungen des Auspuffgases werden durch ein nicht dispergierendes Infrarotverfahren gemessen. Das Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird durch Messung des Sauerstoffdruckes im Auspuffgas bestimmt. All die zuvor genannten Daten werden dann über das Eingangs-Interface 8 zum Zentralprozessor 9 zur weiteren Berechnung, zur Analyse, zum Vergleich und zur logischen Beurteilung übertragen. Im Speicher 11 sind Daten der normalen Leerlaufdrehzahl, des normalen Auspuff-Emis­ sionspegels, der voreingestellten Positionen der Luft- Einstellschraube 2 und der Leerlauf-Einstellschraube 1 für verschiedene Getriebemodelle von Automobilen und Motorrädern gespeichert. Wie dies in der Fig. 2 darge­ stellt ist, wird der Vergleich ausgeführt, nachdem ein verwendetes Fahrzeugmodell in die Einrichtung eingegeben wurde. Der Vergleich wird zwischen den im Speicher 11 gespeicherten Kriterien und den sowohl über das Auspuff­ rohr und die Zündeinheit gemessenen Daten ausgeführt, um zu bestimmen, ob die Leerlaufdrehzahl der Maschine normal ist oder nicht. Wenn die Leerlaufdrehzahl der Maschine nicht normal ist, sendet der Zentralprozessor 9 in Übereinstimmung mit der Logik des Software-Programmes einen Befehl an die Motorsteuereinrichtung 10 und das Betätigungsglied 10A aus, so daß die Luft-Einstell­ schraube 2 und die Leerlauf-Einstellschraube 1 richtig angetrieben und eingestellt werden, bis die Maschine den besten Leerlaufzustand erreicht. Mit anderen Worten wird die Leerlaufeinstellung in einem geschlossenen und automatischen Steuersystem ausgeführt, das aus der Messung, der Analyse und der Einstellung besteht. Jeder der Betriebsschritte kann aufgezeichnet werden, so daß das beste Einstellergebnis erhalten wird. Ein mit der erfindungsgemäßen Einrichtung vermessenes und einge­ stelltes Kraftfahrzeug enthält Aufzeichnungsdaten im Speicher 11. Die Aufzeichnungsdaten können auch an andere Verarbeitungsrechner für andere Zwecke, bei­ spielsweise für statistische Zwecke oder zur Spur- oder Zugriemenkontrolle, übertragen werden.

Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß sie zur Diagnose der Maschine durch die Messung und die Prüfung der Arbeitsleistung bzw. des Betriebsverhaltens herangezogen werden kann. In diesem Fall, kann der Hardware-Bereich den Originalmikrocompu­ ter oder Mikroprozessor mit zusätzlichen Sensoren für die Temperatur, den Druck, die Spannung und den Strom enthalten, so daß er die für das Betriebsverhalten der Maschine maßgeblichen Parameter, wie beispielsweise die Temperatur des Schmiermittelöles, des Kühlwassers, der Zündkerze, den Kompressionsdruck, das Ansaugvakuum, die Zündspannung, die Batteriespannung, den Anlaßstrom usw. messen kann. Im Software-Bereich können in dem Speicher die Kriterien der normalen Funktionen der verschiedenen Maschinentypen von Kraftfahrzeugen und die Daten von Fehlersuchschritten bzw. Störungssuchschritten und Inspektionseinzelheiten gespeichert sein bzw. wer­ den. Während des Betriebes kann der Anzeigeschirm die verschiedenen Funktionsdaten einer im Betrieb befindli­ chen Maschine und gleichzeitig die zu prüfenden Bereiche oder in dem Fall, daß irgendein Funktionswert die nor­ male Toleranz überschreitet, die zu ersetzenden Teile anzeigen. Die die Fehler- bzw. Störungssuche betreffen­ den Befehle können als Hinweis für den die Reparatur Ausführenden auf dem Anzeigeschirm angezeigt oder mit einem Drucker ausgedruckt werden, um so die Reparaturar­ beit zu beschleunigen.

Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden, um die manuelle Einstellarbeit für die Maschine entsprechend von vorliegenden Erfahrungen zu ersetzen. Dies bedeutet, daß die Einstellung mit der Hilfe von Sensoren, einem Mikrocomputer und Motorsteuereinrichtungen ausgeführt werden kann, die auf einer systematischen und integralen Basis betrieben werden. Die Einstellung kann in einer kurzen Zeit mit weniger durch einen Menschen zu erbrin­ genden Leistung und ohne daß die Erfahrung einer die Reparatur ausführenden Kraft benötigt wird, ausgeführt werden. Außerdem kann die Einstellung mit einer hohen Präzision und Zuverlässigkeit ausgeführt werden. Die vorliegende Erfindung kann in jedem beliebigen Kraft­ fahrzeug angewendet werden, das mit einem Vergasermotor bzw. einem Ottomotor ausgerüstet ist. Sie kann auch im Zusammenhang mit Kraftfahrzeug-Inspektionseinheiten von Highway-Überwachungsbehörden oder von allgemeinen Repa­ raturgeschäften angewendet werden.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automati­ schen Einstellen der Leerlauf-Emission von Automobilen und Motorrädern, die die Dichte des vom Auspuff einer Maschine ausgegebenen HC/CO-Gehaltes ermitteln kann und die die Maschine automatisch so einstellen kann, daß die Umweltverschmutzung minimal ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann automatisch die Grundfunktionen einer laufenden Maschine analysieren und beurteilen. Sie kann automatisch den Vergaser der Maschine so einstellen, daß bei der Leerlauf-Drehzahl das die Umwelt verschmutzende Auspuffgas der Maschine verbessert wird. Die erfindungs­ gemäße Einrichtung arbeitet mit einem Zentralprozessor/ Mikroprozessor, der die Maschine automatisch vermißt, analysiert und einstellt. Die erfindungsgemäße Einrich­ tung kann auch Funktionen im Zusammenhang mit der Feh­ ler- bzw. Störungssuche und der Reparatur erzeugen bzw. ausführen. Die Betriebsverfahren und die Ergebnisse der erfindungsgemäßen Einrichtung können auch angezeigt oder in der Form von Daten gespeichert werden, um so jeder­ zeit einen Hinweis und eine Nachfrage bzw. Überprüfung durch den Benutzer zu erleichtern.

Claims (9)

1. Einrichtung zur automatischen Einstellung der Leerlauf-Emission von Automobilen und Motorrädern, gekennzeichnet durch ein Probenentnahmerohr (4) für Auspuffgas, ein durch die Zündung ausgelöstes Tachometer (5), eine HC/CO-Analysiereinrichtung (6), eine Analy­ siereinrichtung (7) für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, ein Eingangs/Ausgangs-Interface (8), einen Zentralpro­ zessor (9), einen Speicher (11), eine Motorsteuerein­ richtung (10) und Betätigungsglieder (10A) zur Einstel­ lung der Luft-Einstellschraube (2) und der Leerlauf- Einstellschraube (1) des Vergasers, wobei die Einrich­ tung das Grund-Betriebsverhalten einer im Betrieb be­ findlichen Maschine analysiert und bewertet, um den Vergaser automatisch einzustellen und die Auspuff- Emission der Maschine im Leerlaufzustand zu verbessern.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Zentralprozessor (9) mit einem Tempe­ ratursensor, einem Drucksensor, einem Spannungssensor und einem Stromsensor verbunden ist, um die Funktionen des Betriebsverhaltens der Maschine zu messen, die wenigstens die Temperatur des Schmieröles, des Kühlwas­ sers, der Zündkerze, den Kompressionsdruck, das Ansaugva­ kuum, die Zündspannung, die Batteriespannung und den Anlaßstrom betreffen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die gemessenen Funktionen des Betriebsver­ haltens der Maschine zur Fehlersuche und zu Reparaturar­ beiten herangezogen werden.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (11) Daten der normalen Maschinenkriterien von verschiedene Fahrzeugty­ pen und von Fehlersuchschritten und Inspektionseinzel­ heiten derselben gespeichert sind, um Hinweise und Nachprüfungen jederzeit zu erleichtern.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herbeiführung des ge­ wünschten Emissionspegels und des gewünschten Betriebs­ verhaltens in Übereinstimmung mit den Kriterien eines vorgegebenen Kraftfahrzeugmodelles die Normdaten ausles­ bar sind und die für die erforderliche Einstellung durchzuführende Berechnung und logische Beurteilung ausführbar ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellergebnisse auf einer Anzeigeeinrichtung, vorzugsweise einem Bildschirm anzeigbar sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellergebnisse in einem gedruckten Speicher speicherbar sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellergebnisse zur weiteren Verarbeitung in einem Verarbeitungsrechner (13) speicherbar sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Drucker (12) aufweist.