DE3128783C2

DE3128783C2 - Steuersystem und Verfahren zur Steuerung der Abgasrückführung bei einem Dieselmotor

Info

Publication number: DE3128783C2
Application number: DE3128783A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Yokosuka Kanagawa Kimura; Masaji Chigasaki Kanagawa Shiobara; Yasutaka Chiba Yoshiba
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-07-23
Filing date: 1981-07-21
Publication date: 1992-04-16
Anticipated expiration: 2001-07-22
Also published as: US4388912A; GB2083553A; DE3128783A1; GB2083553B; JPS6118659B2; JPS5726252A

Abstract

Ein Steuersystem für die Abgasrückführung ist so ausgebildet, daß ein Drosselventil durch zwei Unterdruckbetätigungsglieder in drei Stufen, nämlich der vollgeöffneten, halbgeöffneten und vollgeschlossenen Stellung zusätzlich zu der Steuerung eines Steuerventils für die Abgasrückführung entsprechend den Motorbetriebsbedingungen einschließlich der Motorbelastung gesteuert wird. Das Abgasrückführ-Steuerventil ist bei Schwerlast des Motors voll geschlossen und bei mittlerer und geringer Motorbelastung voll geöffnet. Das Drosselventil ist unter Motorschwerlast voll geöffnet, bei mittlerer Motorbelastung halb geöffnet und bei geringerer Motorbelastung voll geschlossen, wobei die Motordrehzahl Berücksichtigung findet.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuersystem für nem Dieselmotor zugeführt wird. Das führt zu einer die Abgasrückführung bei einem Dieselmotor mit einer Verminderung des Kaltlaufnagelns. Wenn dann der Mo-Ansaugleitung, einem Abgaskanal, einer eine Verbin- tor allmählich seinen betriebswarmen Zustand erreicht, dung zwischen der Ansaugleitung und dem Abgaskanal dann gibt ein Temperaturfühler ein entsprechendes Siherstellenden Abgasrückführleitung, einer Unterdruck- 5 gnal an das Steuergerät, woraufhin der Antrieb das Abquelle, einem in der Abgasrückführleitung angeordne- gasrückführventil schließt und die Drosseklappe völlig ten Abgasrückführventil, einem ersten, durch den von öffnet. Anschließend arbeitet der Dieselmotor ohne Abder Unterdruckquelle erzeugten Unterdruck gesteuer- gasrückführung. Das Prinzip dieses Steuersystems beten Unterdruckantrieb zur Betätigung des Abgasrück- steht somit darin, eine Abgasrückführung nur dann ausführventils, einer in der Ansaugleitung angeordneten 10 zuführen, wenn der Motor aufgewärmt wird, indem die Drosselklappe und einem Motordrehzahlfühler, und sie Motordrehzahl sowie die Motortemperatur erfaßt und bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung der Abgas- sowohl die Drosselklappe wie auch das Abgasrückf Uhrrückführung bei einem Dieselmotor nach der Motor- ventil betätigt werden,
drehzahl. Ferner ist ein Steuersystem bekanntgeworden, wobei

Durch die DE-OS 27 56 648 ist ein Antriebsmotor für 15 die Motorlast mechanisch oder direkt an das Abgasein Kraftfahrzeug mit einem Steuersystem für die Ab- rückführventil gekoppelt wird, um die Abgasrückführgasrückführung bekanntgeworden, wobei, wenn das wirkung bei hoher Motorlast ohne Anwendung irgend-Kraftfahrzeug mit hoher Geschwindigkeit in ländlichen eines Lastfühlers herabzusetzen. Da bei diesem System Gegenden oder auf Fernstraßen — also nicht im Stadt- der Steuerhebel der Kraftstoffeinspritzpumpe und das betrieb — betrieben wird, die Wirkung der Abgasrück- 20 Drosselventil gemeinsam mit dem Gaspedal mechaführung vermindert wird, um das Fahrverhalten und den nisch verknüpft sind, steigt die für das Niederdrücken Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Eine Obermenge an des Gaspedals erforderliche Kraft an und öffnet sich das Zweitluft (von einer Pumpe oder aus der Atmosphäre) Abgasrückführventil für eine Abgasrückführung selbst wird in das Abgassystem eingeführt, um das Abgas zu dann ein wenig, wenn die Motordrehzahl bei relativ verdünnen oder die Wirkung der Abgasrückführung zu 25 hoher Motorlast niedrig ist Des weiteren bewirkt der vermindern. Das Steuersystem umfaßt im einzelnen ei- Verlust an Ansaugluft infolge eines nicht angemessenen nen Regler (Drehzahlfühler) und ein Leitungsnetz, das Betriebs der Drosselklappe eine unvollständige Vereine Abgasbehandlungsvorrichtung, die stromauf vom brennung, was zum Ausstoß einer großen Rauchmenge Abgasrückführventil angeordnet ist, umgeht, sowie eine führt

Einblasesteuerung, um einen Teil von Luft aus einer 30 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steu-Zweitluftquelle durch das Leitungsnetz in eine Abgas- ersystem und ein Verfahren zur Steuerung der Abgasrückführleiiung treten zu lassen. Wenn das Fahrzeug in rückführung bei einem Dieselmotor anzugeben, woländlichen Gegenden betrieben wird, wird der Dreh- durch die Abgasrückführung in Abhängigkeit von der zahlfühler angeschaltet, worauf eine Spule erregt wird, Motorlast so omptimiert werden kann, daß der Ausstoß um einen ersten Schalter zur Entregung eines Solenoids 35 an Rauch oder Ruß weitestgehend verhindert wird,
zu öffnen. Damit sperrt ein das Solenoid enthaltendes Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Magnetventil die Fluidverbindung zwischen einem Va- Steuersystem gelöst, das gekennzeichnet ist durch einen kernbehälter und der Ansaugleitung ab, um den An- rvioioriasifühler, durch einen zweiter, Unterdruckansaugunterdruck auf Atmosphärendruck zu bringen. Da trieb zur Betätigung der Drosselklappe in Abhängigkeit die Verminderung des Vakuums im Vakuumbehälter all- 40 von einem von der Unterdruckquelle erzeugten Untermählich vor sich geht, bleibt ein zweiter Schalter offen, druck und durch ein Steuergerät zur wahlweisen Steuewomit eine eindeutige oder hohe Abgasrückführung für rung des ersten sowie zweiten Unterdruckantriebs entdiese vorbestimmte Zeitspanne (10 bis 15 s) bestehen sprechend den die Motorlast sowie -drehzahl einschliebleibt Mit der Abnahme des Vakuums im Behälter ßenden Motorbetriebsbedingungen derart daß das Abbringt jedoch eine an einer Membran anliegende Feder 45 gasrückführventil geschlossen wird, wenn die Motorlast eine Stange nach außen, so daß der oben erwähnte stark über einer ersten vorbestimmten Schwellenfunkzweite Schalter geschlossen wird, womit ein Solenoid tion der Motorlast sowie -drehzahl liegt, und völlig geeines Lufteinblaseventils erregt wird, so daß dieses Ven- öffnet wird, wenn die Motorlast mäßig unter der ersten til geöffnet wird, um einen Anteil von Neben- oder Schwellenwertfunktion liegt, und daß die Drosselklappe Zweitluft in die Abgasrückführleitung über eine Dros- 50 völlig geöffnet wird, wenn die Motorlast stark über eiselsteile einzuführen, womit die Wirkung der Abgas· ner zweiten vorbestimmten Schwellenwertfunktion der rückführung herabgesetzt wird, weil das Verhältnis von Motorlast sowie -drehzahl liegt, und völlig geschlossen in die Ansaugleitung von der Abgasrückführleitung ein- wird, wenn die Motorlast mäßig unter der zweiten geführtem Fluid zur Ansaugluft in der Ansaugleitung Schwellenwertfunktion liegt, wobei bei jeder Motordurch das Abgasrückführventil nahezu konstantgehal- 55 drehzahl jeder Schwellenwert der Motorlast in der erten wird. Das Prinzip dieses Steuersystems besteht also sten Funktion höher vorbestimmt wird als derjenige in darin, die Abgasrückführwirkung durch Einführen von der zweiten Funktion.

Frischluft in die Abgasrückführleitung herabzusetzen, Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem Ver-

wenn die Motordrehzahl hoch ist, und zwar ohne Be- fahren zur Steuerung der Abgasrückführung bei einem

rücksichtigung der Motorlast « Dieselmotor nach der Motordrehzahl durch die folgen-

Bei einem weiteren bekannten Steuersystem (DE-OS den Schritte gelöst: Erfassen der Motorlast Vergleichen

27 50 537) gibt ein Steuergerät ein Signal an einen An- der erfaßten Motorlast mit einer ersten vorgegebenen

trieb, woraufhin dieser das Abgasrückführventil öffnet Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl,

und die Drosselklappe etwas schließt Als Ergebnis baut völliges Schließen eines Abgasrückführventil wenn die

sich im Einlaßkanal stromab der Drosselklappe ein Un- 65 erfaßte Motorlast über die erste Schwellenwertfunktion

terdruck auf, wodurch Abgas aus dem Abgaskanai hinausgeht, und völliges Öffner, des Abgasrückführven-

durch eine Abgasrückführleitung angesaugt und zusam- tils, wenn die erfaßte Motorlast unter die erste Schwel-

men mit durch das Luftfilter angesaugter Frischluft ei- lenwertfunktion abfällt, Vergleichen der erfaßten Mo-

torlast mit einer zweiten vorgegebenen Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl, wobei bei jeder Drehzahl der Schwellenwert der Motorlast in der ersten Schwellenwertfunktion höher festgesetzt wird als in der zweiten Schwellenwertfunktion, und völliges öffnen einer Drosselklappe, wenn die erfaßte Motorlast über die zweite Schw°llenwertfunktion hinausgeht, sowie völliges Schließen der Drosselklappe, wenn die erfaßte Motorms». unter die zweite Schwellenwertfunktion abfällt, so daß bei hoher Motorlast die Drosselklappe völlig geöffnet sowie das Abgasrückführventil zur Absperrung einer Abgasrückführung völlig geschlossen und bei schwacher Motorlast die Drosselklappe völlig geschlossen sowie das Abgasrückführventil für eine hohe Abgasrückführung völlig geöffnet werden.
Durch die Erfindung wird folglich erreicht:

1. bei niedriger Last ist die Abgasrückführung hoch (Abgasrückführventil ist voll geöffnet, Drosselklappe ist — bis zur erforderlichen Minimalöffnung — völlig geschlossen);

2. bei mittlerer Last erfolgt eine mittlere Abgasrückführung (Abgasrückführventil ist voll geöffnet, Drosselklappe ist halb geöffnet);

3. bei hoher Motorlast ist die Abgasrückführung niedrig (Abgasrückführventil ganz geschlossen, Drosselklappe völlig geöffnet);

4. bei ansteigender Motordrehzahl wird die Lastschwelle angehoben, so daß der Lastbereich, in dem die Abgasrückführung erfolgt, ebenfalls größer wird; bei abnehmender Motordrehzahl erfolgt die Steuerung derart, daß der Lastbereich, in dem eine Abgasrückführung stattfindet, kleiner wird, so daß die Abgasrückführung über den gesamten Bereich von möglichen Motorbetriebsbedingungen in optimaler Weise ausgeführt wird.

Der Eriäridüngsgegcnsianü wird anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung für den Aufbau eines Steuersystems gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer mit einem Winkelhebel, an dem Steuerstangen angreifen, versehenen Drosselklappe,

F i g. 3 ein Diagramm bezüglich der Steuerkennwerte der Drosselklappe und des Abgasrückführventil bei dem Steuersystem gemäß der Erfindung und

F i g. 4 einen Schaltplan einer Steuerschaltung für das Steuersystem gemäß der Erfindung.

Der Ausdruck »Abgasrückführung« wird im folgenden als »AR« abgekürzt

Gemäß F i g. 1 weist der Dieselmotor einen Ansaugkrümmer 1 als Teil einer Ansaugleitung, einen Abgaskanal 2 und eine Abgasrückführleitung 3 zwischen der Ansaugleitung und dem Abgaskanal auf.

In der A R-Leitung 3 liegt ein Abgasrückführventil 4, das gesteuert (geöffnet oder geschlossen) wird, wenn über ein erstes, in einer Unterdruckleitung 9 angeordnetes Dreiwege-Elektromagnetventil 6 in die Kammer 5a des ersten Unterdruckantriebs 5 gezielt ein Unterdruck von einer Unterdruckquelle oder Atmosphärendruck eingeführt wird. Bei dieser Ausführungsform kann als Unterdruckquelle der Unterdruck im Ansaugkanal la stromab von der Drosselklappe 11 oder eine Unterdruckpumpe 16 verwendet werden.

Das Dreiwege-Elektromagnetventil 16 wird durch ein Signal gesteuert, das von einer noch zu beschreibenden Steuereinheit 17 stammt um die Unterdruckleitung 9 zu öffnen oder zu schließen, so daß in der Kammer 5a des ersten Unterdruckantriebs 5 Unterdruck (zum öffnen des AR-Ventils) oder Atmosphärendruck (zum Schließen des AR-Ventils) entsprechend den Betriebsbedingungen des Motors anliegt.

Mit der Drosselklappe 11. die im Ansaugkanal la stromauf von der Stelle, an der die AR-Leitung 3 einmündet, angeordnet ist, sind ein zweiter und dritter Unterdruckantrieb 19 und 20 zu ihrer Betätigung verbunden. In die Kammern 19a und 20a dieser beiden Unterdruckantriebe 19 und 20 wird gezielt Unterdruck oder Atmosphärendruck von der Unterdruckquelle 16 durch ein zweites und drittes Dreiwege-Elektromagnetventil 21 und 22 eingeführt. Diese EM-Ventile 21 und 22 sind in Unterdruckleitungen 9/4 bzw. 9B, die von der Unterdruckleitung 9 abzweigen, angeordnet, so daß die Drosselklappe 11 schrittweise (vollständig offen, halb offen oder vollständig geschlossen) betätigt wird. Ferner werden das zweite und dritte EM-Ventil 21 und 22 von der Steuerschaltung 17 in der gleichen Weise unabhängig wie das erste EM-Ventil 6 gesteuert.

Für die Bewegung der Drosseklappe ist (siehe F i g. 2) das Ende einer mit dem dritten Unterdruckantrieb 20 verbundenen Stange 206 zu einem Haken umgebogen.

Wenn Unterdruck in der Kammer 20a herrscht und sich somit die Stange 20b nach oben bewegt, dann gelangt sie in Berührung mit dem Ende des längeren Armes eines Winkelhebels 24, der an einer Drehwelle 23 für die Drosselklappe 11 befestigt ist, so daß die Drosselklappe 11 gegen die Reaktionskraft des anderen Unterdruckantriebs 19 in die halb geöffnete Stellung gedrückt wird. Die Stange 20 ist andererseits so ausgestaltet daß sie, wenn Atmosphärendruck in der Kammer 20a anliegt und sie sich nach unten bewegt, nicht in Berührung mit dem Winkelhebel 24 kommt. Folglich wird in diesem Fall die Stellung der Drosselklappe 11 durch die Tätigkeit des zweiten Unterdruckantriebs 19 bestimmt.

Die Stange 190 des zweiten Unterdruckantriebs 19 ist an das Ende des kürzeren Armes des Winkelhebers 24 angelenkt. Wenn Unterdruck in der Kammer 19a anliegt und sich somit die Stange 19 in F i g. 2 nach oben bewegt, schließt sie die Drosselklappe 11 (bis zur notwendigen minimalen Öffnungsstellung) ohne Rücksicht auf die Betätigung der Stange 20ό des dritten Unterdruckantriebs 20. Wenn Atmosphärendruck in der Kammer 19a herrscht und die Stange 19 sich in F i g. 2 nach unten bewegt, so öffnet sich die Drosselklappe 11 vollständig. Wenn der zweite Unterdruckantrieb 19 betätigt wird, so wird die Drosselklappe 11 auf die halb geöffnete Stellung beschränkt

Der Steuerschaltung 17 werden verschiedene für die N'otorbetriebsbedingungen kennzeichnende Signale zugeführt, und zwar ein von einem Drehzahlfühler 8 abgegebenes Signal, das auf die Umdrehung der Kurbelwelle oder des Schwungrades bezogen ist, ein von einem als Motorlastfühler dienenden, den Winkel des Steuerhebels 13 einer durch das Gaspedal gesteuerten Kraftstoffeinspritzpumpe 12 in ein elektrisches Signal umsetzenden Potentiometer 18 abgegebenes Signal und/oder ein von einem Temperaturfühler 7 abgegebenes, auf die Temperatur des Motorkuhlmittels bezogenes Signal.

Die drei Dreiwege-EM-Ventile 6, 21 und 22 werden einzeln entsprechend diesen Signalen, nachdem die für die Motorbetriebsbedingungen kennzeichnenden Signale durch die Steuerschaltung 17 verarbeitet worden sind, gesteuert und geschaltet
Die F i g. 4 zeigt ein Schaltbild für die Steuereinheit

17. Hierbei dient ein Verstärker 25 zur Verstärkung des für die Motorlast ermittelten Signals, z. B. des vom Potentiometer 18 abgegebenen, auf den Winkel des Steuerhebels 13 der Kraftstoffeinspritzpumpe 12 bezogenes Signal. Ein Frequenzspannungswandler 26 setzt das vom Motordrehzahlfühler 8 erfaßte Impulssignal in ein Spannungssigml um. Ein Verstärker 27 dient der Verstärkung des vom Temperaturfühler 7 für das Kühlmittel erfaßten Signals.

Das Ausgangssignal vom Verstärker 25 wird jeweils an die (—)-Eingangsklemmen von drei Vergleichern Q, C₂ und C3 gelegt. Das Ausgangssignal vom Frequenzspannungswandler 26 wird unmittelbar an die ( + )-Eingangsklemme des Vergleichers C\ und nach einer Teilung an Widerständen R\, R₂ sowie A3 an die ( + )-Eirigangsklemmen der Vergleicher C₂ und C₃ gelegt.

Bei dieser Steuerschaltung wird das vom Verstärker 25 für die Motorlast abgegebene Lastsignal S\o (ein vom Potentiometer oder Motorlastfühler 18 stammendes Signa!) mit dem Signa! S₂; verglichen, das vom Fre<|ucnzspannungswandler 26 für die Drehzahl geliefert wird. Wenn das Lastsignal Sw in seinem Potential unter dem des Signals S21 liegt, dann gibt der Vergleicher C\ ein Signal mit hohem Pegel ab, um die Schalteinrichtung (Transistor) T\ durchzuschalten, so daß ein Strom von der Batterie 15 über einen Zündschalter 14 durch das erste EM-Ventil 6 fließt und damit dieses Ventil 6 erregt wird, so daß Unterdruck dem ersten Unterdruckantrieb 5 zum vollständigen öffnen des AR-Ventils 4 zugeführt wird.

Das Lastsignal Sw vom Verstärker 25 wird ferner mit dem Drehzahlsignal 522 vom Frequenzspannungswandler 26, das durch die Widerstände R\, Rj und A₃ auf einen geringeren Wert als das Signal Sn voreingestellt ist, verglichen. Wenn das Signal S10 in seinem Potential unter dem des Signals S22 liegt, so gibt der Vergleicher Ci ein Signal mit hohem Pegel ab, um die Schalteinrichtung (Transistor) T₂ durchzuschalten, so daß ein Strom von der Batterie 15 über den Zündschalter 14 durch das zweite EM-Ventil 21 zu dessen Erregung fließt, womit ein Unterdruck am zweiten Unterdruckantrieb 19 zum vollständigen Schließen der Drosselklappe 11 hervorgerufen wird.

Das Lastsignal Sw vom Verstärker 25 wird auch mit dem Drosselsignal S23 vom Frequenzspannungswandler 26, das durch die Widerstände R\, R2 und A3 so voreingestellt, daß es kleiner als S₂U jedoch größer als S₂₂ ist, verglichen. Wenn das Signal S\o in seinem Potential unter dem Potential des Signals S23 liegt, ergibt der Vergleicher Cj ein Signal mit hohem Pegel ab, um die Schalteinrichtung Tj durchzuschalten, so daß ein Strom von der Batterie 15 über den Zündschalter 14 durch das dritte EM-Ventil 22 fließt, womit dieses erregt wird, so daß ein Unterdruck am dritten Unterdruckantrieb 20 anliegt, um die Drosselklappe 11 halb zu öffnen.

Des weiteren liegt das Kühlmitteltemperatursignal S30 vom Temperaturfühler 7 an der (—)-Eingangsklemme des Vergleichers Q und der (+)-Eingangsklemme des Vergleichers C₅ über den zugeordneten Verstärker 27 an. Eine untere, dem unteren Grenzwert für die Kühlmitteltemperatur (z.B. 30⁰C) entsprechende vorgegebene Eingangsspannung Vcc liegt an der anderen Eingangsklemme des Vergleichers Ct und eine andere, dem oberen Grenzwert der Kühlmitteltemperatur (ζ. Β. 100° C) entsprechende höher vorgegebene Eingangsspannung Vcc' liegt an der anderen Eingangsklemme des Vergleichers Cs an.

Wenn das erfaßte Kühlmitteltemperatursignal Sx un-

ter dem 30° C entsprechenden voreingestellten Eingangswert oder über dem 100°C entsprechenden anderen voremgestuilten Eingangswert ist, so wird somit einer der Vergleicher Q oder C$ zum Durchschalten der Schalteinrichtung T₄ angeschaltet, um die Signale mit hohem Pegel, die von den Vergleichern Ci, C2 und Cj den betreffenden Schalteinrichtungen T₁, T₂ und T₃ zugeführt werden, über die jeweiligen Dioden Di, D₂ und D₃ an Masse zu legen.

Wenn die Temperatur des Motorkühlmittels unter 30° C abfällt oder über 100° C ansteigt, so werden daher sämtliche Dreiwege-EM-Ventile 6, 21 und 22 zwangsmäßig ohne Rücksicht auf die Motorlast oder Motordrehzahl entregt, so daß die betreffenden Unterdruckantriebe 5, 19 und 20 sämtlich in Verbindung mit der Atmosphäre kommen. Infolgedessen öffnet sich die Drosselklappe 11 vollständig, während das AR-Ventil 4 vollständig geschlossen wird, so daß unter den vorerwähnten Motorbetriebsbedingungen keine Abgasrückführung stattfindet.

Gemäß F i g. 4 ist zwischen der Batterie 15 und dem Motorlastfühler 18 ein Spannungsregler 28 zur Stabilisierung der Spannung angeordnet, während ein Spannungsstoßlöscher 29 den bei Abschalten der EM-Ventile jeweils erzeugten Spannungsstoß absorbiert.

Wie F i g. 3 erkennen läßt, wird bei dem derart aufgebauten AR-Steuersystem das AR-Ventil 4 nur in die voll geöffnete und voll geschlossene Stellung gesteuert, wenn die Motordrehzahl konstant ist, indem das erste Dreiwege-EM-Ventil 6 entsprechend einem Signal betätigt wird, das von der Steuerschaltung 17 in Übereinstimmung mit dem Winkel des Pumpen-Steuerhebels, d. h. der Motorlast, abgegeben wird.

Wenn dagegen die Motordrehzahl ansteigt, wird das System so gesteuert, daß der LastLereich, in dem die Abgasrückführung erfolgt, d. h. das AR-Ventil 4 voll geöffnet ist, ebenfalls ansteigt Wenn die Motordrehzahl abnimmt, wird das System so gesteuert, daß der Lastbereich, innerhalb dem die Abgasrückführung erfolgt, abnimmt.

In dem Motorbetriebsbereich, in dem das AR-Ventil 4 voll geöffnet ist, wird die Drosselklappe 11 bei der voll geöffneten, halb geöffneten und voll geschlossenen Stellung entsprechend dem Winkel des Pumpen-Steuerhebels auf der Basis der Motordrehzahl gesteuert Daher erfolgt die Steuerung der rückgeführten Abgasmenge entsprechend den Motorbetriebsbedingungen. Das heißt, wenn die Motorlast relativ klein ist, steht das AR-Ventil 4 voll offen und ist die Drosselklappe 11 vollständig geschlossen, da der Unterdruck am dritten Unterdruckantrieb 20 über das dritte EM-Ventil 22 anliegt, so daß eine große Menge an rückgeführtem Abgas erhalten werden kann. Da danach ein Unterdruck an den zweiten Unterdruckantrieb 19 über das zweite EM-Ventil 21 im Ansprechen auf eine geeignet hohe Motorlast gelegt wird, erfolgt die Steuerung des Systems so, daß das Drosselventil 11 halb geöffnet und dann vollständig geöffnet wird, wenn die Motorlast ansteigt, um die Menge an rückgeführtem Abgas stufenförmig im Verhältnis zum Anstieg der Motorlast herabzusetzen.

Wenn die Motordrehzahl zunimmt, steigen die zum Auslösen des Betriebs der Drosselklappe oder des AR-Ventils erforderlichen Schwellenlastwerte an, so daß die AR-Steuerung über den gesamten Bereich von möglichen Motorbetriebsbedingungen optimiert wird.

Da in der vorbeschriebenen Weise das AR-Ventil 4 und die Drosselklappe 11 beide unabhängig entsprechend den Motorbetriebsbedingungen geöffnet oder

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\i geschlossen werden, so daß die Abgasrückführmenge ?·. stufenweise gesteuert werden kan/i, ist es möglich, die ti AR-Steuerang zu optimieren, indem man in ausgewähl- |j ter Weise die jeweiligen Eingangswerte der Vergieicher ψ, Cu Ci und Cs der Steuerschaltung 17 unter geeigneter f; Berücksichtigung der Abgasleistung, der Motorbejf triebsbedingungen, der Abgaszusammensetzung und Ä dergleichen vorgibt.

:.:', Im Schwerlastbereich bei niedriger Drehzahl ist es

§0 insbesondere möglich, den Ausstoß von Rauch positiv ■■'■> zu unterdrücken, da das AR-Ventil 4 vollständig geschlossen ist.

Da ferner die Drosselklappe 11 durch den Unterdruck betätigt wird, der von der Unterdruckquelle 16 _t über die Unterdruckantriebe 19 und 20 ohne deren Verknüpfung mit dem Gaspedal angelegt wird, ist es möglich, die zum Niederdrücken des Gaspedals erforderliche Kraft zu vermindern.

■-.. Des weiteren können natürlich die gleichen Steuerer-

' gebnisse durch Vorsehen von zwei eigenen Drosselklappen 11 fpr die beiden Unterdruckantriebe 19 und 20 bei der besprochenen Ausführungsform erhalten wer-, den.

Da die Drosselklappe 11 nur durch den einen Unterdruckantrieb 19 betätigt wird, sind der Vergleicher Cj die Schalteinrichtung T₃ und der Widerstand R₂ auch nicht erforderlich.

Was den Steuerbereich in F i g. 3 betrifft, so ist der mittlere Abgasrückführungsbetrieb weggelassen worden, da die Drosselklappe nur zwischen der voll geöff-, neten und voll geschlossenen Stellung ohne die dazwi- • schenliegende halb geöffnete Stellung gesteuert wird.

Wie beschrieben wurde, ist es durch das erfindungsgemäße AR-Steuersystem möglich, weil hierbei die Drosselklappe und das AR-Ventil stufenweise durch die Steuerschaltung so gesteuert werden, daß ein angemessenes Steuersignal entsprechend den Signalen, die von den Fühlern zur Erfassung der Motorbetriebsbedingungen geliefert werden, abgegeben wird, die Steuerung der Abgasrückführung in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen zu optimieren, eine Verbesserung in der Abgaszusammensetzung zu erhalten und die Kraft, die für das Niederdrücken des Gaspedals erforderlich ist, zu vermindern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Steuersystem für die Abgasrückführung bei einem Dieselmotor mit einer Ansaugleitung, einem Abgaskanal, einer eine Verbindung zwischen der Ansaugleitung und dem Abgaskanal herstellenden Abgasrückführleitung, einer Unterdruckquelle, einem in der Abgasrückführleitung angeordneten Abgasrückführventil, einem ersten, durch den von der to Unterdruckquelle erzeugten Unterdruck gesteuerten Unterdruckantrieb zur Betätigung des Abgasrückführventils, einer in der Ansaugleitung angeordneten Drosselklappe und einem Motordrehzahlfühler, gekennzeichnet

durch einen Motorlastfühler (18),
durch einen zweiten Unterdruckantrieb (19) zur Betätigung der Drosselklappe (11) in Abhängigkeit von einem von der Unterdruckquelle (16) erzeigten Unterdruck und

Steuerung des ersten sowie zweiten Unterdruckantriebs (5,19) entsprechend den die Motorlast sowie -drehzahl einschließenden Motorbetriebsbedingungen derart, daß das Abgasrückführventil (4) geschlossen wird, wenn die Motorlast stark über einer ersten vorbestimmten Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl liegt, und vöilig geöffnet wird, wenn die Motorlast mäßig unter der ersten Schwellenwert funktion liegt, und daß die Drosselklappe (11) völlig geöffnet wird, wenn die Motorlast stark über einer zweiten vorbestimmten Schwellenwertfunkticn der Motorlast sowie -drehzahl liegt, und völlig geschlossen wird, wenn die Motorlast mäßig unter der zweiten Schwellenwertfunktion liegt, wobei bei jeder Motordrehzahl jeder Schwellenwert der Motorlast in der ersten Funkion höher vorbestimmt wird als derjenige in der zweiten Funktion.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen dritten Unterdruckantrieb (20) zur Betatigung der Drosselklappe (11) in Abhängigkeit von einem von der Unterdruckquelle (16) erzeugten Unterdruck und in Verbindung mit dem zweiten Unterdruckantrieb (19), wobei der dritte Unterdruckantrieb (20) wahlweise vom Steuergerät (17) entsprechend den die Motorlast sowie -drehzahl einschließenden Motorbetriebsbedingungen derart gesteuert wird, daß die Drosselklappe (U) völlig geöffnet wird, wenn die Motorlast stark über einer dritten vorbestimmten Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl liegt, und halb geöffnet wird, wenn die Motorlast mittelmäßig unter der dritten Schwellenwertfunktion, jedoch über der zweiten Schwellenwertfunktion liegt, und wobei bei jeder Motordrehzahl jeder Schwellenwert der Motorlast in der dritten Funktion zwischen demjenigen in der ersten sowie demjenigen in der zweiten Funktion liegt.

3. Steuersystem nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet,

Steuerung des zweiten Unterdruckantriebs im Ansprechen auf Steuersignale vom Steuergerät (17) und

b) durch ein drittes, zwischen dem dritten Unterdruckantrieb (20) sowie der Unterdruckquelle (16) angeordnetes Elektromagnetventil (22) zur Steuerung des dritten Unierdruckantriebs im Ansprechen auf Steuersignale vom Steuergerät

a) durch ein zweites, zwischen dem zweiten Unterdruckantrieb (19), sowie der Unterdruckquelle (16) angeordnetes Elektromagnetventil (21) zur

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4. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite vorbestimmte Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl derart bestimmt ist, daß die zur Betätigung des Abgasrückführventils (4) oder der Drosselklappe (11) erforderliche Schwellenwertlast mit steigender Motordrehzahl ansteigt

5. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte vorbestimmte Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl derart bestimmt ist, daß die zur Betätigung der Drosselklappe (11) erforderliche Schwellenwertlast mit zunehmender Motordrehzahl ansteigt

6. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Unterdruckantrieb (19) eine durch den von der Unterdruckquelle (16) erzeugten Unterdruck betätigte Membran enthäH, mit der eine Stange (19ty fest verbunden ist, die die Drosselklappe (U) über einen Winkelhebel (24), an dem die Stange (\9b)angelenkt ist, betätigt

7. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Unterdruckantrieb (20) eine durch den von der Unterdruckquelle (16) erzeugten Unterdruck betätigte Membran enthält, mit der eine Stange (20b) fest verbunden ist, deren freies Ende hakenförmig gebogen ist und die die Drosselklappe (11) in die halb geöffnete Stellung über einen Winkelhebel (24), mit dem die Stange {20b) in Berührung steht, bei Betätigung der Membran verlagert

8. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorlastfühler (18) ein an einer Kraftstoffeinspritzpumpe (12) angeordnetes, mit deren Steuerhebel (13) zusammenwirkendes Potentiometer ist

9. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motortemperaturfühler (7) vorhanden ist und daß das Steuergerät (17) bei einem Abfall unter oder Anstieg über einen vorbestimmten Temperaturwert den ersten, zweiten sowie dritten Unterdruckantrieb (5,19,20) derart steuert, daß zur Ausschaltung einer Abgasrückführung ohne Rücksicht auf die Motorlast oder -drehzahl die Drosselklappe (U) voll geöffnet und das Abgasrückführventil (4) völlig geschlossen werden.

10. Steuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (17) aufweist:

a) einen Verstärker (25) zur Verstärkung eines die Motorlast kennzeichnenden Signals als ein Lastsignal (Sw),

b) einen Frequenzspannungswandler (26) zur Umwandlung eines die Motordrehzahl kennzeichnenden digitalen Signals in ein erstes Signal

c) einen ersten Vergleicher (Q), der das Lastsignal

(S\o) mit dem ersten Signal (Szt) von dem Frequenzspannungswandler (26) vergleicht und ein Signal zur Erregung des ersten Elektromagnetventils (6) sowie zur öffnung des Abgasrückführventils (4), wenn das Lastsignal (S\o) kleiner als das erste Signal (S21) ist, abgibt,

d) einen zweiten Vergieicher (C2), der das Lastsignal (Sw) mit einem zweiten, kleiner als das erste Signal (S21) voreingestellten Signal (S₂₂) vergleicht und ein Signal zur Erregung des zweiten Elektromagnetventils (21) sowie zum vollständigen Schließen der Drosselklappe (11), wenn das Lastsignal (S\o) kleiner als das zweite Signal (Sn) ist, abgibt, und

e) einen dritten Vergleicher (C3), der das Lastsignal (S\o) mit einem dritten, kleiner als das erste Signal (£21), jedoch gröäer als das zweite Signal (Sn) voreingestellten Signal (Sn) vergleicht und ein Signal zur Erregung des dritten Elektromagnetventils (22) sowie zum halben Schließen der Drosselklappe (11), wenn das Lastsignal (Sw) kleiner als das dritte Signal (Sn) ist, abgibt

11. Steuersystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet,

a) durch einen Verstärker (27) zur Verstärkung eines die Motorkühlmitteltemperatur, kennzeichnenden Signals als ein Kühmitteltemperatursignal (S₃₀),

b) durch einen vierten Vergleicher (G), der das Kühlmitteltemperatursignal (S33) mit einem un teren Grenzwert für die Kühlmitteltemperatur vergleicht und ein Signal zur Entregung des ersten, zweiten und dritten Elektromagnetventils (6, 21, 22) zum völligen Schließen des Abgasrückführventiis (4) und völligen öffnen der Drosselklappe (11), wenn das Kühlmitteltemperatursignal (S30) kleiner als der voreingestellte, den unteren Grenzwert der Motorkühlmitteltemperatur bestimmende Wert ist, abgibt, und

c) durch einen fünften Vergleicher (C5), der das Kühlmitteltemperatursignal (S30) mit einem oberen Grenzwert für die Kühlmitteltemperatur vergleicht und ein Signal zur Entregung des ersten, zweiten und dritter* Elektromagnetventils (6,21,22) zum völligen Schließen des Abgasrückführventil und völligen öffnen der Drosselklappe, wenn das Kühlmitteltemperatursignal (Sx) größer als der voreingestellte, den oberen Grenzwert der Kühlmitteltemperatur bestimmende Wert ist, abgibt.

12. Steuersystem nach Anspruch 11, gekennzeichnet

a) durch eine erste Schalteinrichtung (T\) zur Betätigung des ersten Elektromagnetventils (6) im Ansprechen auf ein Signal vom ersten Vergleicher (Q),

b) durch eine zweite Schalteinrichtung (Ti) zur Betätigung des zweiten Elektromagnetventils (21) im Ansprechen auf ein Signal vom zweiten Vergleicher (C2) und

c) durch eine dritte Schalteinrichtung (T3) zur Betätigung des dritten Elektromagnetventils (22) im Ansprechen auf ein Signal vom dritten Vergleicher (Cz).

13. Verfahren zur Steuerung der Abgasrückführung bei einem Dieselmotor nach der Motordrehzahl, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Erfassen der Motorlast,

b) Vergleichen der erfaßten Motorlast mit einer ersten vorgegebenen Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl,

c) völliges Schließen eines Abgasrückführventils, wenn die erfaßte Motorlast über die erste Schwellenwertfunktion hinausgeht, und völliges öffnen des Abgasrückführventils, wenn die erfaßte Motorlast unter die erste Schwellenwertfunktion abfällt,

d) Vergleichen der erfaßten Motorlast mit einer zweiten vorgegebenen Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl, wobei bei jeder Drehzahl der Schwellenwert der Motorlast in der ersten Schwellenwertfunktion höher festgesetzt wird als in der zweiten Schwellenwertfunktion, und

e) völliges Öffnen einer Drosseik^:appe, wenn die erfaßte Motorlast über die zweite Schwellenwertfunktion hinausgeht, sowie völliges Schließen der Drosselklappe, wenn die erfaßte Motorlast unter die zweite Schwellenwertfunktion abfällt, so daß bei hoher Motorlast die Drosselklappe völlig geöffnet sowie das Abgasrückführventil zur Absperrung einer Abgasrückführung völlig geschlossen und bin schwacher Motorlast die Drosselklappe völlig geschlossen sowie das Abgasrückführventil für eine hohe Abgasrückführung völlig geöffnet werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Vergleichen der erfaßten Motorlast mit einer dritten Schwellenwertfunktion der Motorlast sowie -drehzahl und

b) völliges öffnen der Drosselklappe, wenn die erfaßte Motorlast über die dritte Schwellenwertfunktion hinausgeht, sowie halbes öffnen der Drosselklappe, wenn die erfaßte Motorlast unter die dritte Schwellenwertfunktion abfällt jedoch über die zweite Schwellenwertfunktion hinausgeht, wobei bei jeder Motordrehzahl jeder Schwellenwert der Motorlast in der dritten Funktion zwischen demjenigen in der ersten sowie demjenigen in der zweiten Funktion liegt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Erfassen der Motorkühlmitteltemperatur,

b) Vergleichen der erfaßten Motorkühlmitteltemperatur mit deren unterem sowie oberem Grenzwert und

c) völlige!) Schließen des Abgasrückführventils sowie völliges öffnen der Drosselklappe zur Unterbindung einer Abgasrückführung, wenn unabhängig von der erfaßten Motordrt:hzahl sowie -last die erfaßte Motorkühimitteltemperatur außerhalb des unteren und oberen Grenzwerts liegt