DE20108652U1

DE20108652U1 - Control device for the exhaust gas quality of a motor vehicle

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Publication number: DE20108652U1
Application number: DE20108652U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-23
Filing date: 2001-05-23
Publication date: 2002-09-26
Anticipated expiration: 2011-05-24

Description

&ldquor;Regelvorrichtung für die Abgasqualität eines Kraftfahrzeugs""Control device for the exhaust gas quality of a motor vehicle"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung für die Abgasqualität eines Kraftfahrzeugs, die als Nachrüstsatz für ein mit einer geregelten Katalysatoranlage und einer unter
anderem die Abgasqualität des Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von Signalen einer Lambdasonde regelnden Motorsteuerelektronik ausgerüsteten Kraftfahrzeugs ausgebildet ist und eineThe invention relates to a control device for the exhaust gas quality of a motor vehicle, which is designed as a retrofit kit for a vehicle with a controlled catalyst system and a
motor vehicle equipped with, among other things, the exhaust gas quality of the motor vehicle in dependence on signals from a lambda probe regulating engine control electronics and a

Steuereinheit, die an einen kraftfahrzeugseitigen Motortemperaturfühler angeschlossen ist, und ein Luftsteuerventil aufweist, das mittels der Steuereinheit auf- und zusteuerbar ist und mittels dem ein Zuluftstrom in einen kraftfahrzeugseitigen Ansaugkrümmer steuerbar ist.Control unit which is connected to a motor vehicle-side engine temperature sensor and has an air control valve which can be opened and closed by means of the control unit and by means of which an air supply flow into a motor vehicle-side intake manifold can be controlled.

Es sind als Nachrüstsatz ausgebildete Regelvorrichtungen für die Abgasqualität eines Kraftfahrzeugs bekannt, deren Steuereinheit unter Berücksichtigung des Temperatursignals desControl devices for the exhaust gas quality of a motor vehicle designed as a retrofit kit are known, the control unit of which takes into account the temperature signal of the

kraftfahrzeugseitigen Motortemperaturfühlers im Start- bzw. Aufwärmbetrieb des Kraftfahrzeugmotors das Luftsteuerventil so steuert, daß in dem hinsichtlich der Abgasqualität besonders kritischen Zeitraum nach dem Anlassen des Motors zusätzliche Zuluft in einen Ansaugkrümmer des Kraftfahrzeugmotors eingeleitet wird, mit der Folge, daß das Motorabgas während des Aufwärmbetriebs den zwischenzeitlich verschärften gesetzlichen Regelungen entspricht, wobei diese gesetzlichen Rege-motor vehicle engine temperature sensor during start-up or warm-up operation of the motor vehicle engine, the air control valve is controlled in such a way that additional air is introduced into an intake manifold of the motor vehicle engine during the particularly critical period after starting the engine with regard to exhaust gas quality, with the result that the engine exhaust gas during warm-up operation complies with the statutory regulations which have since been tightened, whereby these statutory regulations

lungen zum Zeitpunkt der Entwicklung der Motorsteuerelektronik des nachzurüstenden Kraftfahrzeugs nicht bekannt waren.were not known at the time the engine control electronics of the vehicle to be retrofitted were developed.

Nach Beendigung des Aufwärmbetriebs des Kraftfahrzeugmotors schalten diese bekannten Regelvorrichtungen für die Abgasqualität eines Kraftfahrzeugs üblicherweise ab.After the warm-up operation of the motor vehicle engine has ended, these known control devices for the exhaust gas quality of a motor vehicle usually switch off.

Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs geschilderte, als Nachrüstsatz ausgebildete Regelvorrichtung für die Abgasqualität eines Kraftfahrzeugs derart weiterzubilden, daß sie während des gesamten Motorbetriebs die Einhaltung der derzeit geltenden gesetzlichen Vorschriften sichert und darüber hinaus den sogenannten Lambdawert möglichst genau auf 1,0 hält, was bedeutet, daß das Motorabgas weder zu mager noch zu fett ist, sondern genau die angestrebte Qualität aufweist.Based on the above-described state of the art, the invention is based on the object of further developing the control device for the exhaust gas quality of a motor vehicle described at the outset, designed as a retrofit kit, in such a way that it ensures compliance with the currently applicable legal regulations during the entire engine operation and, in addition, keeps the so-called lambda value as precisely as possible at 1.0, which means that the engine exhaust gas is neither too lean nor too rich, but has exactly the desired quality.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinheit der Regelvorrichtung an die der Motorsteuerelektronik zugeordnete Lambdasonde angeschlossen ist und daß mittels der Steuereinheit der Regelvorrichtung das Luftsteuerventil derselben in Abhängigkeit vom Lambdasondensignal steuerbar ist. Hierdurch wird bei sprunghaften und plötzlichen Leistungsanforderungen an den Kraftfahrzeugmotor auch in dessen Normalbetrieb sichergestellt, daß der Lambdawert möglichst kurzfristig wieder den erwünschten Wert von 1,0 einnimmt. Dies gilt insbesondere für mit Automatikgetrieben aller Art ausgerüstete Kraftfahrzeuge, bei denen durch entsprechende Eingriffe in die Automatik vergleichsweise starke Schwankungen der Leistungsanforderung an den Kraftfahrzeugmotor auftreten können. Erfindungsgemäß führt im NormalbetriebThis object is achieved according to the invention in that the control unit of the control device is connected to the lambda probe assigned to the engine control electronics and that the air control valve of the control device can be controlled by means of the control unit of the control device depending on the lambda probe signal. This ensures that in the event of sudden and abrupt power requirements on the motor vehicle engine, even in normal operation, the lambda value returns to the desired value of 1.0 as quickly as possible. This applies in particular to motor vehicles equipped with all types of automatic transmissions, in which comparatively strong fluctuations in the power requirements of the motor vehicle engine can occur due to corresponding interventions in the automatic system. According to the invention, in normal operation

des Kraftfahrzeugmotors jede unerwünschte Änderung der Abgasqualität desselben zu einer sofortigen Beeinflussung der Verbrennungsluftmenge, was dazu führt, daß die Abgasqualität nicht nur im Aufwärmbetrieb des Kraftfahrzeugmotors sondern auch in dessen Normalbetrieb weiter verbessert werden kann. Irgendwelche Eingriffe in die am nachzurüstenden Kraftfahrzeug vorhandene Motorsteuerelektronik sind bei Einsatz der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung nicht erforderlich.of the motor vehicle engine, any undesirable change in the exhaust gas quality of the same leads to an immediate influence on the amount of combustion air, which means that the exhaust gas quality can be further improved not only during warm-up operation of the motor vehicle engine but also during normal operation. Any interventions in the engine control electronics present on the motor vehicle to be retrofitted are not necessary when using the control device according to the invention.

Vorteilhaft ist die Steuereinheit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung an ein Signalkabel der Lambdasonde angeschlossen, welches ohnehin zur Weitergabe des Lambdasondensignals von der Lambdasonde an die vorhandene Motorsteuerelektronik vorgesehen ist.Advantageously, the control unit of the control device according to the invention is connected to a signal cable of the lambda probe, which is anyway provided for transmitting the lambda probe signal from the lambda probe to the existing engine control electronics.

Das Luftsteuerventil weist vorteilhaft eine Offen- und eine Schließstellung auf, die alternierend getaktet bzw. pulsierend einstellbar sind. Durch die Takt- bzw. Pulsvorgabe des Luftsteuerventils, die mittels der Steuereinheit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung erfolgt, kann die gewünschte Zuluftmenge in den kraftfahrzeugseitigen Ansaugkrümmer eingeleitet werden.The air control valve advantageously has an open and a closed position, which can be set in an alternating clocked or pulsating manner. The clocked or pulsed setting of the air control valve, which is carried out by means of the control unit of the control device according to the invention, allows the desired amount of supply air to be introduced into the intake manifold on the vehicle side.

Vorteilhaft ist das Luftsteuerventil der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung über einen einem kraftfahrzeugseitigen Bremskraftverstärker zugeordneten Anschluß mit dem kraftfahrzeugseitigen Ansaugkrümmer verbunden.Advantageously, the air control valve of the control device according to the invention is connected to the vehicle-side intake manifold via a connection assigned to a motor vehicle-side brake booster.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, in deren einziger Figur eine erfindungsgemäße, als Nachrüstsatz ausge-In the following, the invention is explained in more detail using an embodiment with reference to the drawing, in whose single figure an inventive retrofit kit

• · · t ··· »ft• · · t ··· »ft

bildete Regelvorrichtung für die Abgasqualität eines Kraftfahrzeugs prinzipiell dargestellt ist.The control device for the exhaust gas quality of a motor vehicle is shown in principle.

Eine erfindungsgemäße Regelvorrichtung 1 für die Abgasqualitat eines Kraftfahrzeugs ist als Nachrüstsatz für solche Kraftfahrzeuge ausgebildet, die mit einer in der Figur nicht gezeigten geregelten Katalysatoranlage ausgerüstet sind. Darüber hinaus sind die mit der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung nachzurüstenden Kraftfahrzeuge mit einer ebenfalls in der Figur nicht weiter gezeigten Motorelektronik ausgerüstet, mittels der der Motorbetrieb Steuer- bzw. regelbar ist. Ein bei der Steuerung bzw. Regelung des Motors zu berücksichtigender Parameter ist hierbei die Fettigkeit bzw. Magerkeit des Motorabgases.A control device 1 according to the invention for the exhaust gas quality of a motor vehicle is designed as a retrofit kit for motor vehicles that are equipped with a regulated catalytic converter system (not shown in the figure). In addition, the motor vehicles to be retrofitted with the control device according to the invention are equipped with engine electronics (also not shown in the figure), by means of which the engine operation can be controlled or regulated. One parameter to be taken into account when controlling or regulating the engine is the richness or leanness of the engine exhaust gas.

Hierzu ist der in der Figur nicht näher gezeigten Motorsteuerelektronik eine Lambdasonde 2 zugeordnet, mittels der ein für die Fettigkeit bzw. Magerkeit des Abgases kennzeichnender sog. Lambdawert erfaßbar ist. Ein entsprechendes Lambdasondensignal wird von der Lambdasonde 2 über ein Signalkabel 3 an eine Steuereinrichtung der Motorsteuerelektronik weitergeleitet und dient, neben anderen Meßsignalen, als Grundlage für die Steuerung bzw. Regelung des Kraftfahrzeugmotors.For this purpose, a lambda probe 2 is assigned to the engine control electronics (not shown in detail in the figure), by means of which a so-called lambda value can be recorded that characterizes the richness or leanness of the exhaust gas. A corresponding lambda probe signal is forwarded from the lambda probe 2 via a signal cable 3 to a control device of the engine control electronics and serves, along with other measurement signals, as the basis for controlling or regulating the motor vehicle engine.

Eine zwischenzeitlich erfolgte Verschärfung der gesetzlichen Abgasvorschriften führte zum Einsatz der im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 1.A recent tightening of the statutory exhaust gas regulations led to the use of the control device 1 according to the invention described below.

Zur Regelvorrichtung 1 gehören eine Steuereinheit 4 und ein Luftsteuerventil 5.The control device 1 includes a control unit 4 and an air control valve 5.

Die Steuereinheit 4 ist an das Signalkabel 3 der Lambdasonde 2, an einen kraftfahrzeugseitigen Motortemperaturfühler 6, an das Luftsteuerventil 5, an eine Zündspule 7 und an Masse 8 angeschlossen.
5The control unit 4 is connected to the signal cable 3 of the lambda probe 2, to an engine temperature sensor 6 on the vehicle side, to the air control valve 5, to an ignition coil 7 and to ground 8.
5

Durch Betätigung der Zündspule 7, d.h. durch Anlassen des Kraftfahrzeugs, wird die Steuereinheit 4 und damit die Regelvorrichtung 1 in Betrieb gesetzt. Unmittelbar nach dem Anlassen des Motors ist dessen Betriebstemperatur vergleichsweise niedrig. Dies wird zwar durch die ohnehin vorhandene Motorsteuerelektronik berücksichtigt, doch unter Zugrundelegung gesetzlicher Grenzwerte, die heute so nicht mehr gelten und verschärft worden sind. Um die verschärften Grenzwerte einzuhalten, wird durch die Steuereinheit 4 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung 1 das Luftsteuerventil 5 so gesteuert bzw. geregelt, daß durch das Luftsteuerventil 5 bzw. dessen Verbindung 9 mit einem kraftfahrzeugseitigen Ansaugkrümmer 10 Zuluft in letzteren 10 eingeleitet wird. Die Menge der zusätzlich in den Ansaugkümmer 10 eingeleiteten Zuluft ist unmittelbar nach dem Anlassen des Kraftfahrzeugmotors abhängig von der am Motortemperaturfühler 6 erfaßten und an die Steuereinheit 4 der Regelvorrichtung 1 weitergeleiteten Motortemperatur. By activating the ignition coil 7, i.e. by starting the motor vehicle, the control unit 4 and thus the control device 1 are put into operation. Immediately after the engine is started, its operating temperature is comparatively low. This is taken into account by the engine control electronics that are already present, but on the basis of legal limits that are no longer valid and have been tightened. In order to comply with the tightened limits, the control unit 4 of the control device 1 according to the invention controls or regulates the air control valve 5 in such a way that supply air is introduced into the intake manifold 10 on the motor vehicle side through the air control valve 5 or its connection 9 to the latter. The amount of additional supply air introduced into the intake manifold 10 immediately after the motor vehicle engine is started depends on the engine temperature detected by the engine temperature sensor 6 and passed on to the control unit 4 of the control device 1.

Die Verbindung 9 zwischen dem Luftsteuerventil 5 und dem Ansaugkrümmer 10 erfolgt vorteilhaft über einen Anschluß zum Ansaugkrümmer 10, der auf einem kraftfahrzeugseitigen, in der Figur nicht dargestellten Bremskraftverstärker zugeordnet ist.The connection 9 between the air control valve 5 and the intake manifold 10 is advantageously made via a connection to the intake manifold 10, which is assigned to a motor vehicle-side brake booster not shown in the figure.

Das Luftsteuerventil 5 ist mit einer Offen- und einer Schließstellung versehen, die je Zeiteinheit mit einem vor-The air control valve 5 is provided with an open and a closed position, which are controlled per unit of time by a pre-

gebbaren Takt bzw. Puls alternierend eingenommen werden können. Die Steuerung bzw. Regelung 5 erfolgt, wie bereits erwähnt, mittels der Steuereinheit 4 der Regelvorrichtung.can be adopted alternately at a given rhythm or pulse. The control or regulation 5 is carried out, as already mentioned, by means of the control unit 4 of the control device.

Nachdem der Kraftfahrzeugmotor seine Betriebstemperatur erreicht hat, kommt es durch sprunghafte Leistungsanforderungen an den Kraftfahrzeugmotor, beispielsweise bei Beschleunigungsvorgängen, starken Steigungen etc., dazu, daß seitens des Kraftfahrzeugmotors bzw. seitens der Motorsteuerelektronik Treibstoffmengen angefordert werden, die an sich zur Folge hätten, daß bei Zugrundelegung der zwischenzeitlich verschärften Grenzwerte das Motorabgas zu fett würde.After the motor vehicle engine has reached its operating temperature, sudden power demands on the motor vehicle engine, for example during acceleration, steep gradients, etc., result in the motor vehicle engine or the engine control electronics requesting quantities of fuel which would in themselves result in the engine exhaust gas becoming too rich if the limits which have since been tightened were applied.

Um dies zu verhindern, wird in der Steuereinheit 4 der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung auch das Lambdasondensignal, welches von der Lambdasonde 2 über das Signalkabel 3 an die Motorsteuerelektronik geleitet wird, erfaßt.In order to prevent this, the lambda probe signal, which is transmitted from the lambda probe 2 to the engine control electronics via the signal cable 3, is also detected in the control unit 4 of the control device according to the invention.

Wenn durch die Betriebsschwankung des Kraftfahrzeugmotors das Motorabgas unter Berücksichtigung der neuen gesetzlichen Abgasgrenzwerte zu fett wird, wird mittels der Steuereinheit 4 unter Zugrundelegung des Lambdasondensignals das Luftsteuerventil 5 so gesteuert bzw. geregelt, daß eine dem Niveau des Lambdasondensignals entsprechende Zuluftmenge durch das Luft-Steuerventil 5 und die Verbindung 9 in den Ansaugkrümmer 10 eingeleitet wird. Hierdurch wird sichergestellt, daß die derzeit geltenden Abgasgrenzwerte auch mit Kraftfahrzeugmotoren stets eingehalten werden können, deren Motorsteuerelektronik zu Zeiten konzipiert worden ist, zu denen die gesetzlichen Abgasgrenzwerte nicht auf dem heutigen Niveau lagen.If the engine exhaust becomes too rich due to the operating fluctuations of the motor vehicle engine, taking into account the new legal exhaust gas limits, the air control valve 5 is controlled or regulated by the control unit 4 based on the lambda sensor signal so that an amount of intake air corresponding to the level of the lambda sensor signal is introduced into the intake manifold 10 through the air control valve 5 and the connection 9. This ensures that the currently applicable exhaust gas limits can always be complied with even with motor vehicle engines whose engine control electronics were designed at a time when the legal exhaust gas limits were not at the current level.

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung ist ohne Eingriff in die übrige Motorsteuerelektronik realisierbar.The control device according to the invention can be implemented without interfering with the remaining engine control electronics.

Claims

1. Control device for the exhaust gas quality of a motor vehicle, which is designed as a retrofit kit for a motor vehicle equipped with a regulated catalytic converter system and engine control electronics which, among other things, regulate the exhaust gas quality of the motor vehicle as a function of signals from a lambda probe ( 2 ), and has a control unit ( 4 ) which is connected to an engine temperature sensor ( 6 ) on the motor vehicle side, and an air control valve ( 5 ) which can be opened and closed by means of the control unit ( 4 ) and by means of which an inlet air flow into a motor vehicle-side intake manifold ( 10 ) can be controlled, characterized in that the control unit ( 4 ) of the control device ( 1 ) is connected to the lambda probe ( 2 ) assigned to the engine control electronics and that the air control valve ( 5 ) of the control device (1) can be controlled by means of the control unit ( 4 ) of the control device ( 1 ) as a function of the lambda probe signal.

2. Control device according to claim 1, whose control unit ( 4 ) is connected to a signal cable ( 3 ) of the lambda probe ( 2 ).

3. Control device according to claim 1 or 2, whose air control valve ( 5 ) has an open position and a closed position, which can be adjusted in an alternately clocked or pulsating manner.

4. Control device according to one of claims 1 to 3, whose air control valve ( 5 ) is connected to the motor vehicle intake manifold ( 10 ) via a connection assigned to a motor vehicle brake booster.