DE3028906A1 - System zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors. - Google Patents

System zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors.

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Description

System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors
Priorität: 2. August 1979 Japan 54-98923
Die Erfindung betrifft ein System zum Regeln des Luft-Brennstoff -Verhältnisses eines Gemisches auf einen richtigen Wert während des Betriebs des kalten Motors.
Rückkopplungsregelsysteme zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses sind in Emissionsregelsystemen von Verbrennungsmotoren unter Verwendung eines Dreiwegkatalysators bekannt. Bei einer solchen bekannten Anordnung (US-PS 4 132 199) sind ein Sauerstofffühler zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts der Abgase und eine elektronische Regelschaltung vorgesehen, um ein Auf-Zu-Elektromagnetventil in Abhängigkeit der Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers zu betätigen, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis einzustellen. Die Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers ändert sich entsprechend der Temperatur der Fühlervorrichtung. Wenn die Temperatur der Fühlervorrichtung insbesondere niedriger als ein bestimmter Pegel ist, ist die Ausgangsspannung zu gering, um die elektronische Regelschaltung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu betätigen. Im kalten Zustand wird deshalb das Rückkopplungsregelsystem unwirksam gemacht und Treiberimpulse mit einem festen Impulsnennverhältnis werden dem Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Erzeugen eines mageren Luft-Brennstoff-Gemisches zugeführt. Andererseits ist eine automatische Vordrosselvorrichtung vorgesehen, um das magere Luft-Brennstoff-Gemisch auf ein richtiges Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend der Motortemperatur zum Verbessern des Betriebs des kalten Motors zu korrigieren.
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Die automatische Vordrosselvorriclitung ist so ausgebildet, daß das Vordrosselventil durch ein spiralförmiges Bimetallelement in Abhängigkeit von der Temperatur des kalten Motors schließt und das Vordrosselventil zunehmend öffnet, wenn die Temperatur ansteigt.
Wenn die Geschwindigkeit des Motors durch öffnen des Drosselventils ansteigt, steigt die Menge der dem Motor zugeführten Luft an. Das Vordrosselventil, das durch die automatische Vordrosselvorrichtung geschlossen wird, wird deshalb unregelmäßig durch die ansteigende Luftmenge geöffnet oder geschlossen. Als Ergebnis ändert sich das Luft-Brennstoff-Gemisch auf ein übermäßig mageres oder fettes Luft-Brennstoff-Verhältnis.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Regelsystem zu schaffen, das die Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses während des Betriebs des kalten Motors korrigiert. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach der Erfindung,
Pig. 2 eine graphische Darstellung, welche die Änderungen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses gegen die
Menge der eingeführten Luft zeigt, und Fig. 3 ein Schaltbild eines elektronischen Regelsystems.
Gemäß Fig. 1 steht ein Vergaser 1 mit einem Verbrennungsmotor 25 in Verbindung. Der Vergaser enthält eine Schwimmerkammer 2 und einen Ansaugkanal 1a, in dem ein Venturirohr 3i eine Düse 4·, die mit der Schwimmerkammer
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über einen Hauptbrennstoffkanal 5 in Verbindung steht, und eine Leerlauföffnung 9 angeordnet sind, die nahe einem Drosselventil 8 vorgesehen ist, das 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 vorgesehen. Auf-Zu-Elektromagnetventile 13 und 14 sind jeweils für die Luftkorrigierkanäle 7 und 12 vorgesehen. Eine Einlaßöffnung 13a, 14a jedes Auf-Zu-Elektromagnetventils steht mit der Atmosphäre über einen Luftfilter 15 in Verbindung. Ein Sauerstoffühler 17 ist in einer Abgasleitung 16 zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts der Abgase und zum Erzeugen eines entsprechenden Signals angeordnet. Ein (nicht dargestellter) katalytischer DreiwegkonVerter ist in der Abgasleitung 16 stromabwärts des Sauerstofffühlers I7 vorgesehen.
Eine automatische Vordrosselvorrichtung 19 ist vorgesehen, um ein Vordrosselventil 20 in dem Einlaßkanal 1a einzustellen. Die automatische Vordrosselvorrichtung 19 enthält eine Heizeinrichtung 22 mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) und ein spiralförmiges Bimetallelement 21, das durch die Heizeinrichtung 22 erwärmt wird. Die PTC-Heizeinrichtung 22 ist mit einer Batterie 23 verbunden. Der Widerstand der PTC- Heizeinrichtung 22 ist im kalten Zustand niedrig und vergrößert sich mit ansteigender Temperatur. Im kalten Zustand ist somit das Vordrosselventil 20, das wirksam mit dem Bimetallelement 21 verbunden ist, geschlossen und wird zunehmend durch die Betätigung des Bimetallelements 21 geöffnet, wenn die Temperatur ansteigt.
Ein Vakuumfühler 24 ist vorgesehen, um das Vakuum in dem Venturirohr, d.h. die Menge der eingeführten Luft, zu bestimmen.
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Zusätzlich ist ein Thermofühler 27 in einem Wassermantel 26 des Motors zum Bestimmen der Temperatur des Kühlwassers des Motors vorgesehen.
Gemäß Fig. 3 ist der Thermofühler 27 mit einem Schalterbetätigungskreis 28 einer elektronischen Regelschaltung 18 verbunden.
Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 17 wird einer Beurteilungsschaltung 29 der elektronischen Regelschaltung 18 zugeführt. Die Beurteilungsschaltung 29 arbeitet, um das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers mit einem Wert VR eines eingebauten Bezugs 1 entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis zu vergleichen und zu beurteilen, ob das Ausgangssignal fett oder mager im Vergleich mit dem stöchiometrischen Bezugs-Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, um ein Beurteilungssignal zu erzeugen. Das Beurteilungssignal wird einer Integrationsschaltung 30 über einen Schalter zugeführt. In der Integrationsschaltung 30 wird das Signal in ein Integrationssignal umgesetzt, das sich umgekehrt ändert, d.h. in entgegengesetzter Richtung zur Richtung, die durch das Beurteilungssignal gegeben ist. Das Integrationssignal auf der Leitung 30a wird in einer Komparatorschaltung 32 mit Dreieckwellenimpulsen verglichen, die von einem Dreieckwellenimpulsgenerator 33 zugeführt werden, so daß Rechteckwellenimpulse erzeugt werden, um die Auf-Zu-Elektromagnetventile 13 und 14 zu betätigen.
Wenn ein fettes Luft-Brennstoff-Verhältnis festgestellt wird, erzeugt die Komparatorschaltung 32 einen Ausgangsimpuls mit einem größeren Impulsnennverhältnis, so daß die Menge der durch die Auf-Zu-Elektromagnetventile 13 und 14 strömenden Luft durch die vergrößerten Öffnungszeitperioden der Ventile ansteigt. Die Menge der Luft in dem Luft-Brennstoff-Gemisch, das von
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dem Vergaser 1 züge führt wird, steigt an, wodurch, das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt. Wenn ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis bestimmt wird, wird ein Ausgangesignalimpuls mit einem kleineren Impulsiv nennverhältnis erzeugt und zu den Ventilen ausgesandt, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt, um das Gemisch anzureichern.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden das Spannungsausgangssignal sowohl des Thermofühlers 27 als auch des Vakuumfühlers 24 einer ersten Rechenschaltung 34 zugeführt. In der Rechenschaltung 34 wird ein gewünschtes richtiges Luft-Brennstoff-Verhältnis durch Berechnen der Kühlwassertemperatur und der Menge der zugeführten Luft erhalten. Andererseits werden die Ausgangsspannungen des Vakuumfühlers 24 und der PTC-Heizeinrichtung 22 einer zweiten Rechenschaltung 35 zugeführt. Das tatsächliche Luft-Brennstoff-Verhältnis des eingeführten Gemischs wird durch Berechnen der Menge der eingeführten Luft durch den Vakuumfühler 24 und des Ausgangssignals der FTC-Heiζeinrichtung 22, das den Öffnungsgrad des Vordrosselventils 20 darstellt, erhalten. Die Ausgangssignale der ersten undder zweiten Rechenschaltung 3^ und 35 werden einer Differenzvergleichsschaltung 36 zugeführt, in der das Signal, das das tatsächliche Luft-Brennstoff-Verhältnis darstellt, mit dem Signal verglichen wird, das das gewünschte richtige Luft-Brennstoff-Verhältnis darstellt, um ein Korrektursignal auf der Leitung 36a zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Schaltung 36 wird an die Komparatorschaltung 32 über einen Schalter 37 angelegt.
Venn die Ausgangsspannung des Thermofühlers 37 einen vorbestimmten Wert übersteigt, werden die Ausgangssignale des Schalterbetätigungskreises 28 umgekehrt, so daß der Schalter y\ geöffnet wird und der Schalter 37 geschlossen wird. Auf diese Weise wird die
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Integrationsschaltung 30 unwirksam und das Korrektursignal von der Schaltung 36 wird zu dem Komparator 32 über den Schalter 37 gegeben. Somit wird ein Signal des korrigierten richtigen Verhältnisses von dem Komparator 32 erzeugt. Die Auf-Zu-Elektromagnetventile 13 und 14- werden somit bei dem korrigierten richtigen Impulsnennverhältnis betätigt, so daß ein Gemisch mit einem richtigen Luft-Brennstoff-Verhältnis dem Motor zugeführt werden kann.
Pig. 2 zeigt die Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses gegen die Menge der eingeführten Luft gemäß der Erfindung im Betrieb des kalten Motors. Die Linie a zeigt eine Änderung bei einer niedrigeren Temperatur des Kühlwassers und die Linie b zeigt eine Änderung bei einer höheren Temperatur. Aus der graphischen Darstellung ist zu ersehen, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis im wesentlichen konstant ist.
Die Menge der eingeführten Luft kann auch durch eine andere Vorrichtung, wie einen Geschwindigkeitsmesser oder einen Vakuumfühler zum Bestimmen des Vakuums in dem Ansaugkanal, bestimmt werden.
Da das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches im Betrieb des kalten Motors korrigiert werden kann, können gemäß der Erfindung die Betriebsfähigkeit des Motors und der Brennstoffverbrauch verbessert werden und eine gewünschte Erniesionsregelung
kann erreicht werden.
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Zusammenfassung
Ein System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors hat einen Ansaugkanal, einen Abgaskanal, ein Vordrosselventil in dem Ansaugkanal, eine automatische Vordrosselvorrichtung mit einer Heizeinrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (FDC), ein mit dem Vordrosselventil verbundenes Bimetallelement, einen Detektor zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils der durch den Abgaskanal strömenden Abgase, eine elektronische Regelschaltung, ein Auf-Zu-Elektromagnetventil, das durch das Ausgangssignal der elektronischen Regelschaltung zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Luft-Brennstoff-Gemisches betätigt wird, das durch eine Luft-Brennstoff-Gemisch- Zuführeinrichtung zugeführt wird, und eine Einrichtung zum Betätigen des Auf-Zu-Elektromagnetventils in einem festen Nennverhältnis während des Betriebs des Motors im kalten Zustand. Die elektronische Regelschaltung enthält einen Vakuumfühler zum Umsetzen der Menge der eingeführten Luft in eine elektrische Größe, einen Motortemperaturdetektor zum Umsetzen der Motortemperatur in eine elektrische Größe, eine erste Rechenschaltung zum Erzeugen eines gewünschten Signals des Luft-Brennstoff-Gemisch-Verhältnisses aus den Ausgangssignalen des Vakuumfühlers und des Motortemperaturdetektors und eine zweite Rechenschaltung zum Erzeugen eines Signals des tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus AusgangsSignalen des Vakuumfühlers und der Ρϊσ-Heizeinrichtung. Eine Summierschaltung zum Summieren des Signals des richtigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses und des Signals des tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses erzeugt ein Signal zum Korrigieren des Impulsnennverhältnisses, das der elektronischen Regelschaltung zum Korrigieren des festen Nennverhältnisses zugeführt wird.
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Leerseite

Claims (2)

  1. REINLÄNDER & BERNHARDT
    5/26 Orthstraße 12
    D-8000 München
    Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha
    7-2 Nishishinjuku 1-chome Shin;juku-ku, Tokyo, Japan
    Nissan Motor Co., Ltd.
    2, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi Kanagawa-Pref., Japan
    Patentansprüche
    System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal, mit einem Vordrosselventil in dem Ansaugkanal, mit einer automatischen Vordrosselvorrichtung, die eine Heizeinrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) enthält, die benachbart einem Bimetallelement wirksam angeordnet ist, das mit dem Vordrosselventil wirksam verbunden ist, mit einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils der durch den Abgaskanal strömenden Abgase, mit einer Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal, mit einer elektronischen Regelschaltung und mit einer elektromagnetischen Ventileinrichtung, die durch ein Ausgangssignal der elektronischen Regelschaltungseinrichtung betätigt wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff-Gemisches zu korrigieren, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen der eingeführten Luft sum Erzeugen eines Signals einer elektrischen Ausgangsgröße entsprechend der Menge der in den Ansaugkanal eingeführten Luft, durch eine Einrichtung zum Bestimmen der Motortemperatur zum Erzeugen eines Signals einer elektrischen Ausgangsgröße entsprechend der Temperatur des Motors und durch eine Recheneinrichtung zum Berechnen
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    der Ausgangssignale der PTC-Heizeinrichtung, der Einrichtung zum Bestimmen der eingeführten Luft und der Einrichtung zum Bestimmen der Motortemperatur und zum Erzeugen eines Korrektursignals, wobei die elektronische Regelschaltung eine Einrichtung zum Korrigieren eines Signals enthält, das der Elektromagnetventileinrichtung durch das Korrektursignal zugeführt wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf ein richtiges Luft-Brennstoff-Verhältnis zu korrigieren.
  2. 2. System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal, mit einem Vordrosselventil in dem Ansaugkanal, mit einer automatischen Vordrosse!vorrichtung, die eine Heizeinrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) enthält, die wirksam nahe einem Bimetallelement angeordnet ist, das mit dem Vordrosselventil wirksam verbunden ist, mit einer Einrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils der durch den Abgaskanal strömenden Abgase, mit einer Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal, mit einer elektronischen Regelschaltung und mit einer Elektromagnetventileinrichtung, die durch ein Ausgangssignal der elektronischen Regelschaltungseinrichtung betätigt wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff-Gemisches, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, zu korrigieren, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Bestimmen der eingeführten Luft zum Erzeugen eines Signals einer elektrischen Ausgangsgröße entsprechend der Menge der in den Ansaugkanal eingeführten Luft, durch eine Einrichtung zum Bestimmen der Motortemperatur zum Erzeugen eines Signals einer elektrischen Ausgangsgröße entsprechend der Temperatur des Motors, durch eine erste Rechenschaltungseinrichtung zum Erzeugen eines Signals eines gewünschten richtigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus den Ausgangssignalen der Einrichtung zum Bestimmen der eingeführten Luft und der Einrichtung zum Bestimmen der Motortemperatur,
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    durch eine zweite Rechenschaltungseinrichtung zum Erzeugen eines Signals des tatsächlichen Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus den Ausgangssignalen der Einrichtung zum Bestimmen der zugeführten Luft und eines Ausgangssignals der PTC-Heizeinrichtung und durch eine Einrichtung zum Vergleichen des Signals des richtigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses und des Signals des tatsächlichen Luft-Brennstoff -Verhältnisses und zum Erzeugen eines Nennverhältnis-Korrektursignals, das der elektronischen Schaltungseinrichtung zum Korrigieren des festen Nennverhältnisses zugeführt wird.
    130011/0633
DE3028906A 1979-08-02 1980-07-30 System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors. Expired DE3028906C2 (de)

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