DE3028091A1 - Elektronisches regelsystem fuer einen vergaser - Google Patents

Elektronisches regelsystem fuer einen vergaser

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Description

Elektronisches Regelsystem für einen Vergaser
Prioritäten: 2. August 1979 Japan 54-98916 2. August 1979 Japan 54-98917
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Regelsystem für einen Vergaser eines Verbrennungsmotors und insbesondere auf eine Einrichtung zum Regeln des Luft-Brennstoff -Verhältnisses eines Gemisches auf einen geeigneten Wert während des Anlaufbetriebs des Motors.
Rückkopplungsregelsysteme zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhälntisses sind bei Emissionsregelsystemen für Verbrennungsmotoren mit einem Dreiwegkatalysator bekannt (US-PS 4 132 199)- Bei einem dieser Systeme ist ein Sauerstoffühler zum Bestimmen der Sauerstoffmenge der Abgase zum Erzeugen einer Ausgangsspannung
als Anzeige des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des dem Motor zugeführten Gemisches vorgesehen. Eine elektronische Regelschaltung ist zum Betätigen eines Auf-Zu-Elektromagnetventils in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers vorgesehen, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis zu betätigen.
Die Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers ändert sich entsprechend der Temperatur der Abtastvorrichtung. Wenn die Temperatur unter 3000C liegt,ist insbesondere die Ausgangsspannung zu niedrig, um die elektronische Regelschaltung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu betätigen.
Bei einem bekannten elektronischen Regelsystem ist das Nennverhältnis (das Verhältnis der Dauer der Ventilöffnungsperiode zu einem Auf-Zu-Zyklus des Auf-Zu-Elektromagnetventils) auf ein vorbestimmtes Nennverhältnis während des Betriebs des kalten Motors festgelegt, um ein mageres Luft-Brennstoff- Gemisch zu erzeugen. Andererseits ist eine automatische Drosselvorrichtung
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vorgesehen, um das magere Luft-Brennstoff-Gemisch, das durch das System erzeugt wird, auf ein geeignetes Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend der Motortemperatur zu korrigieren, um den Betrieb des kalten Motors zu verbessern.
Die automatische Drosselvorrichtung ist in der Lage, ein Drosselventil durch ein Bimetall in Abhängigkeit von der Motortemperatur zu schließen, so daß der Motor im kalten Zustand gestartet werden kann. Das Drosselventil wird progressiv geöffnet, wenn die Motortemperatur ansteigt. In der automatischen Drosselvorrichtung verursacht eine geringe Änderung des Strömungsbereichs des Drosselventils eine große Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Es ist deshalb schwierig, das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen gewünschten Wert durch die automatische Drosselvorrichtung zu regeln.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektronisches Regelsystem für einen Vergaser zu schaffen, das das Luft-Brennstoff-Verhältnis während des Betriebs der kalten Maschine auf einen Wert korrigieren kann, der eine genügende Betriebsleistung des kalten Motors ergibt, wodurch der Betrieb des Motors verbessert werden kann und eine wirksame Emissionsregelung ausgeführt werden kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelsystem nach der Erfindung, S"ig· 2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 eine elektrische Schaltung einer Regelstartbeurteilungsschal tung.
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In Fig. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 gezeigt, der einen Ansaugkanal 2 und einen Abgaskanal 3 aufweist. Ein Luftfilter 4- und ein Vergaser 5 sind in dem Ansaugkanal 2 vorgesehen und ein katalytischer Dreiweg-Umsetzer 6 und ein Schalldämpfer 7 sind in dem Abgaskanal 3 vorgesehen. Ein Sauerstoffühler 8 ist in der Abgasleitung stromaufwärts des katalytischen Dreiweg-Umsetzers 6 zum Bestimmen der Sauerstoffmenge der Abgase vorgesehen. Das Ausgangssignal des Sauerstofffühlers 8 wird einer elektronischen Regelschaltung 9 zum Betätigen eines Auf-Zu-Elektromagnetventils 10 zugeführt, das die BrennstoffZuführungsströmungsgeschwindigkeit zu einer Hauptdüse 25 regelt.
Ein Thermistor 11 ist in einem Wassermantel 12 zum Bestimmen der Spannung vorgesehen, die von der Temperatur des Kühlwassers abhängt. Der Thermistor 11 ist mit der elektronischen Regelschaltung 9 verbunden.
20. Der Vergaser 5 enthält eine Schwimmerkammer 13» eine Hauptbrennstoff düse 14-, einen Hauptbrennst off kanal 15 und einen Bypassbrennstoffkanal 16. Der Bypassbrennstoffkanal 16 wird intermittierend durch den Kolben oder einen Nadelteil des Auf-Zu-Elektromagnetyentils geschlossen und geöffnet. Eine automatische Drosselvorrichtung enthält eine Heizeinrichtung 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) und ein Bimetall 23, das durch die Heizeinrichtung 22 erwärmt wird. Die PTC-Heizeinrichtung 22 ist mit einer Batterie 19 über ein Relais 21 und einen Zündschlüsselschalter 20 verbunden. Der Widerstand der PTC-Heizeinrichtung 22 ist im kalten Zustand niedrig und vergrößert sich mit ansteigender Temperatur. Im kalten Zustand ist somit das Drosselventil 18, das wirksam mit dem Bimetall 23 zum Schwenken verbunden ist, geschlossen und wird fortschreitend durch die Betätigung des Bimetalls 23 geöffnet, wenn die Temperatur ansteigt.
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Ein Drosselventil 24- und die Hauptdüse 25 des Vergasers sind in dem Ansaugkanal 2 vorgesehen. Ein üblicher Wechselstromgenerator 26 ist mit einer Induktionsspule des Relais 21 verbunden.
Die elektronische Regeleinrichtung 9 enthält eine Schaltung 27 zum Bestimmen und Verarbeiten der Thermistorspannung, eine Regelstartbeurteilungschaltung 28, eine Beurteilungsschaltung 29, die mit einer integrierten Schaltung 30 verbunden ist, eine Vergleichsschaltung 31, die wiederum mit einem Dreieckwellenimpulsgenerator 32 und einer Ventilantriebsschaltung 33 verbunden ist. Der Säuerstoffühler 8, die Beurteilungsschaltung 29, die Integrierschaltung 30, der Kompa- rator 31» die Antriebsschaltung 33 und das Ventil 10 bilden ein bekanntes Rückkopplungsregelsystem. Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Regelstartbeurteilungsschaltung 28. Die Schaltung 28 erzeugt ein Ausgangssignal an dem Ausgang B, wenn die Amplitude der Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers 8 einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Wenn im Betrieb der Zündschlüsselschalter 20 geschlossen wird, startet der Motor und der Wechselstromgenerator wird betätigt.
Auf diese Weise wird das Relais 21 betätigt, um die Kontakte 21a über eine Brücke 21b zu schließen, um die PTC-Heizeinrichtung 22 über die Batterie 19 zu betätigen. Auf diese Weise wird das Bimetall 23 erwärmt, so daß das Drosselventil 18 geöffnet wird. Dann steigt die Temperatur in der Heizeinrichtung 22 an und als Ergebnis steigt der Widerstand der Heizeinrichtung 22 an, wodurch die Öffnungsgeschwindigkeit des Drosselventile verringert wird.
Die Regelstartbeurteilungsschaltung 28 wirkt zur Erhöhung der Ausgangssignale des Säuerstoffühlers 8. Wenn die
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von dem Sauerstoffühler 8 angelegte Spannung niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, arbeitet die Beurteilungsschaltung 28, um ein Signal mit hohem Pegel auf der Leitung 28a und ein Signal mit niedrigem Pegel auf der Leitung 28b zu erzeugen. Das Signal mit hohem Pegel wird dem Gate eines Integrationssperrschalters und dem Gate eines Motorparametereingangsschalters der zwischen die Schaltung 27 zum Bestimmen der Thermistorspannung und den Eingang der Integrierschaltung geschaltet ist, zugeführt. Das Signal mit niedrigem Pegel wird dem Gate eines Fehlersignaleingangsschalters 36 zugeführt, der zwischen der Beurteilungsschaltung und dem Eingang der Integrierschaltung 30 vorgesehen ist. Auf diese Weise werden die Schalter 3^ und 35 geschlossen und der Schalter 36 wird geöffnet, so daß die Integrierschaltung 30 nicht als Integrierschaltung, sondern als Operationsverstärker arbeitet. Auf diese Weise wird die Integrierschaltung 30 durch Regelung der Schaltung 27 zum Bestimmen und Verarbeiten der Thermistorspannung betätigt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Integrierschaltung wird in dem Komparator y\ mit Dreieckwellenimpulsen verglichen, die von dem Impulsgenerator 32 zugeführt werden.
Das Ausgangssignal der Integrierschaltung 30 begrenzt die Dreieckwellenimpulse in dem Komparator 31 > so daß Auf-Zu-Rechteckwellenimpulse erzeugt werden. Die Breite jedes Rechteckwellenimpulses ändert sich entsprechend dem Ausgangssignal der Integrierschaltung 30. Die Auf-Zu-Impulse werden einem Auf-Zu-Ventil 10 über die Antriebsschaltung 33 zugeführt.
Im Betrieb des kalten Motors ist die Temperatur des Kühlwassers gering. Der Widerstand des Thermistors 11 ist demgemäß hoch und die Spannung des der Integrierschaltung 30 von der Schaltung 37 zugeführten Signals ist hoch. Die Integrierschaltung 30 arbeitet,
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um Auf-Zu-Impulssignale mit einem kleinen Impulsnennverhältnis durch diese hohe Eingangsspannung zu erzeugen. Auf diese Weise wird das Auf-Zu-Ventil 10 mit einem geringen Impulsnennverhältnis betätigt, so daß die Strömungsgeschwindigkeit des Brennstoffs durch den Kanal 16 zu der Hauptdüse 25 und zu den Leerlauföffnungen 25a verringert wird, wodurch ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch in dem Ansaugkanal 2 erzeugt wird. Polglich ist es möglich, das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu korrigieren, das durch die automatische Drosselvorrichtung erzeugt wird. Deshalb kann ein übermäßig reiches Luft-Brennstoff-Verhältnis verhindert werden.
Während des Anlaufens, wenn die Temperatur des Kühlwassers ansteigt, fällt der Widerstand des Thermistors aufgrund eines Abfalls der Spannung ab, die an die Integrierschaltung 30 angelegt wird. Als Ergebnis wird das Impulsnennverhältnis vergrößert, so daß ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch erzeugt werden kann. Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches auf ein gewünschtes Luft-Brennstoff -Verhältnis durch die elektronische Regelschaltung 9 und den Thermistor 11 während des Anlaufbetriebs des Motors geregelt werden kann. Der Betrieb des kalten Motors kann deshalb in geeigneter Weise mit einem korrigierten Luft-Brennstoff-Gemisch ausgeführt werden.
Nachdem sich die Maschine aufgewärmt hat, wenn die Spannung des Sauerstoffühlers 8 den vorbestimmten Spannungspegel erreicht, wird die Ausgangsspannung der Regelstartbeurteilungsschaltung 28 umgekehrt. Die Schalter 34 und 35 werden folglich geöffnet und der Schalter 36 wird geschlossen und die Integrierschaltung 30 spricht auf das Ausgangesignal der Beurteilungsschaltung 29 an. Die Beurteilungsschaltung 29 arbeitet, um zu beurteilen, ob das Signal des Sauerstoffühlers 8 höher
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oder niedriger als ein vorbestimmter gewünschter Pegel ist, um eine beurteilte Ausgangsspannung zu erzeugen.
Auf diese Weise regelt die elektronische Regelschaltung das Fennverhältnis des Auf-Zu-Ventils 10, um das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis zu erzeugen.
Das System der in Fig.2 dargestellten weiteren Ausführungsform der Erfindung ist gleichartig dem System der vorangehenden Ausführungsform der Fig. 1. Dieselben Teile der vorangehenden Ausführungsform sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 versehen. Bei dem System der zweiten Ausführungsform sind die Schaltung der PTC-Heizeinrichtung 22 und die Schaltung 27 zum Bestimmen der Thermistorspannung mit einer Rechenschaltung 37 der elektronischen Regelschaltung 9 verbunden. Die Rechenschaltung 37 enthält einen Operationsverstärker 38, einen Transistor 4-1, einen Schalter 39, der durch den Transistor 4-1 betätigt wird, und einen Schalter 4-0, der durch den Verstärker 38 betätigt wird. Der Ausgang der Rechenschaltung 37 ist mit der Integrierschaltung 30 über den Schalter 35 verbunden. Im Betrieb des kalten Motors beim Beginn des Startens des Motors ist die Ausgangsspannung der Schaltung 27 höher als die von der PTC-Heizeinrichtung 22 zugeführte Spannung. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 38 ist deshalb hoch und der Transistor 41 wird eingeschaltet, so daß der Schalter 39 geöffnet wird und der Schalter geschlossen wird. Die Ausgangsspannung der Schaltung wird folglich an die Integrierschaltung 30 über die Schalter 40 und 35 angelegt. Wenn die Temperaturen des Motors und der PTC-Heizeinrichtung 22 ansteigen, fällt der Widerstand des Thermistors 11 ab und der Widerstand der PTC-Heizeinrichtung steigt an. Wenn die Spannung der PTC-Heizeinrichtung höher als die Thermistorspannung wird, wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 38 umgekehrt. Auf diese Weise wird der
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Schalter 38 geschlossen und der Schalter 40 wird geöffnet. Die Spannung der PTC-Heizeinrichtung wird somit an die Integrierschaltung 30 angelegt. Das System betätigt auf diese Weise das Auf-Zu-Ventil 10 durch das Signal von der Rechenschaltung 37 im kalten Zustand. Da bei der zweiten Ausführungsform das System arbeitet, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis durch das Signal zu betätigen, das die Spannungen von dem Thermistor und der PTC-Heizeinrichtung kombiniert, kann der Betrieb des kalten Motors mehr als bei der vorangehenden Ausführungsform verbessert werden.
Ein Auf-Zu-Elektromagnetventil kann auch in dem Luftdüsenkanal und/oder dem Luftbypass vorgesehen werden, um die Luft-Strömungsgeschwindigkeit anstelle der Brennstoff-Strömungsgeschwindigkeit zu regeln. Des weiteren können verschiedene Einrichtungen zum Bestimmender Abgaskomponenten anstelle eines Säuerstoffühlers und verschiedene Betätigungseinrichtungen anstelle eines Auf-Zu-Elektromagnetventils vorgesehen werden.
Die Erfindung schafft ein elektronisches Regelsystem, welches das Luft-Brennstoff-Verhältnis in Abhängigkeit, von dem Temperaturanstieg des Kühlwassers steuern kann, wodurch eine genügende Leistung des kalten Motors und eine gewünschte Verringerung der schädlichen Bestandteile der Abgase erhalten werden können.
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Claims (10)

  1. REINLANDER & BERNHARDT
    PATEN1ANWÄLTE
    5/19 Orthstraße12
    D-8000 München 60
    Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha
    7-2 Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku, Tokyo, Japan
    Nissan Motor Co., Ltd.
    2, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi Kanagawa-Pref., Japan
    Patentansprüche
    / Elektronisches Regelsystem für einen Vergaser eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal und mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal,
    gekennzeichnet durch eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen der Änderung der Motorkühlwassertemperatur in ein elektrisches Signal, durch eine Luft-Brennstoff-Hegeleinrichtung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführungseinrichtung zugeführt wird, und durch eine elektronische Regeleinrichtung zum Regeln der Luft-Brennstoff -Verhältnis-Regeleinrichtung, wobei die elektronische Regeleinrichtung auf das elektrische Signal der Umsetzeinrichtung derart anspricht, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert gesteuert wird, der eine genügende Betriebsleistung des kalten Motors ergibt.
  2. 2. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen der Menge der Abgase und zum Erzeugen eines davon abhängigen Ausgangssignals, wobei die elektronische Regeleinrichtung des weiteren auf das Ausgangssignal der Bestimmungseinrichtung und zum Steuern der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung anspricht, wenn der Motor aufgewärmt ist.
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  3. 3. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung ein Sauerstoffühler ist.
  4. 4. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung ein Auf-Zu-Elektromagnetventil enthält und daß die elektronische Regeleinrichtung des weiteren einen Auf-Zu-Impuls zum Betätigen der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung erzeugt.
  5. 5. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung einen Thermistor enthält.
  6. 6. Elektronisches Regelsystem für einen Vergaser eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal und mit einer Einrichtung zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal,
    gekennzeichnet durch eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen der Änderung der Motorkühlwassertemperatur in ein elektrisches Signal, durch ein in dem Ansaugkanal angeordnetes Drosselventil, durch ein Bimetall zum Betätigen des Drosselventils, durch eine Heizeinrichtung zum Erwärmen des Bimetalls, durch eine Luft-Brennstoff-Regeleinrichtung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, und durch eine elektronische Regeleinrichtung zum Regeln der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung, wobei die elektronische Regeleinrichtung auf die elektrischen Ausgangssignale der Umsetzeinrichtung und der Heizeinrichtung derart anspricht, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen Wert gesteuert wird, der eine genügende Betriebsleistung des kalten Motors ergibt.
  7. 7· Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen der Menge der Abgase und zum Erzeugen eines davon abhängigen Ausgangssignals, wobei die elektronische Regeleinrichtung des weiteren auf das Ausgangssignal der Bestimmungseinrichtung und zum Regeln der Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung anspricht, wenn der Motor aufgewärmt ist.
  8. 8. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung ein Sauerstoffühler ist.
  9. 9. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regeleinrichtung ein Auf-Zu-Elektromagnetventil enthält und daß die elektronische Regeleinrichtung des weiteren einen Auf-Zu-Impuls zum Betätigen der Luft-Brennstoff -Verhältnis-Regeleinrichtung erzeugt.
  10. 10. Elektronisches Regelsystem nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtung einen Thermistor enthält und daß die Heizeinrichtung einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist.
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