DE3123260A1

DE3123260A1 - Regeleinrichtung fuer die regelung des kraftstoff/luft-verhaeltnisses fuer eine verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE3123260A1
Application number: DE19813123260
Authority: DE
Inventors: William G. 48105 Ann Arbor Mich. Rado
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1980-06-17
Filing date: 1981-06-12
Publication date: 1982-04-08
Also published as: GB2077962A; CA1174334A; JPS5735140A; GB2077962B; DE3123260C2

Description

Regeleinrichtung für die Regelung des Kraftstoff/Luftverhältnisses für

eine Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für die Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei im Abgassystem der Verbrennungskraftmaschine ein Abgassensor angeordnet ist, der während festgelegter Zeiten Messungen vornimmt sowie ein Verfahren zur Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für Verbrennungskraftmaschinen.

Es ist bekannt, die Zufuhr von Kraftstoff für eine Verbrennungskraftmaschine so zu regeln, daß sie in einem gewollten, meist stöchiometrischen Bereich verbleibt. Bei den bekannten Einrichtungen wird jedoch eine Zumesseinrichtung von einem Abgas sensor, der den Sauerstoffgehalt in den Abgasen mißt,so gesteuert, daß eine andauernde Verstellung stattfindet. Das bedeutet, daß bei einer Messung "fett" die Verstellung in Richtung "mager" vorgenommen wird und umgekehrt. Dabei weist der Gemischsensor eine Einrichtung auf, die zwei unterschiedliche Signale liefert, nämlich die Signale "fett" und "mager". Das wirkliche Luft / Kraftstoff-Verhältnis schwankt

Sitz der Gesellschaft Köln Registergericht Köln, HRB 84 Vorsitzender des Aufsichtsrates: Robert A. Lutz

Vorstand: Daniel Goeudevert. Vorsitzender Albert Caspers Hermann Dederichs Waldemar Ebers Hans Wilhelm GSb Paul A. Guckel Wilhelm Inden

Alfred Langer Hsns-Joachlm Lehmann Dieter Ullaperger

Ford / US-1157 / 10. Juni 1981 j

daher innerhalb eines gewissen Intervalls, es ist entweder zu fett (

oder zu mager; die Schwankung erfolgt dabei um den eigentlichen f

Sollwert. Abhängig von den Daten der Verbrennungskraftmaschine I und des Regelungssystems liegt dabei eine Motor-Reaktionszeit vor,

die mit f bezeichnet wird. Diese Zeit kann definiert werden als I

die Zeit, die der Regelkreis benötigt, um eine von der Verstellvor- |

richtung vorgenommene Änderung des Kraftstoff/ Luft-Verhältnisses ί

vom Abgassensor bemerken zu lassen. Je kleiner die Motor-Reaktions- !

zeit ist, um so kleiner werden auch die Amplituden sein, um die die j

wirklichen Werte vom Sollwert abweichen. Ideal i st ein Systern,bei |

dem X gleich Null ist. j

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung der
oben bezeichneten Art zu schaffen, die besser als bekannte Einrichtungen den Erfordernissen Rechnung trägt und bei der in besserer
Weise der vorgegebene Sollwert eingehalten wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Hauptanspruch gekennzeichneten Merkmale erreicht; zweckmäßige Ausgestaltungen
der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 '.-"

bis 4. Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Anspruch 5 charakterisiert; zweckmäßige Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben

sich aus den Ansprüchen 6 und 7.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der Figuren verdeutlicht;

es zeigen: ;^:

Fig. 1 a eine grafische Darstellung der Ausgangs spannung eines
Gemischsensors, gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 1 b eine grafische Darstellung der Spannung für die Verstell-

/^:H). Juni 1981

vorrichtung zur Veränderung des Kraftstoff / Luft- Gemisches, über der Zeit aufgetragen, gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 a eine grafische Darstellung der Ausgangs spannung des Abgassensors, über der Zeit aufgetragen;

Fig. 2 b eine grafische Darstellung der Gemischverstellspannung über der Zeit aufgetragen;

Fig. 3 eine schematische Blockdarstellung des Regelsystems gemäß

der Erfindung;
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Fig. 4 eine schematische Darstellung der Einrichtungen gemäß der Erfindung.

Gemäß der Erfindung mißt der Abgassensor die entsprechenden Werte im Abgas, die dann statistisch ausgewertet werden; entsprechend erfolgt gemäß dem Ergebnis der Auswertung eine Verstellung der Kraftstoffzufuhr. Diese Art der Steuerung ist absolut unabhängig von der Motor-Reaktionszeit. Wie insbesondere in den Fig. 2 a und 2 b dargestellt ist, findet durch den Gemischsensor alle 30 Milli-Sekunden eine Messung statt mit dem Ergebnis, daß festgestellt wird, ob das Gemisch "fett" oder "mager" ist. Dann wird nach der Vornahme von zehn Messungen, was 0, 3 Sekunden erfordert, eine Entscheidung darüber getroffen, ob eine Verstellung vorgenommen wird. Wenn zwei oder weniger der zehn Messungen anzeigen, daß das Gemisch "fett" ist, so erfolgt eine Verstellung der Kraftstoffzufuhr um eine Stufe in Richtung "fett". Wenn zwei oder weniger der zehn Messungen anzeigen, daß das Gemisch "mager" ist, so verstellt die Verstellvorrichtung entsprechend in Richtung "mager", um eine Stufe.

■ή , A* γι* f ti

ρ β * λ P ·

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Wenn die Einrichtung anzeigt, daß zwischen drei und sieben der ['

zehn Messungen "mager" bzw "fett" sind, so findet keine Verstellung \

statt. Die Einrichtung besitzt somit drei Reaktionsmöglichkeiten, J-

wodurch sichergestellt ist, da/3 optimale, d.h. stöchiometrische j

Werte erreicht werden. [

Falls ein nicht-stöchiometrisches Verhältnis von Kraftstoff zu Luft gewünscht wird, so kann die Einrichtung zur Veränderung in den Bereich "fett" bzw "mager" asymmetrisch eingestellt werden. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Einrichtung so eingestellt wird', daß,wenn zwei oder weniger der zehn Messungen anzeigen, daß das Gemisch "fett" ist, dann die Kontrollein-

richtung eine Verstellung in Richtung "fett", wie vorher auch, vornimmt. Im Gegensatz zur bisherigen Darstellung kann die Einrichtung jedoch so eingestellt werden, daß für eine Verstellung in die Richtung "mager" vier der zehn Messungen benötigt werden, die imager" anzeigen müssen, bevor die Verstellung vorgenommen wird.

Es ist hier daraufhinzuweisen, daß die Frequenz der Anzeigen in der Fig. 2 a sehr viel höher ist als in der Anzeige gemäß Fig. 1 a. Dadurch paßt sich der Regelungsvorgang wesentlich enger den veränderten Betriebsbedingungen des Motors an, was insbesondere von Vorteil ist bei Betrieb des Motors mit einem Katalysator.

In der Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, den Ablauf gemäß der Erfindung darstellend, gezeigt. Im Block 31 erfolgt die Messung des Sauerstoffgehaltes der Abgase durch den Abgassensor. Bei einem Ausführung sbeispiel kann dabei eine Messung alle 30 Millisekunden erfolgen. Selbstverständlich kann die Frequenz der Messung verändert werden abhängig von der gewünschten Ausführungsform.

Im Block 32 wird dann die Messung, die der Abgassensor vornimmt,

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S - s-

den bisherigen Messungen hinzugefügt. Im Block 33 wird eine Entscheidung darüber herbeigeführt, ob genügend Messungen erfolgt sind, um eine Entscheidung zu treffen. Gemäß einem Ausführungsbeispielⁱkann dabei die Zahl der Messungen, die notwendig ist, um eine Entscheidung zu treffen, auf zehn festgesetzt werden. Sind beispielsweise zehn Messungen vorgesehen gewesen, jedoch noch nicht zehn Messungen vorgenommen worden, so ist im Block 34 dargestellt, daß die Anlage wartet, bis die benötigte Anzahl von Messungen vorgenommen ist. Sind jedoch bereits zehn Messungen vorgenommen worden, so wird im Block 35 die Zahl der Messungen mit dem Ergebnis "fett" verglichen mit den Messungen mit dem Ergebnis "mager". Mit dem Block 36 wird eine Entscheidung darüber-gefällt, ob das Verhältnis der Messungen "fett" zu den Messungen "mager" es erforderlich macht, eine Verstellung vorzunehmen. Wenn keine Verstellung notwendig ist, so veranlaßt der Block 37 die Anlage zu warten, bis ein anderes Ergebnis sich einstellt.

Ist jedoch eine Verstellung notwendig, so wird diese Verstellung selbst im Block 38 entschieden. Ergibt die Anzeige "zu fett", was beispielsweise dann der Fall ist, wenn sieben von zehn Messungen anzeigen, daß ein fettes Gemisch vorliegt, so geht die Steuerung weiter an den Block 39. Im Block 39 erfolgt die Festlegung der Größe der Veränderung des Luft / Kraftstoff-Verhältnisses. Die Größe der Veränderung kann abhängig sein von einem Parameter der Verbrennungskraftmaschine. So beispielsweise von dem Parameter der Änderung des absoluten Druckes im Ansaugstutzen. Nach dieser Festlegung im Block 39 erfolgt die eigentliche Verstellung des Luft/Kraftstoff Verhältnisses im Block 41. Ergibt jedoch der Block 38, daß mehr als sieben von zehn Messungen das Ergebnis "mageres Gemisch" anzeigen, so wird im Block 40 die Größe der Veränderung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses vorgenommen. Auch diese Festlegung kann abhängig

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von einem Parameter der Verbrennungskraftmaschine, so beispielsweise dem absoluten Druck im Ansaugstutzen,sein. Nach Festlegung der Größe der Veränderung erfolgt dann die Verstellung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses in Richtung "fett" durch den Block

In der Fig. 4 ist mit 50 eine Verbrennungskraftmaschine bezeichnet, die eine Kraftstoffzumeßeinrichtung 51 besitzt. Ein Abgas sensor ist mit 52 bezeichnet. Ein Druckmesser im Ansaugkrümmer trägt die Bezeichnung 53. Ein Sensor für die Stellung der Drosselklappe ist mit 54 bezeichnet, wobei die eigentliche Steuereinrichtung zur Steuerung des Luft/Kraft stoff- Verhältnisses mit 55 bezeichnet ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt-, vielmehr können Veränderungen vorgenommen werden, sofern der Erfindungsgedanke nicht verlassen wird.

Leerseite

Claims

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α * ft

β α β ♦ m

Ford / US-1157 / 10. Juni 1981 Patentansprüche

Regeleinrichtung für die Regelung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei im Abgas system der Verbrennungskraftmaschine ein Abgas sensor angeordnet ist, der während festgelegter Zeiten Messungen vornimmt, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Es ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die die Zufuhr von Kraftstoff zur Verbrennungskraftmaschine (50) als Funktion des im Abgas gemessenen Sauerstoff gesteuert wird und die Veränderung in der Kraftstoffzufuhr zur Verbrennungskraftmaschine (50) begleitet wird durch eine Änderung des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses, wobei die Größe der Änderung abhängig von einem Parameter ist,

der den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (50) beschreibt;

b) Es ist eine Einrichtung vorgesehen, die, gesteuert von den gemessenen Abgaswerten, drei mögliche Entscheidungen

trifft, nämlich Erhöhung des Kraftstoffzuflusses zum Zwecke der Verfettung, Verringerung des Kraftstoffzuflusses zum Zwecke der Abmagerung und keine Veränderung des Krafts tof f zuflu s s e s.
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2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Zufuhr von Kraftstoff eine Einrichtung zur Zählung einer vorbestimmten Anzahl von Eingangssignalen zu den Steuereinrichtungen enthält, wodurch ein bestimmtes Luft/Kraftstoff-Verhältnis im Bezug auf das stöchiometrische Gemisch beschreibbar ist, verglichen zur gesamten Anzahl von Eingangs Signalen und daß die Einrichtung ein

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solches Eingangssignal erzeugt, daß die Zufuhr von Kraftsbff dem genannten Luft/Kraftstoff-Verhältnis entspricht. 5
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung der Größe der Änderung der Kraftstoff zumessung ein Sensor zur Meldung der Position der Drosselklappe des Vergasers der Verbrennungskraftmaschine sowie ein Sensor zur Meldung des absoluten Druckes im Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sind.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Messung von Sauerstoff im Abgassystem etwa alle 30 Millisekunden eine Messung vornimmt und daß die Steuereinrichtung für die K raft stoffzufuhr so ausgebildet ist, daß sie eine Verstellung in Richtung "fettes Gemisch" vornimmt, wenn zwei oder weniger von zehn Messungen die Aussage "fett" ergeben, eine Verstellung in Richtung "mageres Gemisch" vornimmt, wenn zwei oder weniger Messungen von zehn Messungen "mager" ergeben und daß sie eine Verstellung nicht vornimmt, wenn zwischen drei und sieben der Messungen von zehn Messungen die Feststellung "fett" bzw "mager" ergeben.
5. Verfahren zur Regelung des K raft stoff/Luft- Verhältnisses für eine Verbrennungskraftmaschine, gekennzeichnet durch die nachfolgend genannten Verfahrens schritte:

a) Messung der Sauerstoffmenge im Abgas der Verbrennungskraftmaschine;

b) Messung von Parametern, den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine charakterisierend;

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c) stufenweise Steuerung der Zufuhr von Kraftstoff zur Verbrennungskraftmaschine abhängig von zumindest einem Parameter, die Richtung der Änderung steuernd,

wobei bei der Messung der Sauer s to ff menge mit dem Ergebnis, daß ein vorgewählter Prozentsatz der Messungen oder weniger das Ergebnis "fett" ergeben, eine Verstellung in Richtung "fett" vorgenommen wird, während bei der Messung der Sauerstoffmenge mit dem Ergebnis ,

daß ein vorgewählter Prozentsatz der Messungen oder weniger das Ergebnis "mager" ergeben, eine Verstellung in Richtung "mager" vorgenommen wird und wobei bei einem vorgewählten, dazwischenliegenden Prozentsatz der Messungen keine Verstellung vorgenommen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche vorgewählte Prozentsätze für die Messungen "fett" bzw "mager" verwendet werden und daß die Größe der Verstellung der Kraftstoffzufuhr abhängig gemacht wird von der Motor temperatur.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Messungen des Sauerstoffgehaltes im Abgas in der Zeiteinheit veränderlich gehalten wird.