DE3102645C2 - Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Vergasers eines Verbrennungsmotors - Google Patents
Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Vergasers eines VerbrennungsmotorsInfo
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Abstract
Eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses für einen Vergaser eines Verbrennungsmotors enthält einen Ansaugkanal, ein Drosselventil, einen Abgaskanal, einen Detektor, wie einen Sauerstoffühler zum Bestimmen der Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen, eine Luftbrennstoffgemisch-Zuführeinrichtung, ein Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses des Luftbrennstoffgemisches, das durch die Luftbrennstoffgemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, und eine elektronische Regelschaltung. Die elektronische Regelschaltung enthält einen Beurteilungskreis zum Vergleichen des Ausgangssignals des Detektors mit einem stöchiometrischen Wert, einen mit dem Beurteilungskreis verbundenen Integrierkreis, einen Dreieckwellenimpulsgenerator und einen Treiberkreis zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulsen zum Antreiben der Auf-Zu-Elektromagnetventileinrichtung für Ausgangssignale des Integrierkreises und des Dreieckwellenimpulsgenerators zum Steuern des Luftbrennstoffverhältnisses auf einen Wert etwa gleich dem stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis. Ein Kreis zum Erzeugen eines konstanten Signals wird wahlweise wirksam mit der elektronischen Regelschaltung verbunden. Ein Motorbetriebsdetektor zum Bestimmen eines weit offenen Zustands des Drosselventils erzeugt ein Signal während des weit offenen Zustands. Ein Schaltkreis verbindet wirksam den Konstantsignalerzeugungskreis mit der elektronischen Regelschaltung zum Erzeugen eines festen ...........
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist durch die DE-OS 26 35 308 und 30 47 077 bekannt. Diese Anordnung
ist für ein Emissionsregelsystem eines Verbrennungsmotors mit einem katalytischen Konverter,
der einen Dreiwegkatalysator enthält, bestimmt.
Eine solche Regelanordnung ist eine Rückkopplungsregelanordnung, die einen Sauerstoffühler zum Bestimmen
der Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen, eine Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung, ein
Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
des durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches
und eine elektronische Regelschaltung aufweist. Die elektronische Regelschaltung enthält einen
Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignals
des Sauerstoffühlers mit einem vorbestimmten Wert, einen Integrierkreis, der mit dem Komparator zum Integrieren
des Ausgangssignals des Komparator verbunden ist, und einen Ansteuerkreis, der mit dem Integrierkreis
zum Erzeugen von Ansteuerimpulsen zum Ansteuern des Auf-Zu-Elektromagnetventils verbunden
ist Der Sauerstoffühler erzeugt ein elektrisches Signal als Anzeige des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des in die
Motorzylinder eingeführten Luft-Brennstoff-Gemiiio
sches.
Die Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers ist höher als eine vorbestimmte Spannung, wenn die Sauerstoffkonzentration
der Abgase geringer als ein vorbestimmtes Verhältnis entsprechend dem stöchiometrisehen
Luft-Brennstoff-Verhältnisses in dem Luft-Brennstoff-Gemisch für die Verbrennung des Gemisches ist,
und ist niedriger als eine vorbestimmte Spannung, wenn die Sauerstoffkonzentration höher als das vorbestimmte
Verhältnis ist Das Tastverhältnis des Ansteuerimpulszugs ändert sich in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
des Integrierkreises, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des den Zylindern zugeführten Gemisches auf
das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis zu korrigieren.
Wenn bei einer solchen Anordnung der Motor schnell beschleunigt wird, was mit dem Zustand »weit offene
Drossel« bezeichnet wird, wird das Tastverhältnis auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, um eine schnelle
Beschleunigung zu erhalten. Dadurch weicht das Luft-Brennstoff-Verhältnis
von dem stöchiometrischen Wert 2 bis 3 Sekunden lang nach der weiten Öffnung des
Drosselventils ab. Wenn sich der Motorbetrieb vom Übergangszustand in den stationären Zustand ändert,
erreicht das Luft-Brennstoff-Verhältnis die Stöchiometrie. Wenn das Tastverhältnis deshalb auf einen vorbestimmten
Wert in dem Zustand des weit offenen Drosselventils, in dem das geregelte Luft-Brennstoff-Verhältnis
stark von der Stöchiometrie abweicht, festgelegt wird, wird die Reinigungswirkung des Emissionsregelsystems
stark verringert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektronische Regelanordnung für das Luft-Brennstoff-Verhältnis
zu schaffen, welche die Reinigungswirkung des Emissionsregelsystems auch in der kurzen Anfangsperiode
des Zustands des weit offenen Drosselventils aufrechterhält.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der
Erfindung sind in dem Unteranspruch angegeben.
so Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses,
F i g. 2 ein Schaltbild einer elektronischen Regelschaltung nach der Erfindung,
F i g. 2 ein Schaltbild einer elektronischen Regelschaltung nach der Erfindung,
F i g. 2a eine Darstellung von Wellenformen der Schaltung der F i g. 2,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Kennlinie des Ausgangsdrehmoments eines Motors und
F i g. 4A bis 4D Darstellungen von Änderungen des Luft-Brennstoff-Verhältnisses.
Gemäß Fig. 1 steht ein Vergaser 1 mit einem Verbrennungsmotor
2 in Verbindung. Der Vergaser enthält eine Schwimmerkammer 3, ein Venturirohr 4, eine mit
der Schwimmerkammer 3 über einen Hauptbrennstoffkanal 6 in Verbindung stehende Düse 5 und eine Leerlauföffnung
10, die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Leerlaufbrennstoffkanal 11 in Verbindung steht.
IO
Luftkorrigierkanäle 8 und 13 sind jeweils parallel zu
einer Hauptluftöffnung 7 und einer Leerlauföffnung 12 vorgesehen. Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15
sind für die Luftkorrigierkanäle 8 und 13 vorgesehen. Eine Einlaßöffnung jedes Auf-Zu-Elektromagnetventils
steht mit der Atmosphäre Ober einen Luftreiniger 16 in Verbindung. Ein Sauerstoffühler 19 ist an einer Abgasleitung
17 stromaufwärts eines katalytischen Dreiwegkonverters 18 zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration
der Abgase vorgesehen.
Ein Taster 20 für den Zustand des weit offenen Drosselventils
mit einem Potentiometer-Wandler ist wirksam mit einem Drosselventil 9 verbunden, um ein öffnen
des Drosselventils 9 festzustellen. Ausgangssignale der Fühler 19 und 20 werden zu einer elektronischen
Regelschaltung 21 gesandt, um die Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 zu betätigen, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis
des Gemisches auf einen Wert nahezu gleich dem stöchiometrischen Luft- Brennstoff-Verhältnis
zu regeln.
Gemäß Fig.2 wird das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers
19 einem Komparator 23 zugeführt Der Komparator 23 vergleicht das Eingangssignal mit einem
Einstellwert, der von einem Stellwertkreis 22 zugeführt wird, um ein Abweichungssignal zu erzeugen. Das Abweichungssignal
wird einem Proportional- und Integrierkreis 24 zugeführt, um das Abweichungssignal in
ein Proportional- und Integriersignal umzusetzen. Das Proportional- und Integriersignal wird einem Komparadurch
das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt. Wenn ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis festgestellt wird,
werden Ansteuerimpulse mit einem niedrigen Impulstastverhältnis erzeugt, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis
verringert wird, um das von dem Vergaser zugeführte Gemisch anzureichern.
Wenn das Drosselventil 9 weit geöffnet ist erhält das Ausgangssignal A des Fühlers 20 einen hohen Pegel.
Das Rücksetzsignal D wird dem Flip-Flop 33 mit einer Verzögerung Tdzugeführt, wie in Fig.2a gezeigt ist
Nach der Verzögerungszeit Td wird somit der Schalter 32 geschlossen und wird der Schalter 28 geöffnet Ein
Signal mit festem Tastverhältnis wird deshalb von dem Kreis 31 zu dem Komparator 26 über den Schalter 32
gegeben. H in F i g. 2a zeigt das Signal mit festem Tastverhältnis. Ventile 14 und 15 werden somit mit dem
festen Tastverhältnis angetrieben, um ein fettes Luft-Brennstoff-Verhältnis
zum Vergrößern der Beschleunigungswirkung zu erhalten. Wenn der Zustand des weit
offenen Drosselventils beendet ist, findet die oben beschriebene Rückkopplungsregelung wieder statt.
F i g. 3 zeigt die Motordrehzahl in Umdrehungen pro Minute in Abhängigkeit vom Ausgangsdrehmoment
Wenn das Motorausgangsdrehmoment sich auf dem Weg a-~b—*c-* d-* e ändert, liegen die Ausgangswerte
a und e im Bereich des stationären Zustands und b und d befinden sich auf der Grenzlinie, während c sich
im Bereich der weit offenen Drossel befindet
Fig.4A und C zeigen Änderungen des Luft-Brenneine
und D zeigen die Änderung durch eine Anordnung nach der Erfindung. Die Bezugszeichen a bis e in F i g. 4 entsprechen
denen in F i g. 3.
Bei der Anordnung nach der Erfindung tritt das fette Luft-Brennstoff-Verhältnis c in dem Bereich des weit
offenen Drosselventils nach der Zeitverzögerung Tauf, wie in Fig.4B gezeigt ist. Wenn die Zeitdauer Tdes
fetten Luft-Brennstoff-Verhältnisses in dem Bereich des
tor 26 zugeführt und mit Dreieckimpulsen verglichen, 30 stoff-Verhältnisses durch eine bekannte Anordnung
die von einem Dreieckwellenimpulsgenerator 25 züge- während des in F i g. 3 gezeigten Betriebs und F i g. 4B
führt werden, so daß Rechteckwellenimpulse erzeugt -J n—-— -·■- " J J ■-■ ·
werden. Die Rechteckwellenimpulse werden einem Ansteuerkreis 27 und des weiteren den beiden Auf-Zu-Elektromagnetventilen
14 und 15 zugeführt.
Der Proportional- und Integrierkreis 24 ist mit dem Komparator 26 über einen Halbleiterschalter 28, wie
einen MOSFET-Schalter, verbunden, und ein Kreis 31 zum Erzeugen eines Signals mit festem Tastverhältnis
wird an den Komparator 26 über einen Halbleiterschal- 40 weit offenen Drosselventils kürzer als die Zeitverzögeter
32 angeschaltet Die Steuerelektrode des Schalters rung 7"ist, wie in F i g. 4C gezeigt ist, wird die Regelung
28 ist mit dem (^-Ausgang eines RS-Flip-Flops 33 ver- " " - - -
bunden, und die Steuerelektrode des Schalters 32 ist mit dem (^-Ausgang des Flip-Flops verbunden. Der S-Eingang
des Flip-Flops ist mit dem Fühler 20 des Zustands des weit offenen Drosselventils über einen Inverter 34
verbunden, und der /?-Eingang ist mit dem Fühler 20 über einen Verzögerungskreis 35 verbunden, der aus
einem UND-Gate 36, einem Kondensator 37 und einem Widerstand 38 besteht.
Im stationären Zustand des Meierbetriebs ist das Ausgangssignal A des Fühlers 20 niedrig, wie F i g. 2a
zeigt. Das Ausgangssignal G des Flip-Flops 33 ist deshalb hoch und das Ausgangssignal F ist niedrig, so daß
55
der Schalter 28 geschlossen wird und der Schalter 32 geöffnet wird. Der Proportional- und Integrierkreis 24
wird somit mit dem Komparator 26 verbunden. Wenn Abgase mit einer geringen Sauerstoffkonzentration
durch den Sauerstoffühler 19 festgestellt werden, erzeugt in diesem Zustand der Proportional- und Integrierkreis
24 ein Ausgangssignal zum Korrigieren der Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses. Entsprechend
dem Ausgangssignal erzeugt der Ansteuerkreis 27 Ausgangsimpulse mit einem größeren Impulstastverhältnis,
wodurch die Öffnungszeiten der Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 ansteigen und als Ergebnis
steigt die Menge der durchströmenden Luft in dem von dem Vergaser 1 zugeführten Gemisch an, wo·
des fetten Luft-Brennstoff-Verhältnisses nicht wie bei der Anordnung nach der Erfindung ausgeführt, wie in
F i g. 4D gezeigt ist.
Obwohl bei der dargestellten Ausführungsform ein Drosselventilfühler zum Feststellen des Zustands der
weit offenen Drossel vorgesehen ist, können auch andere Vorrichtungen, wie ein Unterdruckfühler zum Bestimmen
des Unterdrucks in dem Ansaugkanal des Motors oder ein durch das Gaspedal betätigter Schalter
vorgesehen werden.
Gemäß der Erfindung wird das Tastverhältnis der Impulse für den Antrieb der Elektromagnetventile festgelegt,
nachdem der Zustand des weit offenen Drosselventils eine vorbestimmte Zeit andauert. Somit kann eine
Verringerung der Reinigungswirkung in der kurzen Anfangsperiode des Zustands des weit offenen Drosselventils
verhindert werden.
Claims (2)
1. Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses
eines Vergasers eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit einem Drosselventil
in dem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal, mit einer ersten Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen
der Konzentration eines Bestandteils der durch den Abgaskanal strömenden Abgase, mit ei
nem Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des durch eine
Luft-Srennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführten
Luft-Brennstoff-Gemisches, mit einer elektronischen Regelschaltung mit einem Komparator
zum Vergleichen eines Ausgangssignals der ersten Bestimmungseinrichtung mit einem Bezugswert, mit
einem Integrierkreis, mit einem Ansteuerkreis zum Ansteuern des Elektromagnetventils in Abhängigkeit
von einem Ausgangssignal des Integrierkreises zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf
einen Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses,
mit einer zweiten Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Zustands des
Betriebs des Verbrennungsmotors und zum Erzeugen eines Bestimmungssignals während des weit offenen
Zustands des Drosselventils, mit einem Kreis zum Erzeugen eines festen Signals für den Ansteuerkreis
und mit einer Schalteinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie durch das Bestimmungssignal der
zweiten Bestimmungseinrichtung betätigt wird, um das Ausgangssignal des Ir/.egrierkreises unwirksam
zu machen und um das feste Signal dem Ansteuerkreis zuzuführen, gekennzeichnet durch einen
Verzögerungskreis (35) zum Verzögern der Betätigung der Schalteinrichtung (28,32) durch das Bertimmungssignal
um eine vorbestimmte Verzögerungszeit (Td), wodurch das Elektromagnetventil
(14, 15) nach dem Bestimmen des weit offenen Zustandes des Drosselventils (9) erst nach Ablauf der
Verzögerungszeit (Td) mit einem durch das feste Signal vorbestimmten Tastverhältnis betätigt wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Verzögerungskreises
(35) mit einem Eingang (R) eines RS-Flip-Flops (33)
verbunden ist, der die Schalteinrichtung (28,32) betätigt.
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