DE3028303C2

DE3028303C2 - System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3028303C2
Application number: DE3028303A
Authority: DE
Inventors: Masaaiki Musashino Tokio/Tokyo Ohgami; Hitoshi Chofu Tokio/Tokyo Suzuki; Hiroki Hachioji Tokio/Tokyo Yasuda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1986-07-17
Also published as: JPS5623551A; DE3028303A1; FR2463279A1; GB2061563B; FR2463279B1; GB2061563A; US4385608A

Description

ίο Die Erfindung betrifft ein System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Dreiwegkatalysator nach der Gattung des Patentanspruchs.

Bei einem solchen bekannten Rückkopplungsregelsy- !5 stern (US-PS 41 32 199) ist ein Sauerstoffühler vorgesehen, um die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen zu bestimmen und ein elektrisches Signal als Anzeige des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu erzeugen. Das Regelsystem betätigt eine Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches auf das stödhiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend dem Signal von dem Sauerstoffühler zu regeln. Außerdem sind mehrere Mikroschalter zum Bestimmen des Starts des Motors, des Betriebs bei hoher Drehzahl des Motors und des Lastbetriebs vorgesehen; um das elektronische Regelsystem von den Elektromagnetventilen abzuschalten.

Das System kann das Lüft-Brennstoff-Verhältnis während des normalen Betriebs des Motors zufriedenstellend regeln. Während einer schnellen Beschleunigung des Motors kann das System jedoch nicht sofort auf die Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches ansprechen, wie nachfolgend beschrieben wird.

Wenn der Motor schnell beschleunigt wird, steigt die Menge der plötzlich zugeführten Luft durch einen Anstieg des Vakuums in der Ansaugleitung an. Die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung arbeite» jedoch andererseits nicht sofort aufgrund des Anstiegs der Menge der eingeführten Luft. A'<i Ergebnis steigt das Luft-Brennstoff-Verhältnis an und folglich wird ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch zugeführt. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis nimmt allmählich auf das richtige Verhältnis ab, wenn die Geschwindigkeit des Motors ansteigt.

Bekannt sind auch Anordnungen zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors, bei denen die Beschleunigung durch Differenzieren des Ausgangssignals eines Drosselstellungsfühlers be'-stimmt wird (DE-OS 26 58 948 und 27 44 104).

Bekannt ist auch eine Vorrichtung zur elektronischen Messung der Durchflußmenge der Ansaugluft in einem Vergaser, wobei ein Vakuumfühler in dem Venturirohr des Vergasers vorgesehen ist (DE-OS 23 46 178). Mit dieser bekannten Vorrichtung wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis ohne Berücksichtigung der Luftverschmutzung geregelt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zu schaffen, das die Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zur mageren Seite unmittelbar nach einer schnellen Beschleunigung des Motors korrigiert. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind

F i g. 1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses,
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Kennlinie der

Impulsbreitenmodulationsschaltung,

F i g. 3(a) bis (c) graphische Darstellungen zum Erläutern der Arbeitsweise des Systems der Erfindung,

F i g. 4 ein Schaltbild einer elektronischen Regelschaltung, und

Fig.5 Wellenformen an verschiedenen Stellen der Schaltung der F i g. 4.

Gemäß F i g. 1 steht ein Vergaser t in Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Verbrennungsmotor. Der Vergaser t enthält eine Schwimmerkammer 2, ein Venturirohr 3, das in einem Ansaugkanal gebildet ist, eine Düse 4, die mit der Schwimmerkammer 2 über einen Haupthrennstoffkanal 5 in Verbindung steht, und eine Leerlauföffnung 9, die nahe einem Drosselventil 8 in dem Ansaugkanal vorgesehen ist und mit der Schwimmerkammer 2 über einen Leerlaufbrennstoffkanal 10 in Verbindung steht Luftkorrigierkanäle 7 und 12 sind jeweils parallel-zu einer Hauptluftöffnung 6 und einer Leerlaufluftöffnung 11 angeordnet Auf-Zu-Elektromagnetventile 13 und 14 sind jeweils für die Luftkorrigierkanäle 7 und 12 vorgesehen. Einlaßöffnungen jedes Auf-Zu-Elekt?omagnetventils 13 und 14 stehen jeweils in Verbindung mit der Atmosphäre über ein Luftfilter oder einen Luftreiniger 15. Ein Sauerstoffühler 17 als Bestimmungseinrichtung ist in einem Abgaskanal 16 vorgesehen, der mit dem Verbrennungsmotor in Verbindung steht Der Fühler 17 bestimmt die Sauerstoffmenge der Abgase. Ein (nicht dargestellter) katalytischer Dreiwegumsetzer ist in dem Abgaskanal 16 stromabwärts des Sauerstoffühlers 17 vorgesehen. Ein Vakuumfühler 19 steht mit dem Venturirohr 3 in Verbindung und spricht auf den darin herrschenden Vakuumzustand an. Der Fühler 19 enthält ein Potentiometer, das wirksam mit dem Venturirohr 3 verbunden ist, um das Vakuum in dem Ansaugkanal in ein Spannungssignal umzusetzen. Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 17 wird an einen Vergleichskreis 20 einer elektronischen Regelschaltung angelegt Der Vergleichskreis 20 arbeitet, um das Eingangssignal von dem Sauerstoffühler 17 mit einem Bezugswert VR entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis zu vergleichen und zu beurteilen, ob das Eingangssignal reich oder mager verglichen mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Bezugsverhältnis ist, um ein davon abhängiges Beurteilungssignal zu erzeugen.

Das Beurteilungssignal wird an einen Integrationskreis 21 angelegt, in dem das Signal ίτνείη Integrationssignal umgesetzt wird, das sich in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen Richtung ändert, die durch das Eingangsbeurteilungssignal gegeben ist Das Integrationssignal wird in einem Komparator 22 mit Dreieckschwelletiimpulsen verglichen, die von einem Norm-Dreieckschvvellenimpulsgeiierator 23 zugeführt werden, so daß Rechteckwellenimpulse am Ausgang des !Comparators 22 erzeugt werden. Die Rechteckwellenimpulse werden den beiden Auf-Zu-Elektromagnetventilen 13 und 14 über eine Antriebskreiseinrichtung 24 zugeführt

Wenn ein fettes Luft-Brennstoff-Verhältnis festgestellt wird, erzeugt der Komparator 22 Ausgangsimpulse mit einem größeren Impulsnennverhältnis, wodurch die Öffnungszeiten der Auf-Zü-Elektromägnetventile 13 und 14 ansteigen und als Ergebnis steigt die Menge der durch die Ventile 13 und 14 strömenden Luft an. Auf diese Weise steigt die Menge der Luft in dem von dem Vergaser 1 zugeführten Gemisch an, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt Wenn ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis festgestellt wird, hat das Ausgangssignal des Komparators 22 ein kleineres Imputsnennverhältnis. wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis abnimmt, um das von dem Vergaser zugeführte Gemisch anzureichern.

Gemäß der Erfindung ist der Ausgang des Vakuumfühlers 19 mit einer Impulsbreitenmodulationsschaltung 25 verbunden. Die Impu'sbreitenmodulationsschaltung 25 ist so ausgebildet, daß sie Impulsbreitenmodulationssignale erzeugt wenn das Signal des Vakuumfühlers 19

ίο einen vorbestimmten Pegel durch eine schnelle Beschleunigung übersteigt Die Größe des Impulsbreitenmodulationssignals steigt mit steigendem Vakuumdruck an. siehe F i g. 2.

Wenn das Drosselventil 8 zur Beschleunigung schnell geöffnet wird und wenn der Vakuumdruck über einen vorbestimmten Pegel ansteigt siehe F i g. 3(a) und (b). arbeitet die Impulsbreitenmodulationsschaltung, um Impuisbreitenmodulationssignale zu erzeugen. Die Impulsbreitenmodulationssignale werden dem Integrationskreis 21 und dem Eingang des Komparators 22 zugeführt Das Ausgangssignal des Integrationskreises 21 wird somit korrigiert und die Impulsbreite des durch den Komparator 22 erzeugten Impulses %/ird geändert Fig.3(c) zeigt eine solche Impulsbreitenmodulation.

Durch die Impulsbreitenmodulation fällt das Impulsnennverhältnis der Elektromagnetventile 13 und 14 ab, so daß Jas Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches herabgesetzt wird. Das Gemisch kann somit in Abhängigkeit des Anstiegs des Vakuumdrucks bei der Beschleunigung angereichert werden. Die Anreicherung wird nur während einer schnellen Beschleunigung ausgeführt. Eine übermäßige Anreicherung des Gemisches während des normalen Betriebs des Motors kann deshalb verhindert werden.

Fig.4 zeigt eine elektronische Regelschaltung, in der jeder durch strichpunktierte Linien bezeichnete Block einem Block des Blockschaltbilds der F i g. 1 entspricht Die Impulsbreitenmoduiationsschaitung der F i g. 1 enthält eine Impulserzeugungsschaltung 26, eine Schaltung 27 zum Erzeugen von Impulsen geringer Breite und eine Spannungsquelle 29 mit einer festen Nennspannung. Wenn die Ausgangsspannung des Vakuumfühlers 19 9 einen vorbestimmten Pegel übersteigt, erzeugt ein Operationsverstärker in der Schaltung 26 ein Ausgangssignal C. siehe F i g. 5C, und die Schaltung 26 erzeugt einen Impuls E, siehe Fig.5E Durch den Impuls E erzeugt die Schaltung 27 einen schmalen Impuls D, der den Steuerelektroden des Schalters 31 und der Schalteinrichtung 32 zugeführt

so wird, um diese zu schließen, und der der Steuerelektrode einer Schaltereinrichtung 33 über einen Inverter

34 zugeführt wird, um diesen zu öffnen. Der Impuls E wird des weiteren der Steuerelektrode eines Schalters

35 und der Steuerelektrode eines Schalters 36 über eintn 1 raiisistor 37 zugeführt. Folglich wird ein Integrator in dem Integrationskreis 21 in einen normalen Operationsverstärker umgewandelt und die Verstärkung des Integrationskreises 21 wird erhöht. Während des Schließens der Schalteinrichtung 32 wird die Nennspannung zun Anreichern der Mischung von der Quelle 29 an den Komparator 22 angelegt. Fig.5B zeigt das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 17 an der Stelle B in F i g. 4 und F i g. 5A zeigt das Kegetsignal an der Stelle A, das durch die Impulsbreitenmodulationssignale korrigiert wird. Das korrigierte Regelsignal veranlaßt i^n Komparator 22, ein Impulssignal mit kleinem Nennverhältnis zu erzeugen. Auf diese Weise wird das durch den Vergaser zugeführte Ge-

misch während des Impulses E angereichert.

Gemäß der Erfindung kann eine zeitweilige Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhälnisses nach der mageren Seite während einer schnellen Beschleunigung verhindert werden, wodurch die Beschleunigungsleistung des Motors verbessert werden kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

in

!(1

J5

40

55

60

Claims

Patentanspruch:

System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser (1) als Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung, mit einem Ansaugkanal, mit einem Venturirohr (3) in dem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal (16), der mit dem Motor in Verbindung steht, mit einem Drosselventil (8), mit einer Bestimmungseinrichtung (17) zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils der Abgabe, die durch den Abgaskanal strömen, und zum Erzeugen eines davon abhängigen Ausgangssignals, mit einer elektronischen Regelschaltung zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulsen in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Bestimmungseinrichtung, mit einem Auf-Zu-Elektromagnetventil (13,14), das durch die Rechteckwellenimpulse von der elektronischen Regelschaltung zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches betätigt wird, wobei die elektronische Regelschaltung einen mit der Bestimmungseinrichtung (17) verbundenen Vergleichskreis (20), einen mit dem Vergleichskreis verbundenen Integrationskreis (21), einen Komparator (22), der in Wirkungsverbindung mit einem Ausgang des Integrationskreises und einem Normdreieckwellenimpulsgenerator (23) zum Erzeugen der Rechteckwellenimpulse steht, und eine Antriebskreiseinrichtung (24), die auf die Rechteckwelleninpulse zum Antreiben des Auf-Zu-Elektromagnetventils ansoricht,,e.nthält, mit einem Vakuumfühler (19) zum Abtasten des Vakuums und zum Erzeugen eines Ausgangssigr,als bei schneller Beschleunigung des Verbrennungsmotor mit einer Spar.nungsqueHe (29) mit einer festen Nennspannung, mit einer mit dem Vakuumfühler verbundenen Impulserzeugungsschaltung (26), mit einer ersten Schaltereinrichtung (33), die zwischen den Ausgang des Integrationskreises (21) und einen Eingang des Komparators (22) geschaltet ist, und mit einer zwel· ten Schaltereinrichtung (32), die zwischen die Spannungsquelle mit fester Nennspannung und den einen Eingang des Komparators geschaltet ist, gekennzeichnet durch eine Impulsbreitenmodulationsschaltung (25) zum Erzeugen eines Impulsbreitenmodulationssignals, wenn das Ausgangssignal des Vakuumfühlers über einen vorbestimmten Pegel bei schneller Beschleunigung steigt, wobei die Impulsbreitenmodulationsschaltung (25) die Spannungsquelle (29) mit fester Nennspannung, die mit dem Vakuumfühler verbundene Impulserzeugungsschaltung (26) und eine Schaltung (27) zum Erzeugen von Impulsen geringer Breite, deren Eingang mit einem Ausgang der Impulserzeugungsschaltung verbunden ist, enthält, wobei die Schaltung (27) zum Erzeugen von Impulsen (D) geringer Breite einen Ausgang aufweist, der mit Steuerelektroden der ersten und der zweiten Schaltereinrichtung (33, 32) verbunden ist. um einen Impuls (D) mit geringer Breite aufgrund des Empfangs eines Impulssignals (E) von der Impulserzeugungsschaltung (26) zum Schalten der ersten und der zweiten Schaltereinrichtung (33, 32) während der schnellen Beschleunigung zu erzeugen, wenn die Ausgangsspannung des Vakuumfühlers (19) den vorbestimmten Pegel übersteigt, wobei während eines Impulses mit geringer Breite die erste Schaltereinrichtung (33) öffnet und die zweite Schaltereinrichtung (32) schließt, und wobei das Signal des Impulses (D) mit geringer Breite und das Impulssignal (E) das Impulsbreitenmodulationssignal bilden.