DE3028906C2

DE3028906C2 - System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors.

Info

Publication number: DE3028906C2
Application number: DE3028906A
Authority: DE
Inventors: Takuro Fuchu Tokyo Morozumi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1980-07-30
Publication date: 1984-08-09
Also published as: GB2061564A; DE3028906A1; FR2463284A1; FR2463284B1; US4348996A; GB2061564B; JPS5623545A; JPS6217658B2

Description

gesehen, um ein Vordrosselventil 20 in dem Einlaßkanal la 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 is' vorgesehen, um das Vakuum in dem Venturirohr, d. h. die Menge der eingeführten Luft, zu bestimmen.

Zusätzlich ist ein Thermofühler 27 in einem Wassermantel 25 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 17 mit einem eingestellten Bezugswert VR 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 31 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 Ausgangsinipuls 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 L'.»ft in dem Luft-Brennstoff-Gemisch, das von dem Vergaser 1 zugeführt wird, steigt an, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt. Wenn ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis bestimmt wird, wird ein Ausgangssignalimpuls mit einem kleineren Impulsnennverhältnis erzeugt und zu den Ventilen ausgesandt, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt, um das Gemisch anzureichern.

Wie in F i g. 3 gezeigt ist, werden das Spannungsausgangssignal sowohl des Thermofühlers 27 als auch des Vakuumfühlers 24 einer ersten Rechenschaltung 34 zugeführt. In der Reehenschaltung 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 Reehenschaltung 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 PTC-Heizeinrichtung 22, das der. Öffnungsgrad des Vordrosselventils 20 darstellt erhalten. Die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Rechenschaltung 34 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

ίο Korrektursignal auf der Leitung 36a zu erzeugen. Das Ausgangssignal der Schaltung 36 wird an die Komparatorschaltung 32 über einen Schalter 37 angelegt

Wenn die Ausgangsspannung des Thermofühlers 37 einen vorbestimmten Wert übersteigt, werden die Ausgangssignale des Schalterbetätigungskreises 28 umgekehrt so daß der Schalter 31 geöffnet wird und der Schalter 37 geschlossen wird. Auf diese Weise wird die Integrationsschaltung 30 unwirksam und das Korrektursignal von der Schaltung 36 wird zu dem Komparator 32 übei den Schalter 37 gegeben. Somit wird ein Signal des korrigierten richtigen Vei-Valtnisses von dem Komparator 32 erzeugt Die Auf-Zu-Flektromagnetventile 13 und 14 werden somit bei dem korrigierten richtigen Impulsnennverhältnis betätigt, so daß e^;n Gemisch mit einem richtigen Luft-Brennstoff-Verhältnis dem M(.-:or zugeführt werden kann.

Fig.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 Emissionsregelung kann erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

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 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(24) zum Bestimmen der eingeführten Luft zum Erzeugen eines Signals einer elektrischen Ausgangsgröße entsprechend der Menge der in den Ansaugkanal (ia) eingeführten Luft, durch eine Einrichtung (27) zum Bestimmen der Motortemperatur zum Erzeugen eines Signals einer elektrischen Ausgangsgröße entsprechend der Temperatur des Motors, durch eine erste Rechenschaltungseinrichtung (34) zum Erzeugen eines Signals eicss gewünschten richtigen Luft-Brennstoff-Verhältnisses aus den Ausgangssignalen der Einrichtung zum Besti -,men der eingeführten Luft und der Einrichtung zum Bestimmen der Motortemperatur, durch eine zweite Rechenschaltungseinrichtung (35) 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 (22) und durch eine Einrichtung (36) 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.

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 41 32 199) sind ein Sauerstoffühler 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 Sauerstofffühlers 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 fasten

ίο 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-Gpmisch auf ein richtiges Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend der Motortemperatur zum Verbessern des Betriebs des kalten Motors zu korrigieren.

Die automatische Vordrosselvorrichtung 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-Brennsioff-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 des Anspruchs.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ist
F i g. t eine schematische Ansicht eines Systems zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach der Erfindung,

F i g. 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 F i g. 1 steht ein Vergaser 1 mit einem Verbrennungsmotor 25 in Verbindung. Der Vergaser enthält eine Schwimmerkammer 2 und einen Ansaugkanal ta, in dem ein Venturirohr 3, eine Düse 4, die mit der Schwimmerkammer 2 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-Elektromagnctventile 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 Sauerstoffühlers 17 vorgesehen.
Eine automatische Vordrosselvorrichtung 19 ist vor-