DE2753452A1 - Air fuel mixt. control system with exhaust oxygen sensor - keeps control range for mixt. constant independently of operating conditions - Google Patents
Air fuel mixt. control system with exhaust oxygen sensor - keeps control range for mixt. constant independently of operating conditionsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Eteuersystem, das Imstande ist, den Regelschwankungsbereich des Luft-Kraftstoffverhältnisses unabhängig von Änderungen der Betriebsbedingungen einer Prennkraftmaschine konstant zu halten.The invention relates to an air-fuel ratio control system, that is able to adjust the control fluctuation range of the air-fuel ratio regardless of changes to keep the operating conditions of a Prennkraftmaschine constant.
Im allgemeinen ist es schwierig gewesen, das Luft-Kraftstof fverhältnis der im Vergaser einer Brennkraftmaschine aufbereiteten Gemische oder der in einen katalytischen Umwandler der Maschine hineinströmenden Gase immer konstant zu halten. Uir. diese Schwierigkeit zu überwinden, ist eine Ansaugsystem-Rückkopplungs-Fteuervorrichtung vorgeschlagen worden, in der ein Luft-KraftstoffverhMltnis-Detektor zum Erfassen des Luft-Kraftstof fverhältnisses des Gemisches aus dem Sauerstoffgehalt der Abgase, der in enger Beziehung zum Luft-Kraftstoffverhältnis steht, verwendet wird und das Luft-Kraftstoffverhältnis durch eine elektronische Steuereinheit rückgekoppelt gesteuert wird, um dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis des Gemisches auf einemIn general, it has been difficult to determine the air-fuel ratio that is processed in the carburetor of an internal combustion engine Mixtures or the gases flowing into a catalytic converter of the machine must always be kept constant. Uir. overcoming this difficulty is an aspiration system feedback control device has been proposed in an air-fuel ratio detector for detecting the air-fuel ratio of the mixture of the oxygen content of the exhaust gases, which is closely related to the air-fuel ratio is in use and the air-fuel ratio is controlled with feedback by an electronic control unit, thereby reducing the air-fuel ratio of the mixture to one
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vorbestimmten Wert zu halten. Es ist auch eine Abgassystem-Rückkopplungs-Steuervorrichtung vorgeschlagen worden, in der dem Abgassystem Hebenluft zugeführt wird, um das Luft-Kraftstoffverhältnis der Abgase rückgekoppelt zu steuern und dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis auf dem Wert zu halten, der für eine Abgas-Reinigungsvorrichtung wie einen katalytischen Umwandler erforderlich ist.to hold a predetermined value. It is also an exhaust system feedback control device has been proposed in which lift air is supplied to the exhaust system to increase the air-fuel ratio to control the exhaust gases with feedback and thereby keep the air-fuel ratio at the value that is required for a Exhaust gas purification device such as a catalytic converter is required.
Bei diesen Rückkopplungs-Steuersystemen mit einem Rückkopplungsweg wird das mittlere Luft-Kraftstoffverhältnis durch Konstanthalten der Rückkopplungs-Steuergeschwindigkeit entsprechend dem Ausgangssignal des Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektors konstant gehalten.In these feedback control systems having a feedback path, the mean air-fuel ratio becomes by keeping the feedback control speed constant in accordance with the output of the air-fuel ratio detector kept constant.
Bei diesen Steuersystemen ist es jedoch unmöglich, Regelschwankungen oder Nachlauferscheinungen des Luft-Kraftstoffverhältnisses zu vermeiden, die durch die sich entsprechend den Betriebsbedingungen einer Maschine ändernde Verzögerungszeit des Systems verursacht werden. Diese Verzögerungszeit ist von solchen Verzögerungsfaktoren wie der Maschinendrehzahl, dem Ansaugunterdruck, der Ansaugluftmenge, der Abgasströmungsrate usw. abhängig; infolge eines Zunehmens und/oder Abnehmens der Verzögerunsfaktoren ist der Regelschwankungsbereich des Luft-Kraftstoffverhältnisses beträchtlichen Schwankungen unterworfen, was im Falle der Ansaugsystem-Rückkopplungs-Steuervorrichtungen zu einem nachteiligen instabilen Maschinenbetrieb führt und im Falle der Abgassystem-Rückkopplungs-Steuervorrichtungen den Wirkungsgrad der Abgas-Reinigungsvorrichtung nachteilig verschlechtert.With these tax systems, however, it is impossible to allow for control fluctuations or after-run effects in the air-fuel ratio to avoid the delay time of the System. This delay time depends on such delay factors as the engine speed, the suction negative pressure, the amount of intake air, the exhaust gas flow rate, etc .; as a result of an increase and / or decrease in the delay factors is the control fluctuation range of the air-fuel ratio subject to considerable fluctuations, as is the case with the intake system feedback control devices leads to disadvantageous unstable engine operation and in the case of the exhaust system feedback control devices disadvantageously deteriorates the efficiency of the exhaust gas purification device.
Aufgabe der Erfindung ist es, zur Ausschaltung der vorstehenden Nachteile ein verbessertes Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem zu schaffen, bei dem ein Impulssignal mit einer Frequenz, die sich in Abhängigkeit von einem der Verzögerungszeit entsprechenden Verzögerungsfaktor ändert, und das Ausgangssignal eines Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektors integriert werden und ein das Luft-Kraftstoffverhältnis korrigierendes elektromagnetisches The object of the invention is to provide an improved air-fuel ratio control system in order to eliminate the above disadvantages, in which a pulse signal having a frequency which changes depending on a delay factor corresponding to the delay time and the output signal of an air-fuel ratio detector and an air-fuel ratio correcting electromagnetic
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Ventil durch Impulssignale gesteuert wird, die von den sich ergebenden Integrationssignalen abgeleitet werden und eine Impulsbreiten-Änderungsgeschwindigkeit haben, die sich entsprechend der Verzögerungszeit ändert, wodurch der Schwankungsbereich desValve is controlled by pulse signals derived from the resulting integration signals and having a pulse width rate of change which varies according to the Delay time changes, which increases the fluctuation range of the Luft-Kraftstoffverhältnisses innerhalb eines engen vorgegebenen Bereichs gehalten wird.Air-fuel ratio within a tight predetermined Area is held.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Systems liegt darin, daß die Öffnungsdauer (der Ein-Aus Arbeitszyklus) desAn advantage of the system according to the invention is that that the opening time (the on-off duty cycle) of the elektromagnetischen Ventils durch das Impulssignal gesteuert wird, das von dem integrierten Ausgangssignal des Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektors und dem integrierten Ausgangssignal eines Verzögerungs-Detektors abgeleitet wird und die Impulsbreiten-Änderungsgeschwindigkeit hat, die sich gemäß der Verzögerungelectromagnetic valve controlled by the pulse signal obtained from the integrated output of the air-fuel ratio detector and the integrated output of a delay detector and has the pulse width rate of change which changes according to the delay ändert, so daß folglich die Steuergeschwindigkeit (Änderungsgeschwindigkeit des Luft-Kraftstoffverhältnisses) derart gesteuert wird, daß die Steuergeschwindigkeit vergrößert wird, wenn die Verzögerungszeit kürzer wird, während die Steuergeschwindigkeit verkleinert wird, wenn die Verzögerungszeit langer wird,changes so that consequently the control speed (changing speed of the air-fuel ratio) is controlled so that the control speed is increased, when the delay time becomes shorter while the control speed is decreased, as the delay time becomes longer, wodurch der Schwankungsbereich des Luft-Kraftstoffverhältnisses, selbst während des niedertourigen Schwachlastbetriebs, innerhalb eines vorbestimmten engen Bereichs gehalten werden kann, und dadurch ein größerer Reinigungswirkungsgrad einer Abgas-Reinigungsvorrichtung sichergestellt wird, die einen Dreifach-Katalysatorwhereby the fluctuation range of the air-fuel ratio, even during the low-speed, light load operation, can be kept within a predetermined narrow range, and this ensures a greater purification efficiency of an exhaust gas purification device that uses a triple catalytic converter verwendet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß im Falle eines Ansaugsystem-Luft-Kraftstoffverhältnis-Rückkopplungssystems das Auftreten einer Schwingerscheinung infolge einer Vergrößerung des Schwankungsbereichs des Luft-Kraftstoffverhältnisses verhindert werden kann, wodurch sich ein stabiler Maschinenbetriebused. Another advantage is that, in the case of an intake air-fuel ratio feedback system, the Occurrence of a vibration phenomenon due to an increase in the fluctuation range of the air-fuel ratio can be prevented, thereby making the engine operation stable ergibt.results.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.The invention is described below with reference to the in Exemplary embodiments shown in the drawing are described in more detail.
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Fig. 2 ist ein Schaltbild der in Fig. 1 gezeigtenFIG. 2 is a circuit diagram of that shown in FIG
elektronischen Steuereinheit.electronic control unit.
Fig. 3A und 3B sind Vlellenform-Diagramme, die die während des hochtourigen und des niedertourigen Maschinenbetriebs in den Schaltungen der elektronischen Steuereinheit von Fig. 2 erzeugten Ausgangssignal-Wellenformen zeigen.Figs. 3A and 3B are waveform diagrams showing the conditions during high-speed and low-speed During machine operation in the circuits of the electronic control unit of FIG. 2, output signal waveforms generated demonstrate.
Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten, die die Hauptteile weiterer erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele zeigen.Figs. 4 and 5 are sectional views showing the main parts of other embodiments of the present invention Show embodiments.
Gemäß Fig. 1, die als ein Ausführungsbeispiel einAccording to Fig. 1, as an embodiment
Luft-Kraftstoffverhältnis-Steuersystem mit Rückkopplung zum Ansaugsystem zeigt, ist eine Brennkraftmaschine 1 eine gewöhnliche Vier-Takt-Kolbenmaschine. Das in einem Vergaser 2 aufbereitete Gemisch wird der Maschine 1 durch ein Saugrohr 3 zugeführt, während die bei der Verbrennung des Gemisches entstehenden Abgase durch eine Abgasleitung 4, ein Abgasrohr 5 und einen katalytischen Dreifach-Umwandler 6 in die Atmosphäre abgegeben werden.Air-fuel ratio control system with feedback to the As an intake system shows, an internal combustion engine 1 is an ordinary one Four-stroke piston engine. The mixture prepared in a carburetor 2 is fed to the engine 1 through a suction pipe 3, while the exhaust gases resulting from the combustion of the mixture through an exhaust pipe 4, an exhaust pipe 5 and a triple catalytic converter 6 released into the atmosphere will.
Das in dem Vergaser 2 gebildete Grundgemisch ist aufThe basic mixture formed in the carburetor 2 is on
ein fetteres Luft-Kraftstoffverhältnis als das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt;das Luft-Kraftstoffverhältnis der Gemische wird durch zusätzliche Luft eingestellt, die durch ein Luft-Saugrohr 8 zugeführt wird, das den Vergaser 2 überbrückt und in dem Abschnitt stromabv/ärts eines Drosselventils 7 mündet. Die zusätzliche Luftmenge wird entsprechend dem Ein-Aus-Arbeitszyklus eines elektromagnetischen Ventils9 geeignet eingestellt, so daß das Gemisch mittels zusätzlicher Luft auf das gewünschte Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt wird.a richer air-fuel ratio than the desired air-fuel ratio adjusted; the air-fuel ratio of the mixtures is adjusted by additional air flowing through an air intake pipe 8 is supplied, which bridges the carburetor 2 and opens in the downstream section of a throttle valve 7. The additional amount of air is appropriately set according to the on-off duty cycle of an electromagnetic valve 9, see above that the mixture is adjusted to the desired air-fuel ratio by means of additional air.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der katalytische Dreifach-Umwandler 6 für die Abgas-Reinigungsvorrichtung verwendet und das Gemisch durch zusätzliche Luft auf das stöchiometrische Luft-Kraftstoffverhältnis eingestellt, da der katalytische Dreifach-Umwandler 6 imstande ist,Ν0χ, CO und HC höchst wirksam aufzubereiten, wenn das Gemisch mit dem stöchiometrischen Luft-Kraftstoffverhältnis zugeführt wird.In this embodiment, the triple catalytic converter 6 is used for the exhaust gas purification device and the mixture is adjusted to the stoichiometric air-fuel ratio by additional air, since the triple catalytic converter 6 is able to process Ν0 χ , CO and HC most effectively, when the mixture is supplied at the stoichiometric air-fuel ratio.
In dem Abgasrohr 5 ist ein Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor 10 montiert, um die Zusammensetzung der Abgase insbesondere den Sauerstoffgehalt zu erfassen und gemäß dem Luft-Kraftstoffverhältnis, das in enger Beziehung zu dem Sauerstoffgehalt steht, ein elektrisches Signal zu erzeugen. Der Detektor 10 benutzt ein Detektorelement, das als Hauptbestandteil einen Sauerstoff-Ionen leitenden Festkörperelektrolyten wie Zirkonerde (ZrO-) oder halbleitendes Metalloxid wie Titanoxid (TiO2) hat. Wird beispielsweise Zirkonerde verwendet, erzeugt der Detektor 10 eine elektromotorische Kraft von lOOO mV bis 800 mV, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fetter ist als das stöchiometrische Verhältnis, wohingegen eine elektromotorische Kraft von 200 bis 0 mV erzeugt wird, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis magerer ist als das stöchiometrsiche Verhältnis.An air-fuel ratio detector 10 is mounted in the exhaust pipe 5 in order to detect the composition of the exhaust gases, in particular the oxygen content, and to generate an electrical signal in accordance with the air-fuel ratio, which is closely related to the oxygen content. The detector 10 uses a detector element, the main component of which is a solid electrolyte that conducts oxygen ions such as zirconium earth (ZrO) or a semiconducting metal oxide such as titanium oxide (TiO 2 ). For example, when zirconia is used, the detector 10 generates an electromotive force of 10000 mV to 800 mV when the air-fuel ratio is richer than the stoichiometric ratio, whereas an electromotive force of 200 to 0 mV is generated when the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric ratio.
Ein Drehzahldetektor 11 erzeugt entsprechend der Drehzahl der Kurbelwelle der Maschine 1 elektrische Signale und weist beispielsweise einen Zündunterbrecher auf, der elektrische Signale mit einer der Maschinendrehzahl entsprechenden Frequenz erzeugt. In diesem Fall besteht eine Zeitverzögerung zwischen dem Zeitpunkt einer Änderung in dem Luft-Kraftstoffverhältnis des Gemisches in dem Ansaugsystem der Maschine 1 und dem Zeitpunkt des Erfassens dieser Änderung durch den Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor in dem Abgassystem der Maschine 1; diese Verzögerungszeit hängt in umgekehrt proportionaler Beziehung von der Drehzahl der Maschine 1 ab; der Drehzahldetektor stellt einen Verzögerungsdetektor dar.A speed detector 11 generates electrical signals corresponding to the speed of the crankshaft of the engine 1 and has, for example, an ignition interrupter, the electrical signals with a corresponding to the engine speed Frequency generated. In this case, there is a time lag between the timing of a change in the air-fuel ratio of the mixture in the intake system of the engine 1 and the time when this change is detected by the air-fuel ratio detector in the exhaust system of the engine 1; this delay time depends in an inversely proportional relationship on the speed of the machine 1; the speed detector represents a deceleration detector.
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Die Ausgangssignale des Luft-Kraftstoffverhältnis-Detekors 10 und des Drehzahldetektors 11 empfängt eine elektronische Steuereinheit 12 als Eingangssignale, wodurch der Ein- und Aus-Arbeitszyklus des elektromagnetischen Ventils 9 rückgekoppelt so gesteuert wird, daß die Abweichung von dem vorgegebenen Luft-Kraftstoffverhältnis korrigiert wird. Die elektronische Steuereinheit 12 ist durch einen Zündschlüsselschalter 13 der Maschine 1 mit einer Gleichspannungsquelle 14 verbunden, die beispielsweise eine Eatterie sein kann.The output signals of the air-fuel ratio detector 10 and the speed detector 11 receives an electronic control unit 12 as input signals, whereby the input and off duty cycle of the electromagnetic valve 9 is feedback controlled so that the deviation from the predetermined Air-fuel ratio is corrected. the Electronic control unit 12 is connected to a DC voltage source 14 by an ignition key switch 13 of the machine 1 connected, which can for example be an Eatterie.
Als nächstes wird die elektronische Steuereinheit 12Next, the electronic control unit 12
mit Bezug auf die Fig. 2 näher beschrieben. Die elektronische Steuereinheit 12 weist eine Vergleichsschaltung 12a, eine erste Integrierschaltung 12b, eine Umwandlungsschaltung 12c, eine zweite Integrierschaltung 12d, eine Impulsbreiten-Modulatorschaltung 12e und eine Konstantspannungsschaltung 12f auf ·described in more detail with reference to FIG. The electronic control unit 12 has a comparison circuit 12a, a first integrating circuit 12b, a converting circuit 12c, a second integrating circuit 12d, a pulse width modulator circuit 12e and a constant voltage circuit 12f on
Die Vergleichsschaltung 12a empfängt das Ausgangssignal des Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektors 10 und unterscheidet ,ob das Detektorausgangssignal niedriger oder höher ist als ein vorgegebener Wert. Die Vergleichsschaltung weist einen Eingangswiderstand 101, Spannungsteilerwiderstände 102 und 103 zum Erzeugen einer einem vorgegebenen Luft-Kraftstoff-Verhältnis entsprechenden Spannung und einen Vergleicher 104 auf. Wie bei (X) in den Figuren 3Λ und 3B gezeigt ist, nimmt das Ausgangssignal eines Anschlusses A den Pegel "1" an, wenn das Luft-Kraftstoffverhältnis fetter (kleiner) als das vorgegebene Verhältnis ist, und den Pegel "0", wenn das Luft-Kraft-Stoffverhältnis magerer (größer) als das vorbestimmte Verhältnis ist.The comparison circuit 12a receives the output of the air-fuel ratio detector 10 and discriminates whether the detector output is lower or higher than a predetermined value. The comparison circuit has an input resistor 101, voltage dividing resistors 102 and 103 for generating a predetermined air-fuel ratio corresponding voltage and a comparator 104. As shown at (X) in Figures 3Λ and 3B, takes the output of a terminal A becomes "1" when the air-fuel ratio is richer (smaller) than the predetermined one Ratio is, and the level "0" when the air-fuel ratio is leaner (greater) than the predetermined ratio.
Die erste Integrierschaltung 12b empfängt das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 12a, um entsprechend diesem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 12a ein Integrationssignal mit einer vorgegebenen Zeitkonstante zu erzeugen. Die se Integrierschaltung weist einen Inverter 105, Widerstände The first integration circuit 12b receives the output signal of the comparison circuit 12a in order to generate an integration signal with a predetermined time constant in accordance with this output signal of the comparison circuit 12a. This integrating circuit has an inverter 105, resistors
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und 107 zum Festlegen der Zeitkonstante des Integrationssignals, einen Kondensator 112, Analogschalter 108 und 109 zum Herstellen und Unterbrechen eines Anschlusses der Widerstände 106 bzw. 107, einen Rechenverstärker 113 und Spannungsteilerwiderständeand 107 for setting the time constant of the integration signal, a capacitor 112, analog switches 108 and 109 for making and breaking connection of the resistors 106 and 109, respectively. 107, an arithmetic amplifier 113 and voltage divider resistors 110 und 111 zum Festlegen des mittleren Arbeitspunktes des Integrationssignals auf. In dem Ausführungsbeispiel sind die Widerstandswerte so festgelegt, daß der Widerstand 106 gleich dem Widerstand 107 und der Widerstand 110 gleich dem Widerstand 111 ist. Wenn das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 12a110 and 111 for setting the mean operating point of the Integration signal. In the exemplary embodiment, the resistance values are set so that the resistance 106 is the same resistor 107 and resistor 110 is equal to resistor 111. When the output of the comparison circuit 12a
IQ den Pegel "1" annimmt,wird der Analogschalter 108 eingeschaltet und der Analogschalter 109 ausgeschaltet, so daß der Rechenverstärker 113 mit der vorgegebenen Zeitkonstante aus dem Widerstand 106 und dem Kondensator 112 arbeitet und das Ausgangssignal am Anschluß B allmählich abnimmt, wie durch die IQ assumes the level "1", the analog switch 108 is turned on and the analog switch 109 is turned off, so that the arithmetic logic amplifier 113 operates with the predetermined time constant from the resistor 106 and the capacitor 112 and the output signal at the terminal B gradually decreases, as by the geknickten Linien B1 und B2 bei (Y) in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist. Wenn andererseits das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 12a vom Pegel "1" auf den Pegel "0" wechselt, wird der Analogschalter 109 eingeschaltet und der Analogschalter 108 ausgeschaltet und das. Ausgangssignal am Anschluß B wächstbroken lines B 1 and B 2 at (Y) in Figs. 3A and 3B. On the other hand, when the output of the comparison circuit 12a changes from "1" level to "0" level, the analog switch 109 is turned on and the analog switch 108 is turned off, and the output signal at the terminal B increases allmählich, wie durch die geknickten Linien B. und B. bei (Y) in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist.gradually, as indicated by the kinked lines B. and B. at (Y) shown in Figures 3A and 3B.
Die Umwandlungsschaltung 12c empfängt Impulssignale von dem Drehzahldetektor 11 und erzeugt Impulssignale mit einer denThe conversion circuit 12c receives pulse signals from the speed detector 11 and generates pulse signals having one of the angelegten Impulssignalen entsprechenden Frequenz. Die Umwandlungsschaltung weist eine Impulsformerschaltung aus Widerständen 114, 115 und 119, Kondensatoren 116 und 117 und einen Transistor 118 und einen Frequenzteiler 120 mit einem Binärzähler auf. Die elektrischen Signale von dem Drehzahldetektorapplied pulse signals corresponding frequency. The conversion circuit comprises a pulse shaping circuit composed of resistors 114, 115 and 119, capacitors 116 and 117, and a Transistor 118 and a frequency divider 120 with a binary counter. The electrical signals from the speed detector 11 werden durch die Impulsformerschaltung zu Rechteckimpulssignalen geformt, die wiederum durch den Frequenzteiler 120 auf die gewünschte Frequenz geteilt und so eingestellt werden, daß sie durch den Frequenzteiler 120 ein Tastverhältnis von etwa 50% erhalten.11 are formed into square-wave signals by the pulse shaping circuit, which in turn are formed by the frequency divider 120 divided to the desired frequency and adjusted so that they have a duty cycle of 120 by the frequency divider about 50% received.
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Die zweite Integrierschaltung 12d ähnelt der ersten Integrierschaltung 12b und empfängt das Ausgangssignal der Umwandlungsschaltung 12c und erzeugt entsprechend dem empfangenen Signal ein Integrationssignal mit einer vorgegebenen Zeitkonstante. Die zweite Integrierschaltung besitzt einen Inverter 121, Widerstände 122 und 123 zum Festlegen der Zeitkonstante des Integrationssignals, einen Kondensator 128, Analogschalter 124 und 125 zum Herstellen und Unterbrechen des Anschlusses der Widerstände 122 und 123, einen Rechenverstärker 129 und Spannungsteilerwiderstände 126 und 127 zum Festlegen des mittleren Arbeitspunktes des Integrationssignals. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Widerstandswerte so vorgegeben, daß der Widerstand gleich dem Widerstand 123 und der Widerstand 126 gleich dem Widerstand 127 ist. Wenn der Ausgang der Umwandlungsschaltung 12c den Pegel "1" annimmt, wird der Analogschalter 124 eingeschaltet und der Analogschalter 125 ausgeschaltet, was dazu führt, daß der Rechenverstärker 129 mit der vorgegebenen Zeitkonstante aus dem Widerstand 122 und dem Kondensator 128 arbeitet, und das Ausgangssignal am Anschluß C, wie durch die geknickten Linien C1 und C2 bei (Y) in den Figuren 3A und 3B gezeigt ist, allmählich abnimmt. Im Gegensatz dazu wird, wenn der Ausgang der Umwandlungsschaltung 12c von dem Pegel "1" zum Pegel"0" wechselt, der Analogschlater 125 eingeschaltet und der Analogschalter 124 ausgeschaltet, was dazu führt, daß der Rechenverstärker 129 mit der vorbestimmten Zeitkonstante aus dem Widerstand 123 und dem Kondensator 128 arbeitet, und das Ausgangssignal am Anschluß C, wie durch die geknickten Linien C1 und C2 bei (Y) in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, allmählich zunimmt. Folglich wird am Anschluß C eine sägezahnförmige Welle oder dreiecksförmige Welle erzeugt, deren Frequenz und Amplitude entsprechend der Maschinendrehzahl geändert werden, die einer der Verzögerungsfaktoren der Maschine 1 ist.The second integrating circuit 12d is similar to the first integrating circuit 12b and receives the output signal of the converting circuit 12c and generates an integration signal having a predetermined time constant in accordance with the received signal. The second integrating circuit has an inverter 121, resistors 122 and 123 for setting the time constant of the integration signal, a capacitor 128, analog switches 124 and 125 for making and breaking the connection of resistors 122 and 123, an arithmetic amplifier 129 and voltage divider resistors 126 and 127 for setting the mean working point of the integration signal. In this exemplary embodiment, the resistance values are specified in such a way that the resistance is equal to the resistor 123 and the resistor 126 is equal to the resistor 127. When the output of the conversion circuit 12c becomes "1" level, the analog switch 124 is turned on and the analog switch 125 is turned off, which causes the arithmetic amplifier 129 to operate with the predetermined time constant of the resistor 122 and the capacitor 128, and the output signal am Terminal C gradually decreases as shown by broken lines C 1 and C 2 at (Y) in Figures 3A and 3B. In contrast, when the output of the conversion circuit 12c changes from the "1" level to the "0" level, the analog switch 125 is turned on and the analog switch 124 is turned off, causing the operational amplifier 129 to be disconnected from the resistor 123 with the predetermined time constant and capacitor 128 operates, and the output at terminal C gradually increases as shown by broken lines C 1 and C 2 at (Y) in Figs. 3A and 3B. As a result, a sawtooth wave or triangular wave is generated at the terminal C, the frequency and amplitude of which are changed according to the engine speed, which is one of the deceleration factors of the engine 1.
Die Impulsbreiten-Modulatorschaltung 12e unterwirft die Ausgangssignale der ersten und zweiten Integrierschaltung 12b und 12d einer Impulsmodulation und steuert mit den sich ergebenden modulierten Signalen den Ein- und Aus-ArbeitszyklusThe pulse width modulator circuit 12e subjects the output signals of the first and second integrating circuits 12b and 12d of a pulse modulation and controls the on and off duty cycle with the resulting modulated signals
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des elektromagnetischen Ventils 9. Die Schaltung 12e weistof the electromagnetic valve 9. The circuit 12e has Eingangswiderstände 130 und 131, einen Vergleicher 132, Dioden 133, 134 und 136, einen Widerstand 135 und einen Transistor auf. Der Vergleicher 132 empfängt das Ausgangssignal der erstenInput resistors 130 and 131, a comparator 132, diodes 133, 134 and 136, a resistor 135 and a transistor on. The comparator 132 receives the output of the first
schluß und das Ausgangssignal der zweiten Integrierschaltung 12d an seinem nicht-invertierenden Eingangsanschiuß und erzeugt an seinem Ausgang D die bei (Z) in der Figur 3A und 3B gezeigten Impulssignale. Wenn das Ausgangssignal am Ausgangsanschluß Dcircuit and the output of the second integrating circuit 12d at its non-inverting input terminal and generates at its output D those shown at (Z) in FIGS. 3A and 3B Pulse signals. When the output signal at the output terminal D des Vergleichers 132 auf den Pegel "1" geht,wird der Transistor 137 eingeschaltet und das elektromagnetische Ventil 9 geöffnet, wohingegen dann, wenn das Ausgangssignal auf den Pegel "0" geht, der Transistor 137 ausgeschaltet und das elektromagnetischeof the comparator 132 goes to "1" level, the transistor becomes 137 turned on and the electromagnetic valve 9 opened, whereas when the output signal goes to the "0" level, the transistor 137 turned off and the electromagnetic
Ventil 9 geschlossen wird. 15Valve 9 is closed. 15th
Die Konstantspannungsschaltung 1'2£ weist einen Konstantspannungsregler 138 und Kondensatoren 139 und 140 auf, wodurch die Spannung von der Gleichspannungsquelle 14 auf einen vorbestimmten Wert geregelt und an die einzelnen Schaltkreise angelegt wird.The constant voltage circuit 1'2 £ has a constant voltage regulator 138 and capacitors 139 and 140, whereby the voltage from the DC voltage source 14 is regulated to a predetermined value and applied to the individual circuits.
Wenn bei der oben beschriebenen Anordnung der Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor 10 aus dem Sauerstoffgehalt der Abgase ermittelt, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis fetter (kleiner)With the arrangement described above, if the air-fuel ratio detector 10 determines from the oxygen content of the exhaust gases that the air-fuel ratio is richer (smaller) ist als das vorgegebene Luft-Kraftstoffverhältnis (das stöchiometrische Verhältnis), geht der Ausgang der Vergleichsschaltung 12a auf den Pegel "1" und die erste Integrierschaltung 12b liefert an ihrem Ausgang ein elektrisches Signal, das integriert ist und mit der vorbestimmten Zeitkonstante abnimmt. Wenn imis than the predetermined air-fuel ratio (the stoichiometric ratio), the output of the comparison circuit goes 12a to the level "1" and the first integrating circuit 12b supplies an electrical signal at its output which integrates and decreases with the predetermined time constant. If in Gegensatz dazu der Detektor 10 feststellt, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis magerer (gröBer) ist als das vorgegebene Luft-Kraftstoff verhältnis, geht der Ausgang der Vergleichsschaltung 12a auf den Pegel "0" und die erste Integrierschaltung 12b erzeugt an ihrem Ausgang eine Spannung,die integriert ist undIn contrast, the detector 10 determines that the air-fuel ratio is leaner (greater) than the predetermined air-fuel ratio, the output of the comparison circuit goes 12a to level "0" and the first integrating circuit 12b generates a voltage at its output that is integrated and mit derselben Zeitkonstante zunimmt. Das Ausgangssignal der ersten Integrierschaltung 12b hat somit die Form einerincreases with the same time constant. The output signal of the first integrating circuit 12b thus has the form of a
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Dreieckswelle, die eine ähnlich lange Periode, die bei (Y) in den Fig. 3Λ und 3B durch die Wellenformen B1 und B- gezeigt ist, hat wie die Periode des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung 12a, die durch die Wellenformen Λ. und A- bei (X) in den Fig.Triangular wave, which has a similar period, shown at (Y) in Figs. 3Λ and 3B by waveforms B 1 and B-, as the period of the output signal of the comparison circuit 12a, which is indicated by waveforms Λ. and A- at (X) in Figs.
3A und 3B gezeigt ist.3A and 3B.
Andererseits erzeugt die Umwandlungsschaltung 12c Impulssignale, die eine der Drehzahl der Maschine 1 entsprechende Frequenz und das Tastverhältnis von 50% haben, und die zweite Iq Integrierschaltung 12d integriert die Impulssignale, um eine Dreieckswelle mit einer relativ kurzen Periode zu erzeugen, wie es durch die Wellenformen C. und C- bei (Y) in den Fig. 3A und 3E gezeigt ist.On the other hand, the converting circuit 12c generates pulse signals having a frequency corresponding to the speed of the engine 1 and the duty ratio of 50%, and the second Iq integrating circuit 12d integrates the pulse signals to generate a triangular wave having a relatively short period as indicated by the waveforms C. and C- shown at (Y) in Figures 3A and 3E.
Die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Integrierschaltung 12b und 12d werden an die Impulsbreiten-Modulatorschaltung 12e angelegt und durch den Vergleicher 132 moduliert, wodurch die Impulsbreite (das Tastverhältnis) und die Impulsbreitenkorrekturgeschwindigkeit gesteuert werden und dadurch an dem Anschluß D Impulssignale erzeugt werden, wie sie durch die Wellenformen D1 und D_ bei (Z) in den Figuren 3A und 3B gezeigt sind. Während der Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor 10 ein das fettere Luft-Kraftstoffverhältnis anzeigendes Signal erzeugt, so daß die Vergleichsschaltung 12a ein Signal "1" erzeugt,nimmt die Impulsbreite (Tastverhältnis) der durch die Wellenformen D1 und D_ gezeigten Impulssignale allmählich zu, so daß die Öffnungsdauer des die zusätzliche Luft steuernden elektromagnetischen Ventils mit dem Zeitablauf zunimmt und das Luft-Kraftstoffverhältnis so gesteuert wird, daß es durch die zunehmende zusätzliche Luft magerer wird.The output signals of the first and second integrating circuits 12b and 12d are applied to the pulse width modulator circuit 12e and modulated by the comparator 132, whereby the pulse width (duty cycle) and the pulse width correction speed are controlled and thereby pulse signals are generated at the terminal D as they are are shown by waveforms D 1 and D_ at (Z) in Figures 3A and 3B. While the air-fuel ratio detector 10 generates a richer air-fuel ratio indicative signal so that the comparison circuit 12a generates a "1" signal, the pulse width (duty cycle) of the pulse signals shown by waveforms D 1 and D_ gradually increases, see above that the opening duration of the electromagnetic valve controlling the additional air increases with the passage of time, and the air-fuel ratio is controlled so that it becomes leaner by the increasing additional air.
Im Gegensatz dazu wird, während der Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor 10 ein das magere Luft-Kraftstoffverhältnis anzeigendes Signal erzeugt, so daß die Vergleichsschaltung 12a ein Signal "0" erzeugt, die Impulsbreite (Tastverhältnis) der In contrast, while the air-fuel ratio detector 10 generates a signal indicative of the lean air-fuel ratio, so that the comparison circuit 12a generates a signal "0", the pulse width (duty cycle) of the
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Impuls signale, die durch die Wellenformen D-j und D2 gezeigt werden, allmählich verkleinert, so daß die Öffnungsdauer des elektromagnetischen Ventils 9 mit dem Zeitablauf abnimmt und das Luft-Kraftstoff verhältnis so gesteuert wird, daß es mittels der verringerten zusätzlichen Luftmenge fetter oder verringert wird.Pulse signals shown by the waveforms Dj and D 2 , gradually decreased, so that the opening duration of the electromagnetic valve 9 decreases with the passage of time and the air-fuel ratio is controlled so that it is richer or decreased by means of the reduced additional amount of air .
Die Wellenform A1, B , C1 und D in Fig. 3A entsprechen dem hochtourigen Betrieb der Maschine 1 und die Wellenformen A-, B2, C- und D- in Fig. 3B entsprechen dem niedertourigen BetriebWaveforms A 1 , B, C 1 and D in Fig. 3A correspond to high speed operation of engine 1, and waveforms A-, B 2 , C- and D- in Fig. 3B correspond to low speed operation der Maschine 1, was aus einem Vergleich zwischen den Wellenformen D1 und D2 ersichtlich ist. Wenn die Maschinendrehzahl hoch ist und die Systemverzögerungszeit kurz ist, wird die Impulsbreite (Tastverhältnis) schnell geregelt, wodurch die Steuergeschwindigkeit zum Steuern des Luft-KraftstoffVerhältnisses zunimmt. Wennof machine 1, which can be seen from a comparison between waveforms D 1 and D 2 . When the engine speed is high and the system delay time is short, the pulse width (duty cycle) is quickly regulated, thereby increasing the control speed for controlling the air-fuel ratio. if im Gegensatz dazu die Maschinendrehzahl niedrig ist und die Systemverzögerungszeit lang ist, wird die Impulsbreite (Tastverhältnis) mit einer geringen Geschwindigkeit geändert, wodurch die Steuergeschwindigkeit zum Steuern des Luft-Kraftstoffverhältnisses abnimmt.Der RegelSchwankungsbereich des Luft-Kraftstoff-in contrast, the engine speed is low and the system delay time is long, the pulse width (duty cycle) is changed at a low speed, thereby the control speed for controlling the air-fuel ratio decreases. Verhältnisses wird immer innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gehalten, unabhängig von der Größe der Systemverzögerungszeit, und folglich werden die schädlichen Bestandteile in den Abgasen, die von der Maschine 1 abgegeben werden, durch den katalytischen Dreifach-Umwandler 6 mit einem hohen Wirkungsgrad beseitigt.Ratio is always kept within a predetermined range, regardless of the size of the system delay time, and consequently, the harmful components in the exhaust gases emitted from the engine 1 become through the catalytic Triple converter 6 eliminated with high efficiency.
Zusätzlich kann das Auftreten einer Belastungsschwankung infolge einer Vergrößerung des Regelschwankungsbereichs verhindert werden, wodurch ein stabiler Betrieb der Maschine 1 sichergestellt ist.In addition, the occurrence of a load fluctuation may result an increase in the control fluctuation range can be prevented, thereby ensuring stable operation of the engine 1.
Während in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel das Luft-Kraftstoffverhältnis durch die zusätzliche Luft gesteuert wird,die dem Abschnitt stromabwärts des Drosselventils 7 zugeführt wird, ist es möglich, das Ausführungsbeispiel so zu gestalten, daß die einer Luftöffnung 15 des Vergasers 2 zugeführte Luftmenge durch das elektromagnetische Ventil 9 wie in Fig. 4 gezeigt gesteuert wird oder die einem Kraftstoffweg 16While in the embodiment described above, the air-fuel ratio is controlled by the additional air supplied to the portion downstream of the throttle valve 7 is supplied, it is possible to design the embodiment so that the amount of air supplied to an air port 15 of the carburetor 2 through the electromagnetic valve 9 as in 4 or that of a fuel path 16
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des Vergasers 2 zugeführte Kraftstoffmenge durch das elektromagnetische Ventil 9 wie in Figur 5 gezeigt gesteuert wird. Bei der in Fig. 5 gezeigten Anordnung ist zu bemerken, daß das elektromagnetische Ventil 9 in umgekehrter Weise zu der in den Figuren 1 und 4 gezeigten Anordnung geöffnet und geschlossen werden muß.The amount of fuel supplied to the carburetor 2 is controlled by the electromagnetic valve 9 as shown in FIG. In the arrangement shown in Fig. 5 is to be noted that the electromagnetic valve 9 must be opened in a reverse manner to that shown in Figures 1 and 4 arrangement and closed.
Zusätzlich zur Rückkopplungssteuerung in dem Ansaugsystem kann die Erfindung wirksam in Anwendungen verwendet XO werden,wo zusätzliche Luft dem Abgassystem zugeführt wird, da eine Zeitverzögerung hervorgerufen wird, falls der Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor an einer Stelle montiert wird, die von der Stelle, wo die Nebenluft zugeführt wird, entfernt ist.In addition to feedback control in the intake system, the invention can be effectively used in applications XO will be there where additional air is added to the exhaust system a time delay is caused if the air-fuel ratio detector is mounted in a place that is away from the place where the secondary air is supplied.
Während in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel die Maschinendrehzahl als Verzögerungsfaktor und ein Drehzahldetektor als Verzögerungsdetektor benutzt wird, können ähnliche Effekte durch einen Detektor zum Erfassen des Ansaugrohrunterdrucks, der Drosselöffnung, der Ansaugluftmenge, der Abgasflußrate oder dergleichen erhalten v/erden.While in the embodiment described above, the engine speed as a deceleration factor and a speed detector is used as a delay detector, similar effects can be achieved by a detector for detecting the intake manifold vacuum, the throttle opening, the amount of intake air, the exhaust gas flow rate or the like obtained.
Während ferner die Wellenformen der Zündsignale durch die Umwandlungsschaltung geändert werden und der Frequenzteiler frequenzgeteilte Signale erzeugt und an die zweite Integrierschaltung weitergibt, ist es nur notwendig festzulegen, daß der Modulationsgrad der Amplitude und die Frequenz der Dreieckswelle der Verzögerungszeitcharakteristik der Maschine entsprechen, und es ist möglich, durch Ersetzen des Frequenzteilers durch eine Glättungsschaltung, eine V-f-Umwandlerschaltung o.dgl., die die erforderlichen Signale der zweiten Integrierschaltung zuführen, eine größere Genauigkeit zu erreichen.While also the waveforms of the ignition signals through the conversion circuit can be changed and the frequency divider generates frequency-divided signals and sends them to the second integrating circuit it is only necessary to specify that the degree of modulation of the amplitude and the frequency of the triangular wave correspond to the delay time characteristic of the machine, and it is possible, by replacing the frequency divider with a smoothing circuit, a V-f converter circuit or the like feed required signals to the second integrating circuit to achieve greater accuracy.
Zusammengefaßt werden bei der Erfindung ein Erfassungssignal von einem Maschinendrehzahldetektor und ein Erfassungssignal von einem Luft-Kraftstoffverhältnis-Detektor, der in dem Abgasrohr einer Maschine angeordnet ist, einer elektromagnetischen Ventil-Steuereinheit zugeführt. Entsprechend den zugeführtenIn summary, in the present invention, a detection signal from an engine speed detector and a detection signal from an air-fuel ratio detector located in the Exhaust pipe of a machine is arranged, fed to an electromagnetic valve control unit. According to the supplied
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Erfassungssignalen erzeugt die elektromagnetische Ventil-Steuereinheit ein Ausgangssignal, das einem elektromagnetischen Ventil zugeführt v/ird. Die zusätzliche Luftmenge, die durch die überbrückung des Ilaschinenvergasers strömt, wird durch das öffnen und Schließen des elektromagnetischen Ventils gesteuert, um dadurch eine Regelschwankungserscheinung des Luft-Kraftstoffverhältnisses zu vermeiden,die durch die Verzögerungszeit bedingt ist, die sich entsprechend den Betriebsbedingungen der Maschine ändert.The electromagnetic valve control unit generates detection signals an output signal supplied to an electromagnetic valve. The additional amount of air created by bridging of the machine carburetor flows through the opening and closing the electromagnetic valve is controlled to thereby control fluctuation of the air-fuel ratio to avoid, which is caused by the delay time, which varies according to the operating conditions of the Machine changes.
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e e r s e i t ee e r e i t e
Claims (4)
153. Air-fuel ratio control system according to claim 2, characterized by an electromagnetic valve (9) arranged in the fuel flow path of the carburetor (2) of the engine for controlling the amount of fuel flowing therethrough in proportion to the pulse width of the pulse signal of the pulse modulation device.
15th
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP560077A JPS5390524A (en) | 1977-01-20 | 1977-01-20 | Fuel air ratio controller |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE2753452A1 true DE2753452A1 (en) | 1978-07-27 |
Family
ID=11615707
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19772753452 Ceased DE2753452A1 (en) | 1977-01-20 | 1977-11-30 | Air fuel mixt. control system with exhaust oxygen sensor - keeps control range for mixt. constant independently of operating conditions |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5390524A (en) |
DE (1) | DE2753452A1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2591279A1 (en) * | 1985-12-11 | 1987-06-12 | Peugeot | Device for correcting the petrol flow rate in an internal combustion engine carburettor |
-
1977
- 1977-01-20 JP JP560077A patent/JPS5390524A/en active Pending
- 1977-11-30 DE DE19772753452 patent/DE2753452A1/en not_active Ceased
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DE3634472C2 (en) * | 1985-10-09 | 1990-06-13 | Honda Giken Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, Jp | |
FR2591279A1 (en) * | 1985-12-11 | 1987-06-12 | Peugeot | Device for correcting the petrol flow rate in an internal combustion engine carburettor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5390524A (en) | 1978-08-09 |
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