DE3126734A1

DE3126734A1 - Anordnung zum regeln des luftbrennstoffverhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3126734A1
Application number: DE19813126734
Authority: DE
Inventors: Masaharu Musashino Tokyo Kubota; Toshiro Koganei Tokyo Kurihara
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1981-07-07
Publication date: 1982-03-11
Also published as: JPS5724434A; US4398517A; FR2487008A1; FR2487008B1; GB2083251A

Description

Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors

Priorität: 16. Juli 1980 Japan 55-97361

* Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Emissionsregelsystem mit einem katalytischen Dreiwegkonverter zum Regeln einer Luftbrennstoffverhältnis-Korrigiereinrichtung in Übereinstimmung mit Zuständen des Hotorbetriebs durch Bestimmen der Kühlwassertemperatur und der Motorlast.

Eine solche Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoff-Verhältnisses führt in bekannter Weise eine Rückkopplungsregelung durch Bestimmen des Luftbrennstöffverhältnisses aus der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen durch einen C>2-i^lühler aus. Das bestimmte Luftbrennstoffverhältnis wird durch einen Beurteilungskreis beurteilt, ob es mager oder fett im Vergleich zu dem stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis ist, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Das Ausgangssignal wird an ein Elektromagnetventil über eine Treiberstufe gesandt,um das Ventil zum Zuführen einer bestimmten Luftmenge an einen Vergasser und zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses des Luftbrennstoffgemisches auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis zu betätigen. Die Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses einer solchen Ausbildung arbeitet einwandfrei, wenn der Motor bei einer bestimmten Temperatur arbeitet. Im kalten Betriebszustand des Motors ist es jedoch schwierig, das Luftbrennst off verhältnis in Abhängigkeit von dem Motorbetrieb zu regeln. Bei einem Motor mit automatischer Starterklappenvorrichtung ist die Anordnung zum Regeln des LuftbrennstoffVerhältnisses so ausgebildet, daß die Anordnung bei kaltem Motor unwirksam gemacht wird,

während das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches durch das Arbeiten der automatischen Starterklappenvorrichtung geregelt wird. Die automatische Starterklappenvorrichtung tendiert jedoch dazu, das Starterklappenventil vor einer bestimmten Zeit oder mehr als einen für das Aufwärmen des Motors geeigneten Grad zu öffnen. Aufgrund dieser Schwierigkeiten wird bei bekannten Anordnungen zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses das Luftbrennstoffverhältnis immer auf das stöchiometrische Luftbrennstoff verhältnis geregelt, auch wenn sich der Motor im kalten Betriebszustand befindet. Obwohl der Motor während des kalten Betriebszustands bei einer konstanten Drehzahl mit leichter Last ein Ausgangsdrehmoment er zeugt, das ausreichend ist, um eine stetige Antriebsfähigkeit zu erhalten, tritt während des Betriebs mit halb offener oder ganz offener Drossel ein stotternder Betrieb des Motors auf, so daß die Ausgangsleistung des Motors abfällt.

Dies ist darauf zurückzuführen, daß trotz der Bedingung daß der Motor ein fettes Luftbrennstoffverhältnis im kalten Zustand erfordert, ein Gemisch mit einem Luftbrennstoffverhältnis,das magerer als die Motoranforderung ist, dem Motor durch die Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses zugeführt wird und daß des weiteren'das Luftbrennstoffverhältnis zur mageren Seite geändert wird, wenn das automatische Starterklappenventil in die offene Stellung durch den Strömungswiderstand der Luft, die während der Beschleunigung angesaugt wird, bewegt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Regeln des LuftbrennstoffVerhältnisses zu schaffen, die eine Einrichtung zum wahlweisen Anhalten des Luftbrennstoff-Korrigiervorgangs enthält, wenn ein Temperaturfühler für die Motorkühlwassertemperatur den Betrieb des kalten Motors feststellt und ein

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Negativdruckfühler für den Druck in dem Ansaugkanal des Motors einen Schwerlastzustand des Motors feststellt.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Haupte anspruchs. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Pig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausbildung einer Anordnung zum Hegeln des Luftbrennstoffverhältnisses nach der Erfindung,

Pig. 2 ein Blockschaltbild einer bei der Anordnung verwendeten Regelschaltung, Pig. 3 ein Querschnitt eines Negativdruckfühlers, Pig. 4 ein Querschnitt eines Temperaturfühlers, Pig. 5 eine Kennlinie des Negativdruckfühlers und Pig. 6 eine Kennlinie des Temperaturfühlers.

Gemäß Pig. 1 ist ein Vergaser 1 stromaufwärts mit einem Motor 2 verbunden und ein Luftkorrigierkänal 8 steht mit einer Luftöffnung 7 in Verbindung, die in einem Hauptbrennstoffkanal 6 angeordnet ist, der mit einer Schwimmerkammer 3 slit einer Düse 5 eines Venturirohrs 4 in Verbindung steht. Ein weiterer Luftkorrigierkänal 13 steht mit einer weiteren Luftöffnung 12 in Verbindung, die in einem Leerlaufbrennstoffkanal 11 angeordnet ist, der zu einer Leerlauföffnung führt, die von dem Hauptbrennstoff kanal 6 divergiert und sich nahe einem Drosselventil 9 öffnet. Die Luftkorrigierkanäle 8 und 13 sind jeweils mit Auf-Zu-Elektromagnetventilen 14 und 15 versehen, deren Eingangsseiten mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 in Verbindung stehen. Ein katalytischer Dreiwegkon- " verter 18 zur Abgasreinigung ist in einer Abgasleitung 17 vorgesehen und ein 0₂-Pühler 19 ist stromaufwärts des katalytischen Dreiwegventils 18 angeordnet, um

die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen, die das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches darstellt, zu bestimmen. Ein üfegat ivdruckf üh.1.er 21 ist des weiteren in dem Ansaugkanal des Vergasers 1 vorgesehen und ein Kühlwassertemperaturfühler 22 ist an einer Kühlwasserumhüllung angeordnet. Die Ausgangssignale des C^-Fühl er s 10, des He gat ivdruckfühlers 21 und des Wassertemperaturfühlers 22 werden zu einer Regelschaltung 20 gesandt, deren Regelausgangssignale wiederum zu den Elektromagnetventilen 14 und 15 gesandt werden.

Bei einer solchen Ausbildung legt aufgrund des Empfangs eines Signals des 02-Fühlers 19 die Regelschaltung 20 ihre Ausgangsimpulse an die Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15, so daß die Ventile mit dem Tastverhältnis der angelegten Impulse betätigt werden. Auf diese Weise wird die Menge der dem Vergaser zugeführten Luft geregelt und dadurch das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches auf fett oder mager eingestellt.

Fig. 2 zeigt eine Ausbildung der Regelschaltung 20, bei der die Ausgangssignale des Op-Fühlers 19 zu einem Komparator 25 gesandt werden, um diese mit einem Bezugseinstellwert von einem Bezugseinstellwerterzeugungskreis 24 zu vergleichen. Die Ausgangssignale des Komparators 25 werden zu einem Integrierkreis 25 gesandt, dessen integriertes Ausgangssignal an einen Komparator 50 angelegt wird. An den Komparator 50 wird ein Dreieckimpulszug von einem Dreieckimpulsgenerator 51 angelegt. Der Ausgang des Komparators 50 ist mit einem Treiberkreis 27 für die Elektromagnetventile 14 und 15 über einen Schaltkreis 26 verbunden. Die Ausgangssignale des Uegativdruckfühlers 21 und des Kühlwassertemperaturfühlers 22 werden zu einem TJND-Gate 28 gesandt, dessen Ausgangssignale wiederum zu einem Inverter 29 gesandt werden, um den Schaltkreis 26 zu öffnen oder zu schließen.

Gemäß Fig. 3, welche den Negativdruckfahler 21 zeigt, ist ein hohler zylindrischer Körper 30 dicht durch eine Membran 31 in einen Druckraum 32, der mit dem Ansaugkanal des Vergasers 1 in Verbindung steht, und einen Schaltraum 33 geteilt, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Eine Schraubenfeder 34-ist in den Druckraum 32 eingesetzt, um die Membran über ein Betätigungsglied 35 vorzuspannen. In dem Schaltraum 33 ist ein Mikroschalter 36 angeordnet, der durch die Membran 31 betätigt wird. Pig. 5 zeigt die Kennlinie des Ausgangssignals des Negativdruckfühlers 21, aus der sich ergibt,daß bei niedrigem Negativdruck (wenn das Beschleunigungspedal niedergedrückt ist) die Differenz zwischen den Drücken in dem Druckraum 32 und dem Schaltraum gering ist, so daß die Membran 31 durch die Schraubenfeder 34 durchgebogen wird, um den Mikroschalter 36 einzuschalten, und daß bei hohem Negativdruck (wenn das Beschleunigungspedal losgelassen wird) wegen der großen Druckdifferenz die Membran 31 die Schraubenfeder 34· zusammenpreßt, um den Mikroschalter 36 auszuschalten.

Gemäß Pig. 4-, die den Kühlwassertemperaturfühler 22 zeigt, ist ein hohler zylindrischer Körper 37 dicht durch einen Kolben 38 in einen Wachsraum 39₅ der mit Wachs gefüllt ist, und in einen Federraum 40 aufgeteilt. Eine mit dem Kolben 38 in Eingriff stehende Federaufnahme 4-1 ist in den Federraum 40 eingesetzt. Die Schraubenfeder 4-2 ist zwischen der Feder aufnahme und einem Betätigungsglied 4-3 vorgesehen, das durch eine Feder 44· gehalten ist.Am Ende des zylindrischen

Körpers 37 ist ein Paar Anschlüsse 4-5 und 46 befestigt. Ein nachgiebig bewegbarer Kontakt 48 ist an dem Anschluß 4-5 befestigt und ein fester Kontakt 4-7 ist an dem Anschluß 46 befestigt. Der Kontakt 46 ist auch mit dem Betätigungsglied 4-3 in Eingriff."

. Pig. 6 zeigt die Kennlinie der Ausgangssignale des Temperaturfühlers 22, aus der sich ergibt, daß bei niedriger Kühlwassertemperatur Wachs kondensiert, so daß der Kolben 38 und das Betätigungsglied 43 nach links durch die Feder 44 bewegt werden, um dadurch den Kontakt 48 mit dem Kontakt 47 in Eingriff zu bringen, wodurch der Schalter geschlossen wird. Wenn die Temperatur hoch ist, wird Wachs in dem Wachsraum 39 expandiert und stößt den Kolben 38 und die Pederaufnähme 41 nach rechts, so daß. das Betätigungsglied 43 durch die Schraubenfeder 42 gegen die Eeder 44 gedruckt wird, um den Kontakt zu verschieben. Damit wird der Schalter geöffnet.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung wird nachfolgend beschrieben. Wenn die Temperatur des Kühlwassers höher als ein voreingestellter Wert ist, bleibt der Temperaturfühler 22 ausgeschaltet und sendet das Ausgangssignal mit dem entsprechenden niedrigen Pegel zu dem UND-Gate 28. Das Ausgangssignal des UUD-Gate 28 wird deshalb auf einem niedrigen Pegel unabhängig von dem Pegel des Eingangssignals von dem Hegativdruckfühler 21 gehalten. Dieses Ausgangssignal mit niedrigem Pegel des MD-Gate 48 wird durch den Inverter 29 in einen hohen Pegel umgesetzt, so daß der Schaltkreis 26 geschlossen wird. Der Komparator wird folglich mit dem Treiberkreis 27 verbunden, was bedeutet, daß ein LuftbrennstoffVerhältnisregelkreis mit geschlossener Schleife hergestellt wird. Mit anderen Worten wird ein Signal, das die durch den C^-Fühler 19 bestimmte Sauerstoffkonzentration in den Abgasen darstellt, mit dem Bezugseinstellwert durch den Komparator 23 verglichen, und es wird beurteilt,ob das Verhältnis des dem Motor zugeführten Luftbrennstoffgemisches mager oder fett ist. Das Ausgangssignal des Komparators 23 wird durch den Integrierkreis 25 integriert, um das Korrigier signal zu dem Komparator ζ>0 zu senden, in dem das Korrigier signal mit

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Dreieckwellenimpulsen von dem Dreieckwellenimpuls'-generator 51 verglichen und in Rechteckwellenimpulse umgesetzt wird. Die Rechteckwellenimpulse haben ein Tastverhältnis entsprechend dem Ausgangssignal des Integrierkreises 25· Die Eechteckwellenimpülse werden zu den Elektromagnetventilen 14 und 15 über den Treiberkreis 27 gesandt, um die Ventile zum Zuführen der Korrektorluft zu dem Vergaser zu öffnen und zu schließen. Das Luftbrennstoffverhältnis des durch den Vergaser 1 zugeführten Gemisches wird somit auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis geregelt.

Wenn die Temperatur des Motorkühlwassers 6 niedriger als der voreingestellte Wert ist, ist der Temperaturfühler 22 eingeschaltet, wie oben im Zusammenhang mit 3?ig.6 beschrieben worden ist, und sendet ein Signal mit hohem Pegel zu dem ÜUD-Gate 28. Das Ausgangssignal des OHD-Gate 28 wird folglich in Abhängigkeit des Pegels des Eingangssignals von dem Negativdruckfühler geändert. Wenn das Ausgangssignal des ÜTegativdruckfühlers 21 ein Signal mit niedrigem Pegel ist, erzeugt das UND-Gate 28 ein Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, was bewirkt, daß der Schaltkreis 26 geschlossen wird. Die Korrektur der Luft wird somit durch die Regelung mit geschlossener Schleife ausgeführt. Wenn das Beschleunigungspedal zum Beschleunigen niedergedrückt wird, wird jedoch der negative Druck in dem Ansaugkanal des Vergasers 1 verringert, so daß die Schraubenfeder 34 den Betätigungsteil 35 gegen den Mikroschalter 36 drückt, um diesen einzuschalten. Da somit an das UHD-Gate 28 ein Eingangssignal mit hohem Pegel angelegt wird, bewirken das Ausgangssignal mit hohem Pegel des UND-Gate 28 und somit das Ausgangssignal mit niedrigem Pegel des Inverters 29, daß der Schaltkreis 26 geöffnet wird. Das Korrigiersignal von dem Integrierkreis 25 wird folglich nicht an den Treiberkreis 27 angelegt und demgemäß arbeiten die

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Elektromagnetventile 14 und 15 nicht und bleiben deshalb geschlossen. Da die Luft zum Korrigieren dem Vergaser nicht zugeführt wird,, wird das Luftbrennstoff verhältnis des von dem Vergaser 1 zu dem Motor 2 geführten Gemisches fetter.

Als Ergebnis wird der Motor mit einem fetten Luftbrennstoff gemisch mit einem vorbestimmten Luftbrennst off verhältnis, das durch den Vergaser eingestellt ist, angetrieben, und zwar in Abhängigkeit von den Betriebszuständen, wie der Beschleunigung und dem Anstieg der Motorlast. Folglich ist eine stabile Antriebsfähigkeit entsprechend dem Beschleunigungsvorgang ohne zeitweiligen Abfall der Motorleistung zu erwarten.

Gemäß der Erfindung wird im kalten Betriebszustand und im Beschleunigungszustand des Motors die Regelung der Korrektur des Luftbrennstoffverhältnisses angehalten, um damit ein fettes Luftbrennstoffgemisch zuzuführen. Ein zeitweiliger Abfall der Motorleistung und ein stotternder Betrieb können somit verhindert werden. Damit kann die Antriebsfähigkeit des Motors verbessert werden.

Claims

I¹UJi Jukogyo Kabushiki Kaisha

7-2 ITisMshinjuku 1-chome Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Patentansprüche

1J" Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit einem "Vergaser, mit einem Elektromagnetventil zum Korrigieren des Irtiftbrennstoffverhältnisses des dem Vergaser zugeführten Luftbrennst off gemisches, mit einem Og-Fühler zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration der Abgase, mit einem Temperaturfühler zum Bestimmen der Motortemperatur, mit einem Beschleunigungsfühler entsprechend dem negativen Druck in dem Ansaugkanal des Motors und mit einer Kegelsehaltung mit geschlossener Schleife, die auf die Ausgangssignale aller ffühler anspricht, um ein Regelausgangssignal zum Antreiben des Elektromagnetventils zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses zu erzeugen,
gekennzeichnet durch

einen in der Regelschaltung vorgesehenen Schaltkreis, um die Regelschaltung nichtansprechend auf die Ausgangssignale des 0₂-i^lühlers zu machen, und

eine Gate-Einrichtung, die auf die Ausgangssignale des Temperaturfühlers und des Beschleunigungsfühlers zum Betätigen des Schaltkreises anspricht,

wobei die Gate-Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie den Schaltkreis in der Weise betätigt, daß eine Regelung der Korrektur des Luftbrennstoffverhältnisses mit der Regelschaltung mit geschlossener Schleife ausgeführt wird, wenn die Motortemperatur höher als eine vorbestimmte Temperatur ist, und angehalten wird, wenn die Motortemperatur niedriger als die vorbestimmte Temperatur ist

und der Beschleunigungsbestimmungsfühler betätigt ist, wodurch das Luftbrennstoffverhältnis fett wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gate-Einrichtung ein UHD-Gate enthält, das mit dem Temperaturfühler und dem Beschleunigungsfühler verbunden ist·.
5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungsfühler ein Hegativdruckfühler ist, der den negativen Druck in dem Ansaugkanal bestimmt.
4. Anspruch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektromagnetventil ein Auf-Zu-Elektromagnet ventil zum Korrigieren der Menge der in den Vergaser eingeführten Luft ist.