DE3028091C2 - Luftbrennstoffverhältnisregelsystem für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Luftbrennstoffverhältnisregelsystem für einen Verbrennungsmotor

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DE3028091C2 DE3028091A DE3028091A DE3028091C2 DE 3028091 C2 DE3028091 C2 DE 3028091C2 DE 3028091 A DE3028091 A DE 3028091A DE 3028091 A DE3028091 A DE 3028091A DE 3028091 C2 DE3028091 C2 DE 3028091C2
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Description

mit der elektronischen Regelschaltung 9 verbunden.
Der Vergaser 5 enthält eine Schwimmerkammer 13, eine Hauptbrennstoffdüse 14, einen Hauptbrennstoffkanal 15 lind einen Bypassbrennstoffkanal 16. Der Bypassbrennstoffkanal 16 wird intermittierend durch den KoI-ben 17 oder einen Nadelteil des Auf-Zu-Elektromagnetventils 10 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 FTC-Heizeinrichtung 22 ist mit einer Batterie 19 Ober 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
Ein Drosselventil 24 und der Vorzerstäuber 25 sind im 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 Regelstartbeurteilungsschaltung 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 Sauerstoffühler S, die Beurteilungsschaltung 29, die Integrierschaltung 30, der Komparator 31, die Antriebsschaltung 33 und das Ventil 10 bilden ein bekanntes Rückkopplungsregelsystem.
Eine Schaltung 28 erzeugt ein Ausgangssignal am 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 26 wird betätigt
Auf diese Weise wird das Relais 21 betätigt um die Kontakte 21a über eine Brücke 21Z) 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 Drosselventils verringert wird.
Die Regelstartbeurteilungsschaltung 28 wirkt zur Erhöhung der Ausgangssignale des Sauerstoffühlers 8. Wenn die von dem Sauerstoffühler 8 angelegte Spannung niedriger als ein vorbestimmter Wen ist arbeitet die Beurteilungsschaltung 28, um ein Signal mit hohem Pegel auf der Leitung 28a und ein Signal mit niedrigem Pegel auf der Leitung 286 zu erzeugen. Das Signal mit hohem Pegel wird dem Gate eines Integrationssperrschalters 34 und dem Gate eines Motorparametereingangsschalters 35, der zwischen die Schaltung 27 zum Bestimmen der Thermistorspannung und den Eingang der Integrierschaltung 30 geschaltet ist, zugeführt. Das Signal mit niedrigem Pegel wird dem Gate eines Fehlersignaleingangsschalters 36 zugeführt, der zwischen der Beurteilungsschaltung 29 und dem Eingang der Integrierschaltung 30 vorgesehen ist. Auf diese Weise werden die Schalter 34 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 erzrugea Das Ausgangssignal der Integrierschaltung 30 wird in dem Komparator 31 mit Dreieckwellenimpulsen verglichen, die von dem Impulsgenerator 32 zugeführt werden.
Das Ausgangssignal der Integrier&chaltung 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 erzeugt Auf-Zu-Impulssignale mit einem kleinen .Impulsnennverhältnis. Auf diese Weise wird in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur das Auf-Zu-Ventil 10 mit einem geringen Impulsnennverhältnis betätigt so daß die Brennstoffmenge durch den Kanal 16 zu dem Vorzerstäuber 25 und zu den Leerlauföffnungen 25a verringert wird, wodurch ein magereres Luft-Brennstoff-Gemisch in dem Ansaugkanal 2 erzeugt wird. Folglich 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 Warmlaufens, wenn die Temperatur des Kühlwassers ansteigt, fällt der Widerstand des Thermistors 11 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. Auf diese Weise kann 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. Der Betrieb des kalten Motors kann deshalb in geeigneter Weise mit einem korrigierten Luft-Brennstoff-Gemisch ausgeführt werden.
Nach dem Warmlauf der Maschine, 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 Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung 29 an. Die Beurteilungsschaltung 29 arbeitet, um zu beurteilen, ob das Signal des Sauerstoffühlers 8 höher oder niedriger als ein vorbestimmter gewünschter Pegel ist, um eine beurteilte Ausgangsspannung zu erzeugen.
Auf diese Weise regelt die elektronische Regelschaltung 9 das Nennverhältnis des Auf-Zu-Ventils 10, um das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis zu erzeugen.
Die Schaltung der PTC-Heizeinrichtung 22 und die Schaltung 27 zum Bestimmen der Thermistorspannung sind mit einer Rechenschaltung 37 der elektronischen Regelschaltung 9 verbunden. Die Rechenschaltung 37 enthält einen Operationsverstärker 38. einen Transistor 41, einen Schalter 39, der durch den Transistor 41 betätigt wird, und einen Schalter 40, der durch den Verstär-
5
ker 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-Heizeinrich-
tung 22 zugefühne 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 40 geschlossen wird. Die Ausgangsspannung der Schaltung 27 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 j|
des Thermistors 11 ab und der Widerstand der PTC- |,
Heizeinrichtung steigt an. Wenn die Spannung der PTC- 15 |
Heizeinrichtung höher als die Thermistorspannung $
wird, wird die Ausgangsspannung des Verstärkers 38 f
umgekehrt Auf diese Weise wird der Schalter 38 ge- ,;'■
schlossen und der Schalter 40 wird geöffnet. Die Span- ;
nung 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 anstel- <■
Ie der Brennstoff-Strömungsgeschwindigkeit zu regeln. Des weiteren können verschiedene Einrichtungen zum Bestimmen der Abgaskomponenten anstelle eines Sauerstoffühlers 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.
45 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
50
55
60
65

Claims (1)

1 2 stoffühlers ändert sich entsprechend der Temperatur Patentansprüche: der Abtastvorrichtung. Wenn die Temperatur unter 3000C liegt, ist insbesondere die Ausgangsspannung zu
1. Luftbrennstoffverhältnisregelsystem für einen niedrig, um die elektronische Regelschaltung zum ReVerbrennungsmotor mit einem Sensor (8) zum Er- 5 geh·, des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu betätigen,
zeugen eines ersten elektrischen Signals in Abhän- Bri einem bekannten elektronischen Regelsystem ist gigkeit von der Abgaszusammensetzung, einem Sen- das Nennverhältnis (das Verhältnis der Dauer der Vensor (11) zum Erzeugen eines zweiten elektrischen tilöffnungsperiode zu einem Auf-Zu-Zyklus des Auf-ZuSignals in Abhängigkeit von der Motorkühlwasser- Elektromagnetventils) auf ein vorbestimmtes Nennvertemperatur und einem Sensor (22) einer Heizeinrich- io hältnis während des Betriebs des kalten Motors festgetung (19 bis 26) zur Erzeugung eines dritten elektri- legt, um ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch zu ersehen Signals in Abhängigkeit von der Heiztempera- zeugen. Andererseits ist eine automatische Drosselvortur für die Bimetallspirale eines Ansaugluftdrossel- richtung vorgesehen, um das feste magere Luft-Brennventils, um mittels einer elektromagnetischen Ventil- stoff-Gemisch, das durch das System erzeugt wird, auf einrichtung (10) die Brennstoffmenge zu korrigieren, 15 ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch entsprechend der gekennzeichnet durch einen elektronischen Motortemperatur zu korrigieren, um den Betrieb des Schaltkreis (37) zum Erzeugen eines resultierenden kalten Motors zu verbessern. Mit anderen Worten er-Ausgangssignals des zweiten und dritten slektri- gibt das Regelsystem ein mageres Luft-Brennstoff-Gesciien Signals, eine Regelstartbeurteilungsschaltung misch, um den Anreicherungsvorgang durch die auto-(28) zum Erzeugen eines Signals, wenn das erste 20 matische Drosselvorrichtung zu ermöglichen,
elektrische Signal größer ist als ein vorbestimmter Die automatische Drosselvorrichtung ist in der Lage, Pegel, und eine Schalteinrichtung (30) zum Verbin- ein Drosselventil im Luftansaugkanal durch ein Bimetall den des Ausgangs des elektronischen Schaltkreises in Abhängigkeit von der Motortemperatur zu schließen, (37) mit einer Ventilantriebsschaltung (33), wenn so daß der Motor im kalten Zustand gestartet werden kein erstes elektrisches Signal vorhanden ist, oder 25 kann. Das Drosselventil ist progressiv geöffnet, wenn zum Verbinden des ersten elektrischen Signals mit die Motortemperatur ansteigt In der automatischen dem Eingang der Ventilantriebsschaltung (33), je Drosselvorrichtung verursacht eine geringe Änderung nachdem, ob das erste elektrische Signal größer des effektiven Strömungsquerschnitts eine große Ände- oder kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist rung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Es ist jedoch
2. Luftbrennstoffverhältnisregelsystem nach An- 30 schwierig, das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einen gespruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektro- wünschten Wert durch die automatische Drosselvornische Schaltkreis (37) auf das Ausgangssignal des richtung zu regeln.
Abgassensors (8) anspricht und die elektromagneti- Es ist auch eine Brennstoffgemischregelvorrichtung
sehe Ventileinrichtung (10) steuert. bekannt bei der das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf ei-
3. Luftbrennstoffverhältnisregelsystem nach An- 35 nen Wert gesteuert wird, der eine genügende Betriebsspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß der leistung des Motors ergibt (US-PS 40 46 118). Bei dieser Abgassensor (8) ein Sauerstoffühler ist. bekannten Vorrichtung wird aber nicht die Kühlwasser-
4. Luftbrennstoffverhältnisregelsystem nach An- temperatur berücksichtigt.
spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein elektro-
elektromagnetische Ventileinrichtung Auf-Zu-Elek- 40 nisches Regelsystem für einen Vergaser zu schaffen, das
tromagnetventile (10) enthält und daß eier elektroni- das Luft-Brennstoff-Verhältnis während des Betriebs
sehe Schaltkreis (37) einen Auf-Zu-Impuls zum Beta- der kalten Maschine auf einen Wert korrigieren kann,
tigen der magnetischen Ventileinrichtung erzeugt. der eine genügende Betriebsleistung des kalten Motors
5. Luftbrennstoffverhältnisregelsystem nach An- ergibt. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der 45 des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen Motorkühlwassertemperaturfühler (11) einen Ther- der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, mistor enthält Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ist
F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Luft-Brenn-
50 stoff-Verhältnis-Regelsystems nach der Erfindung und
F i g. 2 eine elektrische Schaltung einer Regelstartbe-
Die Erfindung betrifft ein Luftbrennstoffverhältnisre- urteilungsschaltung.
gelsystem für einen Verbrennungsmotor gemäß dem In F i g. 1 ist ein Verbrennungsmotor 1 angedeutet,
Oberbegriff des Anspruchs 1. der einen Ansaugkanal 2 und einen Abgaskanal 3 auf-
Rückkopplungsregelsysteme zum Regeln des Luft- 55 weist. Ein Luftfilter 4 und ein Vergaser 5 sind dem AnBrennstoff-Verhältnisses sind bei Emissionsregelsyste- saugkanal 2 zugeordnet und ein katalytischer Dreiwegmen für Verbrennungsmotoren mit einem Dreiwegka- Umsetzer 6 und ein Schalldämpfer 7 sind im Abgaskanal talysator bekannt (US-PS 41 32 199). Bei einem dieser 3 vorgesehen. Ein Sauerstoffühler 8 ist in der Abgaslei-Systeme ist ein Sauerstoffühler zum Bestimmen der tung stromauf des katalytischen Dreiweg-Umsetzers 6 Sauerstoffmenge der Abgase zum Erzeugen einer Aus- 60 zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration im Abgas gangsspannung als Anzeige des Luft-Brennstoff-Ver- vorgesehen. Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 8 hältnisses des dem Motor zugeführten Gemisches vor- wird einer elektronischen Regelschaltung 9 zum Betätigesehen. Eine elektronische Regelschaltung ist zum Be- gen eines Auf-Zu-Elektromagnetventils 10 zugeführt, tätigen eines Auf-Zu-Elektromagnetventils in Abhän- das die Brennstoffmenge zu einem Vorzerstäuber 25 gigkeit von der Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers 65 regelt.
vorgesehen, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Ge- Ein Thermistor 11 ist in einem Wassermantel 12 zum
misches auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Ver- Bestimmen der Spannung vorgesehen, die von der Tem-
hältnis zu betätigen. Die Ausgangsspannung des Sauer- peratur des Kühlwassers abhängt. Der Thermistor 11 ist
DE3028091A 1979-08-02 1980-07-24 Luftbrennstoffverhältnisregelsystem für einen Verbrennungsmotor Expired DE3028091C2 (de)

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