DE3042852A1

DE3042852A1 - Brennkraftmaschine geteilter bauart

Info

Publication number: DE3042852A1
Application number: DE19803042852
Authority: DE
Inventors: Haruhiko Yokosuka Kanagawa Iizuka; Fukashi Yokohama Kanagawa Sugasawa
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-11-15
Filing date: 1980-11-13
Publication date: 1981-06-11
Also published as: JPS5672235A; DE3042852C2; US4484548A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Brennkraftmaschine geteilter Bauart, die mit weniger als allen ihren Zylindern betreibbar ist, wenn die Last unterhalb eines gegebenen Wertes liegt.

Es ist bekannt und erwünscht, den Wirkungsgrad einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine durch Verringern der Anzahl der Zylinder zu erhöhen, mit denen die Brennkraftmaschine bei vorbestimmten Betriebsbedingungen betrieben wird, insbesondere, in !Fällen mit kleiner Last. Es wurden bereits Steuersystemevorgeschlagen, die eine Anzahl Zylinder bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine außer Betrieb setzen, indem die Treibstoffzufuhr zu gewissen Zylindern unterdrückt oder der Betrieb der Einlaß-und Auslaßventile ausgewählter Zylinder unterbunden wird» Bei gegebenen Lastbedingungen erhöht das Außerbetriebsetzen einiger Zylinder der Brennkraftmaschine die Last bei den übrigen, sich in Betrieb befindenden mit dem Ergebnis, daß der Energieumwandlungswirkungsgrad erhöht wird.

Es ist üblich, den außer Betrieb gesetzten Zylindern Auspuffgase über ein EGR-Ventil zuzuführen, welches bei gegebenen Lastbedingungen geöffnet wird, und zu verhindern, daß die eingeführten Auspuffgase zu den übrigen, sich in Betrieb befindenden Zylindern strömt, indem ein Absperrventil verwandt wird, welches in zeitlicher Beziehung zum Öffnen des EGR-Ventils geschlossen wird. Dieses ist wirkungsvoll, um einen Pumpverlust in den außer Betrieb gesetzten Zylindern

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zu unterdrücken und eine höhere Wirtschaftlichkeit hinsichtlich des Treibst off verbrauche s zu erzielen.

Eine Schwierigkeit hei solchen Brennkraftmaschinen "besteht in der Neigung, eine unzureichende Verbrennung zu bewirken, wodurch eine große Menge unverbrannter Bestandteile erzeugt wird, wenn irgendeine Schwierigkeit hei den Maschinenteilen wie z.B. dem EGE-und Absperrventil auftritt. Die unverbrannten Bestandteile strömen in den katalytischen Konverter, der in dem Auspuffgas system vorgesehen ist und reagieren in diesem wodurch der katalytisch^ Konverter überhitzt wird. Dies führt zu einer starken Verkürzung der Lebensdauer des katalytischen Konverters.

Durch die Erfindung wird eine Brennkraftmaschine geteilter Bauart geschaffen, welche mit einer Sicherheitseinrichtung ausgerüstet ist, um ein Überhitzen des katalytischen Konverters zu vermeiden, wenn fehler bzw. Schwierigkeiten an den Maschinenteilen wie z.B. an den EGE- und Absperrventil auftreten.

Durch die Erfindung wird eine Brennkraftmaschine geschaffen, die umfaßt eine erste und eine zweite Zylindereinheit, von denen jede wenigstens einen Zylinder aufweist, einen auf die Maschinenlast ansprechenden Steuerkreis, um eine Mischung mit einem optimalen Luft-Treibstoff-Verhältnis der ersten und der zweiten Zylindereinheit zuzuführen und um die Mischungszufuhr zu der zweiten Zylindereinheit zu unterbinden, wenn die Maschinenlast unterhalb eines gegebenen Wertes liegt, sowie ein Auspuffgassystem mit einem kata-

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lytischen Konverter, um Verunreinigungen aus dem von den Zylindern hindurchströmenden Auspuffgas zu entfernen. Ein Notkreis 60·ist vorgesehen, um den Steuerkreis derart zu beeinflussen, das Luft- Treib st of f-Verhältnis in Abhängigkeit von einer Temperaturerhöhung des katalytischen Konverters magerer zu machen. Der Motkreis wirkt dahingehend, die Temperatur des katalytischen Konverters zu verringern, wenn eine anormale Temperaturerhöhung des kaalytischen Konverters aufgrund von lehlern bei der Brennkraftmaschine auftritt und um den katalytischen Konverter vor einer Überhitzung zu schützen.

Vorzugsweise umfaßt der Hotkreis einen ersten Komparator, um die Temperatur des katalytischen Konverters mit einem ersten Bezugswert zu vergleichen und ein erstes Steuersignal zu liefern, wenn erstere" höher als letzterer ist, und einen zweiten Komparator, um die Temperatur des katalytischen Konverters mit einem zweiten Bezugswert zu vergleichen, der größer als der erste Bezugswert ist, und ein zweites Steuersignal zu liefern, wenn er st er or höher als letzterer ist. Mit dem ersten Komparator kann der erste Bezugswert beim Auftreten des ersten Steuersignals auf einen gegebenen Pegel abgesenkt werden. Mit dem zweiten Komparator kann der zweite Bezugswert beim Auftreten des zweiten Steuersignals auf einen gegebenen Pegel abgesenkt werden. Das erste Steuersignal wird dem Steuerkreis zugeführt, der daraufhin das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf einen ersten, vorbestimmten Wert magerer macht und die Zufuhr der Mischung zu der zweiten Zylinder einheit unterbindet. Der Steuerkreis spricht auf das zweite Steuersignal an, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf einen zweiten, vorbestimmten Wert abzusenken, der magerer als der erste vorbestimmte Wert ist.

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Ferner kann eine Einrichtung vorgesehen sein, um den zweiten Bezugswert in Abhängigkeit von dem ersten Steuersignal während einer vorbestimmten Zeitdauer auf einen vorbestimmten Pegel zu erhöhend Es kann auch eine Einrichtung vorgesehen sein, um den ersten und den zweiten Bezugsv/ert auf einen ausreichenden Wert abzusenken, damit der erste und der zweite Komparator das erste und das zweite Steuersignal erzeugt, wenn die .Anzahl des Auftretens des ersten Steuersignals einen vorbestimmten Wert überschreitet, was das Auftreten von !Fehlern "bei der Brennkraftmaschine anzeigt. Vorzugsweise ist diese Einrichtung so ausgebildet, daß eine Warnung erzeugt wird, wenn die Anzahl des Auftretens des ersten Steuersignals den vorbestimmten Wert überschreitet.

Durch die Erfindung wird also eine Brennkraftmaschine geschaffen, die eine erste und eine zweite Zylindereinheit mit wenigstens je einem Zylinder, einen auf die Last ansprechenden Steuerkreis, durch den eine Mischung mit einem optimalen Luft-Treibstoff-Verhältnis der ersten und der zweiten Zylindereinheit zuführbar ist und durch die die Mischungszufuhr zu der zweiten Zylindereinheit unterbindbar ist, wenn die Last unterhalb eines gegebenen Wertes liegt, und ein Auspuffgas syst em mit einem katalytischen Konverter aufweist. Ein Botkreis ist vorgesehen, um den Steuerkreis derart zu beeinflussen, daß das Luft-Treibstoff-Verhältnis in Abhängigkeit von einer Zunahme der Temperatur des katalytischen Konverters magerer gemacht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen;

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Pig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Brennkraftmaschine geteilter Bauart, die nach der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2 ein Schaltdiagramm des "bei der Brennkraftmaschine gemäß Fig, 1 vorgesehenen Notkreises,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Temperatur des katalytischen Konverters gegen die Temperaturfühler-Ausgangsspannung,

Pig. 4· gewisse Impuls-bzw. Signalformen, die "bei der Erläuterung der Arbeitsweise des Notkreises gemäß Fig.2 verwandt werden,

Fig. 5 ein S ehalt diagramm einer abgeänderten Form des Notkreises gemäß Fig. 2, und

Fig. 6 ge\tfisse Impuls- "bzw. Signalformen.. zur Erläuterung der Arbeitsweise des Notkreises- gemäß Fig. 5·

Es wird nun auf die Fig. 1 bezug genommen.

Mit dem Bezugszeichen 10 ist ein Motorenblock bezeichnet, der eine aktive Zylindereinheit mit drei Zylindern 1 bis 3, die stets in Betrieb sind, und eine inaktive Zylindereinheit mit drei Zylindern 4- bis 6, aufweist, die außer Betrieb sind, wenn die Motorlast unterhalb eines vorbestimmten Viertes liegt. Dem Motor wird Luft durch einen Luftzufuhrkanal 12 zugeführt, indem ein Luftströmungsme gerät 14- und ein Drosselventil 16 vorgesehen sind, welches mit dem Gaspedal (dieses ist nicht dargestellt) zur Steuerung der luftströmung zu dem Motor

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antriebsmäßig verbunden ist. Der Zuführkanal 12 ist strom-"abwärts des Drosselventils 16 mit einem Ansaugkrümmer 18 verbunden, welcher in einen ersten und einen zweiten Ansaugkanal 18a bzw. 18b unterteilt ist. Der erste Ansaugkanal 18a führt zu den aktiven Zylindern 1 bis 3 und der zweite Ansaugkanal 18b führt zu den inaktiven Zylindern 4 bis 6.

Der Motor weist ferner einen Auspuffkrümmer 20 auf, welcher in einen ersten und einen zweiten Auspuffkanal 20a bzw. 20b unterteilt ist, der von den aktiven Zylindern 1 bis 3 bzw. den inaktiven Zylindern 4 bis 6 fortführt. Der Auspuffkrümmer 20 ist an seinem stromabwärts gelegenen Ende mit einem Auspuff gasrohr 22 verbunden, in dem ein Auspuffgasfüküer 24 angeordnet ist, und ferner ist ein Auspuffgasreiniger 26 stromabwärts des Auspuffgasfühlers 24 angeordnet. Der Auspuffgasfühler 24 kann in der Form eines Säuerst of fühlers vorliegen, welcher den Sauerstoffgehalt des Auspuffgases überwacht und dahingehend wirkt, daß ein Signal erzeugt wird, welches das Luft-Treibstoff-Verhältnis anzeigt, mit dem der Motor betrieben wird. Der Auspuffgasreiniger 26 kann in der Form eines dreiwegigen katalytischen Konverters vorliegen, welcher eine Oxydation von HG und CO und eine Reduktion von ΪΓΟχ bewirkt, um die Abgabe von Verunreinigungen durch das Auspuffrohr 22 so klein als möglich zu halten. Der katalytische Konverter arbeitet am besten beim stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnis. In Hinblick darauf ist es wünschenswert, das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf dem stöchiometrischen Wert zu halten.

Ein Auspuffgas-Rückführkanal 28 (EGR-Kanal) ist vorgesehen, dessen eines Ende sich in den zweiten Auspuffkanal 20b und dessen anderes Ende sich in den zweiten Ansaugkanal 18b öffnet.

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In dem Ausßuff gas-Rückführkanal 28 ist ein Auspuffgas-Rückführventil 30 vorgesehen, welches sich öffnet, damit Auspuffgas von dem zweiten Auspuffgaskanal 22b in den zweiten Ansaugkanal 18b zurückgeführt werden kann, damit Pumpverluste der inaktiven Zylinder 4 bis 6 während der · Betriebsart mit nur einem Teil des Motors minimalisiert werden können, bei der der Motor mit den drei Zylindern 1 bis 3 betrieben wird* Das Auspuffgas-Eückführventil 30 wird geschlossen, um eine Rückführung von Auspuffgasen während der Betriebsart mit vollständigem Motorbetrieb zu verhindern, bei der der Motor mit allen seinen Zylindern 1 bis 6 betrieben wird. *

Das Auspuffgas-Rückführventil 30 wird durch eine erste, pneumatische Ventilbetätigungseinrichtung 32 betrieben, welche eine in einem Gehäuse ausgebreitete Membran umfaßt, um in diesem zwei Kammern auf gegenüberliegenden Seiten der Membran zu begrenzen, und eine Betätigungsstange aufweist, deren eines Ende mittig an der Membran befestigt ist und deren anderes Ende antriebsmäßig mit dem Auspuffgas-Rückführventil 30 verbünden ist. Die Arbeitskammer 32a ist mit dem Auslaß eines ersten, dreiwegigen Magnetventils 34· verbunden, das einen mit der Umgebungsluft verbundenen Umgebungsluft einlaßkanal und einen mit dem zweiten Einlaßkanal 18b verbundenen Unterdruckkanal aufweist. Das erste Magnetventil 34- befindet sich normalerweise in einer Stellung, in der eine Verbindung zwischen der ersten Kammer 32a der ersten Ventilbetätigungseinrichtung und der Umgebungsluft vorliegt, damit das Auspuffgas-Eückführventil 30 geschlossen ist. Beim Betrieb nur eines Teils der Brennkraftmaschine wird das erste Magnetventil 34- in eine andere Stellung bewegt, in

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der eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 52a der ersten Vent übet at igungs einrichtung und dem zweiten Einlaßkanal 18b vorliegt, wodurch das Auspuffgas-Rückfuhrventil 30 geöffnet wird.

Am Einlaß des zweiten Ansaugkanal 18b ist ein Absperrventil 40 vorgesehen, welches normalerweise geöffnet wird, damit frische Luft durch den zweiten Ansaugkanal 18b zu den inaktiven Zylindern 4 bis 6 gelangen kann. Das Absperrventil 40 bewirkt eine Unterbrechung der Strömung frischer Luft zu den inaktiven Zylindern 4 bis 6, wenn nur ein Teil des Motors betrieben wird» Das Absperrventil 40 kann in der Form eines zweiseitigen Drosselventils vorliegen, welches ein Paar von Ventilplatten, aufweist, die parallel und mit Abstand zueinander einander gegenüberliegen. Eine Leitung 46 ist vorgesehen, deren eines Ende sich in den Zuführkanal 12 stromaufwärts des Drosselventils 16 und dessen anderes Ende sich in den zweiten Einlaßkanal 18b öffnet, wobei das andere Ende zu dem Raum zwischen den Ventilplatten ausgerichtet ist, wenn sich das Absperrventil 40 in seiner geschlossenen Stellung befindet. Sich im wesentlichen auf Atmosphärendruck befindende Luft wird durch die Leitung 46 in den Kaum zwischen den Vatilplatten eingeführt, um sicher zu stellen, daß in den zweiten Einlaßkanal 18b abgegebene Auspuffgase nicht in den ersten Einlaßkanal 18a gelangen können, wenn sich das Absperrventil 40 schließt.

Das Absperrventil 40 wird durch eine zweite, pneumatische Ventilbetätigungseinrichtung 42 betätigt, welche im wesentlichen der ersten Ventilbetätigungseinrichtung 32 gleicht-

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Die Arbeitskammer 42a der zweiten Ventilbetätigungseinrichtung 42 ist mit dem Auslaß eines zweiten, dreiwegigen Magnetventils 44· verbunden, welches einen mit der Umgebungsluft in Verbindung stehenden Atmosphärenlufteinlaß und einen mit einem Unterdruckbehälter 46 verbundenen Unterdrückeinlaß aufweist. Das zweite Magnetventil 44 befindet sich normal erweise in einer Stellung, in der eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 42a der zweiten Ventilbetätigungseinrichtung und der atmosphärischen Luft vorliegt, damit das Absperrventil 40 geöffnet ist* Wenn der Motor nur mit einem Teil betrieben wird, wird das zweite magnetventil 44 in eine andere Stellung bewegt, in der eine Verbindung zwischen der Arbeitskammer 42a der zweiten Ventilbetätigungseinrichtung und dem. flnterdrucktank 46 vorliegt, damit das Absperrventil 40 geschlossen wird.

Mit dem Bezugszeichen 50 ist ein Einspritzsteuerkreis bezeichnet, der in synchroner Übereinstimmung mit der Motordrehzahl, wie sie durch die "Punkenimpulse einer Zündspule dargestellt wird, ein Treibstoffeinspritz-Impulssignal mit einer Impulsbreite erzeugt,die der von dem Luftströmungsmesser 14 bestimmten Luftströmungsgeschwindigkeit proportional und in Übereinstimmung mit einem Luft-Treibstoff-Verhältnis anzeigenden Signal von dem Auspuffgasfühler 24 korrigiert istr. Das Treibstoffeinspritz-Impulssignal wird direkt den Treibstoff einspritzventilen gi bis gzj um Treibstoff den entsprechenden Zylindern 1 bis 3 zuzuführen_} und auch über einen Arbeitskreis 54 für den Motor mit geteilter Bauart den Treib st off einspritzventilen g4 bis g6 zugeführt, die EHT-AUS-Magnetventile sein können, die während einer der Impulsbreite des Treibstoffeinspritz-Impulssignals ent-

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sprecb.enden Dauer geöffnet werden können.

Der Arbeitskreis 54 bestimmt aus der Impulsbreite des Treibstoffeinspritz-Impulssignals die Last, mit der der Motor betrieben wird. Bei großen Lastbedingungen erlaubt der· Arbeitskreis 54 den Durchgang von Treibstoffeinspritz-Impulssignalen von dem Einspritz Steuerschaltkreis 50 zu den Treibstoffeinspritzventilen g^. bis Sß und erzeugt ein eine große Last anzeigendes Signal für einen Ventiltreiberschaltkreis 56- Wenn die Motorlast unterhalb eines vorbestimmten Wertes fällt, unterbricht der Arbeitskreis 54 den Durchgang der Treibstoffeinspritz-Impulssignale von dem Einspritzstaierschaltkreis 50 zu den Treibstoffeinspritzventilen g4 bis g6 und erzeugt ein eine niedere Last anzeigendes Signal für den Ventiltreiberschaltkreis 56.

Der Ventiltreiberschaltkreis 56 spricht auf das eine große Last anzeigende Signal von dem Arbeitskreis 54- an, um das erste und das zweite Dreiwegventil 34 bzw* 44 in ihren normalen Stellungen zu erhalten, damit das Auspuffgas-Rückführventil 30 geschlossen und das Absperrventil 40 geöffnet ist* Der Ventiltreiberschaltkreis 56 spricht auch auf das eine geringe Last anzeigende Signal von dem Arbeitskreis 54 an, um die Stellungen des ersten und zweiten Dreiweg-Magnetventils 34 bzw. 44 zu ändern, wodurch das Auspuffgas-Rückführventil 30 geöffnet und das Absperrventil 40 geschlossen wird.

Beim Betrieb mit nur einem Teil des Motors wird die der Zylinder 1 bis 3 zugeführte Luftmenge durch das Schließen des Absperrventils 40 verdoppelt* Es ist somit erforderlich,

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die jedem der Zylinder 1 bis 3 während des Betriebes mit einem Teil des Motors zugeführte Treib stoffmenge zu verdoppeln. Dies erfolgt dadurch., daß die Konstante geändert wird, mit der der Einspritzsteuerschaltkreis 50 die Impuls breite des Treibstoff einspritz-i Impulssignals bestimmt ,nämlich von einem Vert K beim vollen Betrieb des Motors zu einem Wert 2K für einen Betrieb mit nur einem Teil des Motors geändert wird, wodurch die Konstante verdoppelt wird. Zu diesem Zweck ist der Arbeitskreis 54 so ausgebildet, daß er ein Konstantenänderungssteuersignal an den Einspritzsteuerschaltkreis 50 liefert, welcher dadurch die Konstante von einem Wert K zu einem Wert 2K verändert, wenn die Motorlast unter einen vorgegebenen Wert fällt.

Wenn beim vollen Betrieb des Motors das Auspuffgas-Rückführventil 30 aus irgendeinem Grund geöffnet bleibt, saugen die Zylinder 4- bis 6 eine größere Menge an Auspuffgasen und eine wesentlich kleinere Menge an frischer Luft an, da der Auspuff gas-Rückführkanal 28 zu dem zweiten Einlaßkanal 18b in der Nähe der Zylinder 4 bis 6 führt. Somit strömt eine viel größere Menge an frischer Lufb in die Zylinder 1 bis 3· Da eine gesteuerte Treibstoffmenge zur Erzielung des stöchiometrischen Luft-Treibstoff-Verhältnisses durch jedes der Treibstoff einspritzventile g^ bis gg den zugeordneten Zylindern zugeführt wird, wird den Zylindern 1 bis 3 eine übermagerte Mischung und den Zylindern 4 bis 6 eine zu fette Mischung zugeführt, wodurch eine unvollkommene Verbrennung bewirkt wird, welche eine große Menge an unverbrannten Bestandteilen in den entsprechenden Zylindern erzeugt» Die große Menge un-

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verbrannter Bestandteile wird von den entsprechenden Zylindern abgegeben und dem katalytischen Eonverter 26 zugeführt* wo die unverbrannten Eomponenten mit dem überhitzten, katalytischem. Eonverter 26 reagieren, wodurch die Lebensdauer des katalytischen Eonverters in hohem Maße verkürzt wird. Ähnliche Probleme treten auf, wenn das Absperrventil 40 aus irgendeinem Grund während des vollen Betriebes des Hotors geschlossen bleibt. Um solche Schwierigkeiten auszuschließen, schafft die Erfindung eine Sicherheitseinrichtung, welche einen ÜTotkreis 60 aufweist, der auf die durch einen Temperaturfühler 62 bestimmte Temperatur des katalytischen Eonverters 26 anspricht, um ein Notsignal für den Treibstoff Steuerschaltkreis 50 zu liefern und eine Warneinrichtung 64- zu betreiben.

Der Notkreis 60 wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 2 näher beschrieben. Der Notkreis 60 umfaßt einen ersten Eomparator 602 welcher an seinem negativen Eingang ein Spannungssignal von dem Temperaturfühler 62 und an seinem positiven Eingang eine erste Bezugsspannung V^ erhält, welche einen ersten Bezugs temperatur T^ darstellt, der durch die Werte der Widerstände 604- und 606 bestimmt ist, welche einen zwischen einer mit +V bezeichneten Spannungsquelle und Masse geschalteten Spannungsteiler bilden. Es wird darauf hingewiesen, daß das Spannungssignal von dem Temperaturfühler 62 der Temperatur des katalytischen Eonverters 26 umgekehrt proportional ist, wie es Fig. 3 zeigt.

Der erste Eomperator 602 erzeugt ein erstes Steuersignal, (ein Signal mit hohem Pegel), wenn die Eonvertertemperatur den ersten, vorbestimmten Wert T^ überschreitet. Das be-

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deutet, daß das die !!temperatur von dem ^esperaturfuKLer 62 anzeigende Signal unter die Bezugsspannung V^ fallt· 3Jas erste Steuersignal wird an den Einspritzsteuerschal tkreis 5O,welcher dadurch die Konstante K zn. einem ersten Wert K^ ändert, damit das in den Zylindern erhaltene üuft-Ohreibstoff-Verhältnis gemagert wird, und auch, an den Arbeit sschaltkreis 5*ί- gelegt, welcher dadurch den Hotorbetrieb in die Betriebsart mit nur einem 3?eil des Hotors überfuhrt.. Der erste Konstantenwert TL^ wird in geeigneter Weise ausgewählt, damit die !!temperatur des Ikataljtischen Konverters 26 verringert wird, wenn der Motor nur im 3?eil-"betrieb betrieben -wird. Ein Widerstand 608 ist zwischen dem positiven Eingang und dem Ausgang des ersten !Comparators 602 geschaltet, um die Bezugsspannung Y^ zu erhöhen, damit die Steuerung während des Auftretens des ersten Steuersignals nicht springt-

Der Notkreis 60 weist ferner eiaen zweiten Komparator 6Ί2 auf, der an seinem negativen Eingang das die temperatur anzeigende Signal von dem (Temperaturfühler 62 und an seinem positiven Eingang eine zweite Bezugs spannung Y^ erhalt, welche kleiner als die erste Bezugsspannung Y₁^ ist und einen zweiten, vorbestimmten O?emperaturwert ÜL, darstellt, welcher großer als der erste, vorbestimmte 3?emperaturwert T₁ ist.

Der zweite Komparator 6i2 erzeugt ein zweites Steuersignal (ein Signal mit hohem Pegel), wenn die Konvertertemperatur den zweiten, vorbestimmten Wert 5U überschreitet. Dies be—

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deutet, daß das die Temperatur anzeigende Signal unter die zweite Bezugsspannung V₂ fällt. Das zweite Steuersignal wird dem Ejjispritzsteuerschaltkreis.50 zugeführt, welcher dadurch die Konstante E auf einen zweiten Wert Kp ändert, damit das in den Zylindern erhaltene Luft-Treibstoff-"Verhältnis weiter gemagert wird. Der zweite Konstantenwert Kp wird in geeigneter Weise ausgewählt, damit die Temperatur des katalytisehen Konverters 26 verringert wird, wenn der Motor mit vollem Betrieb "betrieben wird« Ein Widerstand 618 ist zwischen dem positiven Eingang und dem Ausgang des zweiten Komparators 612 geschaltet, um die Bezugsspannung V₂ ^zu erhöhen, damit die Steuerung während des Auftretens des zweiten Steuersignals nicht springt.

Da die Zylinder 1 bis 3 mit einer immer noch zu fetten Mischung versorgt werden ,wem. sich die Konstante K auf den Wert K^ während des öffnens des Absperrventils 40 ändert mit einer zu mageren Mischung für eine zu erfolgende Verbrennung versorgt werden, wenn die Konstante K auf den Wert K₂ während des Schließens des Absperrventils 40 geändert wird, kann in Betracht gezogen werden, daß die Auswahl einer der Konstantenwerte K^. und Kp von der Stellung des Absperrventils abhängen sollte. Jedoch kann mit der Erfindung die Konstante K gemäß der Temperatur des katalytischen Konverters 26 unabhängig von der Stellung des Absperrventils 40 gesteuert werden.

Es wird nun angenommen, daß der erste Komparator 602 ein erstes Steuersignal erzeugt, um die Konstante K auf den Wert K₁ zu ändern, und die Temperatur des katalytischen

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Konverters 62 wird absinken, wenn sich das Absperrventil 40 in seiner geschlossenen Stellung befindet. Wenn sich das Absperrventil 40 in seiner geöffneten Stellung befindet, wird die Temperatur des katalytischen Konverters. 26 weiter zunehmen und den zweiten, vorbestimmten Wert ^ überschreiten. Dies bewirkt, daß der zweite Komparator 612 ein zweites Steuersignal erzeugt, um die Konstante auf den Wert Kg zu ändern, so daß die Temperatur des katalytischen Konverters 26 absinkt.

Wenn irgendwelche !Fehler bzw«, Schwierigkeiten wie z.B. ein fortlaufendes Offensein des Auspuffgas-Rückführventils 30 am Motor auftreten, erzeugt der erste Komparator 602 wiederholt das erste Steuersignal. Um solche Fehler festzustellen, ist ein Zähler 630 vorgesehen, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Komparators 602 verbunden ist. Der Ausgang des Zählers 630 ist über einen Widerstand mit der Basis eines ersten Transistors 610 verbunden, dessen Emitter-Kollektor-Strecke parallel zu dem Widerstand 608 geschaltet ist und der auch über einen Widerstand mit der Basis eines zweiten Transistors 620 verbunden ist, dessen Emitter-Kollektor-Kreis parallel zu dem Widerstand 618 geschaltet ist .Der Ausgang des Zählers 630 ist auch mit der Warneinrichtung 64 verbunden.

Der Zähler 630 zählt die Anzahl des Auftretens des ersten Steuersignals von dem ersten Komparator 602. Wenn die Anzahl einen vorbestimmten Wert überschreitet, erzeugt der Zahler 630 ein Signal mit hohem Pegel an der Basis des ersten und des zweiten Transist ο i?s 610 bzw. 620, welche dadurch einge-

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schaltet werden, und Signale mit hohem Pegel an die positiven Eingänge der entsprechenden Komperatoren 602 und 612 legen, damit diese erste "bzw. zweite Steuersignale ohne Berücksichtigung der temperatur des katalytischen Konverters 26 erzeugen- Gleichzeitig spricht die Warneinrichtung 64 auf das Signal mit hohem Pegel von dem Zähler 630 an, ua eine Warnung zu erzeugen. Die Warneinrichtung 64 kann eine lampe oder einen Summer aufweisen.

Unter besonderer Bezugnahme auf die Pig. 4 wird die Arbeitsweise des Hotkreises 60 nun weiter "beschrieben.

Zunächst sei angenommen, daß die Temperatur des katalytischen Konverters 26 unterhalb des ersten, vorbestimmten Wertes T^ liegt und daß somit der Ausgang des Temperaturfühlers 62
oberhalb des ersten Bezugswertes V^ liegt, wie es die Signalform vom 62a in Fig. 4 zeigt, wobei der erste und der zweite Komparator 602 bzw. 612 und der Zähler 630 niedere Signale erzeugen, wie es die Impulsform 602a, 612a und 630a der Fig. 4 zeigen. Bei dem Zustand des Schaltkreises hängt die Anzahl der Zylinder, mit der der Motor betrieben wird, von der Motorlast ab und das Xuft-Treibstoff-Verhältnis wird auf den stochiometrischen Wert gesteuert.

Wexus. die Temperatur des katalytischen Konverters über den ersten, vorbestimmten Wert T^ ansteigt und der Ausgang des TesEperaturfüTilers 62 unterhalb der ersten Bezugsspannung IT-j XSlIt₄ wie es die Signalform 62a in Pig. 4 darstellt, ändert sich der Ausgang des ersten Komparators 602 zu einem hohen Pegel, wie es die Impulsform 602a der Pig, 4 zeigt, um das Iflrffc-5?reibstoff-Verhältnis auf einen Wert abzumagern, der der Konstanten K^ entspricht, und um auch den Arbeitskreis so TXL steuern, daß der Motorbetrieb in die Betriebsart «it

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ORIGINAL

nur teilweise "betriebenem Motor umgeschaltet wird. Gleichzeitig wird die erste Bezugsspannung V. auf einen Wert V^' erhöht.

Wenn die Temperatur des katalytischen Konverters weiter über den zweiten, vorbestimmten Wert Tp ansteigt und der Ausgang des Temperaturfühlers 62 weiter unterhalb die zweite- Bezugspannung V₂ abfällt, wie es die Signalformen 62a in Ug. 4- zeigen, ändert sich der Ausgang des zweiten Komparators 612 zu einem hohen Pegel, wie es die Signalform 612a in Fig. 4 zeigt, um weiter das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf einen Wert abzumagern, der der Konstanten K^ entspricht. Gleichzeitig wird die zweite Bezugs spannung Vp auf einen Wert Vp' erhöht, welcher gleich der erhöhten, ersten Bezugsspannung V,.¹ sein kann. In diesem Zustand des Schaltkreises wird der Motorbetrieb in der Betriebsart mit nur teilbetriebenem Motor gehalten und die Temperatur des katalytischen Konverters nimmt ab.

Wenn die Temperatur des katalytischen Konverters abnimmt und der Ausgang des Temperaturfühlers 62 die erhöhte Bezugsspannung V^¹ (V₂ ¹) überschreitet, wie es die Signalform 62a zeigt, ändern sich die Ausgänge des ersten und des zweiten Komparators 602 bzw«. 612 zu einem niederen Pegel, wie es die Signalform 602a und 612a der E¹Ig. 4- zeigt. In diesem Zustand des Schaltkreises hängt die Anzahl der Zylinder, mit der Motor betrieben wird, von der Motorlast ab und das Luft-Treibstoff-Verhältnis wird auf den st öchiometrisehen Wert gesteuert.

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Venn die Anzahl des Auftretens des ersten Steuersignals (Signal mit hohem Pegel) von dem ersten Komparator 602 einen vorbestimmten Wert (im vorliegenden Fall 3) erreicht, geht der Ausgang des Zahlers 630 auf einen hohen Pegel, wie es die Signalform 63Oa in Pig. 4 zeigt, wobei die erste und die zweite Bezugs spannung Yyj "bzw. V₂ auf einen aus- " reichend hohen Wert geändert werden, damit der erste und der zweite Komparator 602 und 612 hohe Ausgänge liefern, wie es die Signalformen 602a und 612a der Pig. 4 zeigen. In diesem Zustand des Schaltkreises wird der Motorbetrieb in der Betriebsart mit nur teilweise betriebenem Motor gehalten und das Luft-Treibstoff-Verhältnis wird auf einen der Konstanten K₂ entsprechenden Wert gesteuert* Als Ergebnis hiervon nimmt die Temperatur des katalytischen Konverters ab.

Es wird nun auf die I¹Xg. 5 bezug genommen, in der eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung dargestellt ist, welche im wesentlichen gleich der ersten Auiührungsform ist, mit der Ausnahme, daß zusätzlich eine Einrichtung vorgesehen ist, um die zweite Bezugsspannung V₂ ^auf einen vorbestimmten Wert während einer konstanten Zeitdauer beim Auftreten des ersten Steuersignals an dem ersten Komparator 602 abzusenken. Die Einrichtung umfaßt einen Schaltkreis 640, welcher das erste Steuersignal von dem ersten Komparator 602 erhält und dieses differenziert. Der Ausgang des Differenzierkreises 640 ist mit der Basis eines dritten Transistors 642 verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand 644 mit dem positiven Eingang des zweiten Komparators 612 verbunden und dessen Emitter auf Masse gelegt ist. Wenn der erste Komparator 602 ein erstes

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Steuersignal (ein Signal mit hohem Pegel) erzeugt, schaltet der Differenzierkreis 64-0 den dritten Transistor 642 an, um den positiven Eingang des zweiten Komparators 612 zu verbinden, wodurch die zweite Bezugsspannung V₂ auf einen vorbestimmten Wert absinkt. Dies bedeutet, daß der zweite vorbestimmte Temperaturwert während einer konstanten Zeitdauer erhöht wird, die durch die Zeitkonstante des Differenzierkreises 640 bestimmt ist.

Unter besonderer Bezugnahme auf die Pig. 6 wird nun die Arbeitsweise des Notkreises 60 bei dieser Ausführungsform näher beschrieben.

Wenn der Ausgang des Temperaturfühlers 62 unterhalb die erste Bezugsspannung Y^, fällt, wie es die Signalform 62a in Fig. 6 zeigt, ändert sich der Ausgang des ersten Komparators 602 auf einen hohen Pegel, wie es die Signalform 602a in Pig. zeigt, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf einen der Eonstanten Ky. entsprechenden Wert abzumagern und auch um die erste Bezugsspannung auf einen Wert Y^¹ zu erhöhen. Gleichzeitig wird der dritte Transistor 642 eingeschaltet, um die zweite Bezugsspannung Yp auf einen vorbestimmten Wert V₂" abzusenken. Bis der Ausgang des Temperaturfühlers 62 unterhalb die abgesenkte ,zweite Bezugsspannung Y₂" fällt und unterhalb der zweiten Bezugsspannung Y₂ bei der Beendigung der EIIT-Zeit des dritten Transistors 642 liegt, wird das Luft-Treibstoff-Verhältnis fortwährend aufgrund der Konstanten K^ bestimmt, selbst wenn der Ausgang des Temperaturfühlers 62 unterhalb die zweite ' Bezugsspannung V₂ während der EIH-Zeit des dritten Transistors 642 fällt. Demgemäß, wenn sich das Absperrventil

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40 in seiner geschlossenen Stellung "befindet, wird die Temperatur des katalytisehen Konverters unterhalt des zweiten, vorbestimmten Temperaturwertes T~ abfallen... Dies "bedeutet, daß der Ausgang des Temperaturfühlers 62 über die zweite Bezugs spannung Vg ^^e^· ^^er Beendigung der Eirr-Zeit des dritten Transistors 642 ansteigt, mit dem Ergebnis, daß das Luft-Treib st off -Verhältnis auf dem· dem Wert K^ entsprechenden Wert gehalten wird·

Wenn der Ausgang des Temperaturfühlers 62 die erhöhte, erste Bezugs spannung V*' überschreitet, wie es die Signalform 62a in ü?ig. 6 zeigt, ändert sich der Ausgang des ersten Komparators 602 auf einen niederen Pegel, wie es die Signalform 602a in Figo 6 zeigt, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf den stöehiometrischen Wert zurückzuführen und auch die erste Bezugsspannung auf ihren Ausgangswert V,. zurückzubringen.

Wenn sich das Absperrventil 40 in seiner geöffneten Stellung befindet, wird die Temperatur des katalytisehen Konverters oberhalb des zweiten, vorbestimmten Wertes liegen. Dies bedeutet, daß der Ausgang des Temperaturfükü ers 62 unterhalb des zweiten Bezugswertes Vp bei der Beendigung der EIH-Zeit des dritten Transistors 642 sein wird. Als Ergebnis hiervon ändert sich der Ausgang des zweiten Komperators 612 auf einen hohen Pegel, wie es die Signalform 612a in 3?ig. 6 zeigt, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis weiter auf einen der Konstanten entsprechenden Wert ab zumagern *

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Während die Erfindung als ein Abmagern des Luft-Treibstoff-Verliältnisses beschrieben worden ist, in dem die Menge des den Zylindern zugeführten Treibstoffes verringert wird, wird jedoch darauf .hingewiesen, daß Luft den Zylindern durch eine Leitung zugeführt werden kann, welche die Luftströmungsmeßeinrichtung 14- umgeht, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis abzumagernο

Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem Sechszylindermotor beschrieben; es wird jedoch darauf hingewiesen, daß der besondere, dargestellte Motor lediglich der Erläuterung dient und daß der Grundgedanke bzw» die Grundidee dieser Erfindung auch ohne weiteres bei irgendeiner Brennkraftmaschine mit geteilter Bauweise angewandt werden könnte. Ferner wurde die Erfindung im Zusammenhang mit besonderen Ausführungsformen beschrieben,, Es ist jedoch offensichtlich, daß viele Abänderungen, Abwandlungen und Veränderungen vom Durchschnittsfachmann vorgenommen werden könnten.» Es ist deshalb beabsichtigt, alle Abwandlungen, Abänderungen und Veränderungen zu umfassen, die innerhalb des Grundgedankens und dem breiten Bereich der anliegenden Ansprüche liegen.

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Claims

PAT E N TA MWA LTE

A. G HÜNECKER ^Η· KlNKELDEY

W. STOCKMAIR

DR-INO. ·Λ·Ϊ (OJ-TECt*

K. SCHUMANN

DfI HER NXT-WL-FHYS.

P. H. JAKOB

out-»ja

G. BEZOLD

8 MÜNCHEN

MAXIMIUIANSTRASSE

622-WL

NISSM ΜΟΐΟΚ COMPANY, LIMISED

2, Takara~cho, Kanagawa~ku, Yokohama-shi, Kanagawa-ken, Japan.

Brennkraftmaschine geteilter Bauart

a-_.t ent ans ρ r ü c h e

₅/Brennkraf tmaschine, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Zylindereinheit, von denen jede wenigstens einen Zylinder aufweist, durch einen auf die Brennkraftmaschinenlast ansprechenden Steuerkreis (50-56) durch den eine Mischung mit einem optimalen Luft-Treibstoff-Verhältnis der ersten und der zweiten Zylindereinheit zuführbar ist und durch den die Zufuhr der Mischung zu der zweiten Zylindereinheit "beendbar ist, wenn die Brennkraftmaschinenlast unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, durch ein Auspuffgassystem (20) mit einem katalytischen Konverter (26),

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TKLEPON (OBS) 02 23 02

TELEX OB-2O3B0

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERER

durch, den Verunreinigungen aus den von den Zylindern hindurchströmenden Auspuffgasen entfernbar sind, und durch einen Notkreis (60),der auf eine Zunahme der Temperatur des katalytischen Konverters anspricht und durch den der Steuerkreis (50-56) ansteuerbar 1st,um das Luft-Treibstoff-^Verhältnis abzumagern.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 _s dadurch g e k -e n η — zeichnet , daß der Hbtkreis (60) einen ersten Komparator (602) aufweist, durch den die Temperatur des katalytischen Konverters mit einem ersten Bezugswert (T^) ver-. gleichbar und ein erstes Steuersignal erzeugbar ist, wenn erstere höher als letzterer ist, wo"bei der erste Komparator (602) ausgebildet ist, um den ersten Bezugswert (T^) beim Auftreten des ersten Steuersignals auf einen vorgegebenen Wert abzusenken, und einen zweiten Komparator (612) auf v/eist, durch den die Temperatur des katalytischen Konverters mit einem zweiten Bezugswert (T₂), der größer als der erste Bezugswert (T,j) ist, vergleichbar und ein zweites Steuersignals erzeugbar ist, wenn erstere größer als letzterer ist, wobei der zweite Komparator (612) ausgebildet ist, um den zweiten Bezugswert (T~) auf einen gegebenen Wert beim Auftreten des zweiten Steuersignals zu verringern, und wobei der Staierkreis (50-56^ auf das erste Steuersignal ansprechbar ist, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf einen ersten, vorbestimmten Werf abzumagern und die Zufuhr der Hischung zu der zweiten Zylindereinheit zu beenden, und wobei der Steuerkreis (50-56) auf das zweite Steuersignal ansprechbar ist, um das Luft-Treibstoff-Verhältnis auf einen zweiten, vorbestimmten Wert abzumagern, bei dem ein magereres Luft-Treibstoff-Verhältnis als bei dem ersten, vorbestimmten Wert vorliegt.

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3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ferner eine Einrichtung (G⁴I-O, 642) vorgesehen ist, die auf das erste Steuersignal ansprechbar ist, um den zweiten Bezugswert (Tp) auf einen vorbestimmten Pegel während einer vorbestimmten Zeitdauer zu erhöhen.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ferner eine Einrichtung (630,610,620) vorgesehen ist, um den ersten und den zweiten Bezugswert (T^ und Tp) ^auf einen ausreichenden Pegel abzusenken, damit der erste und der zweite Komparator erste und zweite Steuersignale erzeugen, wenn die Anzahl des Auftretens des ersten Steuersignals einen vorbestimmten Wert überschreitet.
5« Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (630) eine Warnung erzeugen kann, wenn die Anzahl des Auftretens des ersten Steuersignals den vorbestimmten Wert überschreitet.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung (640, 642) vorgesehen ist, die auf das erste Steuersignal anspricht, um den zweiten Bezugswert (Tp) auf einen vorbestimmten Pegel während einer vorbestimmten Zeitdauer anzuheben.

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