DE3128193A1

DE3128193A1 - Steuersystem fuer das kraftstoff-luft-verhaeltnis eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3128193A1
Application number: DE19813128193
Authority: DE
Inventors: Ichiro Adachi Tokyo Kudo; Hideo Musashino Tokyo Yabuhara
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1980-07-16
Filing date: 1981-07-16
Publication date: 1982-03-04
Also published as: JPS5724439A; JPS6339783B2; FR2487006A1; DE3128193C2; GB2083661B; FR2487006B1; US4408584A; GB2083661A

Description

REINLÄNDERrSc

PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS 3128193

MÜNCHEN

5/51

16. Juli 1981

Fuji Jukogyo Kabushiki Kaiska 7-2 Nishishinjuku 1-ch.ome, Shinjuku-ku Tokio, Japan

Steuersystem für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis eines Verbrennungsmotors

Priorität: 16. Juli 1980 - Japan - Nr. 55-97358

-i-v.

Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für das Kraftstoff-Luft verhältnis eines Verbrennungsmotors zur Emissionskontrolle unter Verwendung eines katalytischen Dreiwege-Konverters und betrifft insbesondere ein Steuersystem, mit dem das Kraftstoff-Luftverhältnis auf das stöchiometrische Verhältnis einsteuerbar ist, um den Dreiwege-Katalysator wirksam zu betreiben.

Das Steuersystem weist ein Rückkopplungs-Steuersystem auf, in welchem ein O^-Meßfühler am Abgasrohr des Verbrennungsmotors vorgesehen ist. Der Op-Meßfühler nimmt den Sauerstoffgehalt der Abgase wahr und erzeugt einen elektrischen Ausgang in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt, der das Kraftstoff-Luftverhältnis des Kraftstoff-Luftgemisches wiedergibt, welches dem Zylinder des Motors vom Vergaser des Motors zugeführt wird. Eine elektronische Steuerschaltung beurteilt, ob der Ausgang des O₂-Meßfühlers höher oder niedriger ist als ein dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis entsprechender Standardwert und erzeugt ein Ausgangssignal. Dies Ausgangssignal wird mittels einer Impulsgenerator- und Antriebsschaltung in eine Antriebsimpulsreihe umgewandelt, die an eine Betätigungseinrichtung für den Vergaser angelegt wird. So wird das Kraftstoff -Luftverhältnis auf das stöchiometrische Kraftstoff-Luftverhältnis eingestellt.

Falls der Og-Meßfühler den Sauerstoffgehalt nicht wahrnimmt oder die Rückkopplungs-Steuerschaltung nicht funktioniert, weicht das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemisches vom stöchiometrischen Verhältnis zur fetten oder mageren Seite ab. Um ein solches falsches Kraftstoff-Luftverhältnis zu vermeiden, ist eine bekannte Steuerschaltung so ausgelegt, daß bei einem Anhalten des außerordentlich fetten oder mageren Kraftstoff-Luftverhältnisses während einer vorherbestimmten Zeitspanne der Rückkopplungsbetrieb der Schaltung unterbunden und ein konstantes Ausgangssignal erzeugt wird, welches ein mittleres Kraftstoff-Luftverhaitnis liefert.

Ein solcher Steuerbetrieb erfolgt jedoch auch wenn aufgrund einer Fehlfunktion des Vergasers oder beim Fahren eines Motorfahrzeugs in großer Höhe ein fettes oder mageres Kraftstoff-Luft verhältnis auftritt. Wenn unter diesen Bedingungen die Steuerschaltung das Signal für das mittlere Kraftstoff-Luftverhältnis erzeugt, weicht das tatsächliche Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemisches zur außerordentlich fetten oder außerordentlich magerer. Seite ab, und das führt zur Fehlfunktion oder zum Anhalten des Motors.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile des herkömmlichen Steuersystems zu verringern.

Gemäß der Erfindung wird ein Steuersystem für das Kraftstoff-Luft verhältnis eines Verbrennungsmotors geschaffen, der einen Ansaugkanal, einen Abgaskanal, eine Meßfühlereinrichtung zum Wahrnehmen der Konzentration eines Bestandteiles der durch den Abgaskanal strömenden /bgase, ein elektromagnetisches Ventil zur Korrektur des Krafi stoff-Luftverhältnisses des von einer Zufuhreinrichtung gelieferten Kraftstoff-Luftgemisches, sowie eine Rückkopplungs-Steiereinrichtung hat,mit einer Beü'rteilungsschaltung, die ein Ausfangssignal der Detektoreinrichtung beurteilt, und einer Antiiebssohaltung, die einen Antriebsausgang zum Antrieb des elektromagnetischen Ventils in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung erzeugt, um das Kraftstoff-Luftverhältnis auf einen dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luftverhältnis angenäherten Wert zu steuern. Dies Steuersystem zeichnet rieh aus durch eine Detektorschaltung, die eine Abweichung des Ausgangssignals der Detektoreinrichtung zur fetten oder mageren Seite in Abhängigkeit vom Ausgangssignal wahrnimmt, eine Gatterschaltung, die auf die von der Detektorschaltung wahrgenommenen Signale anspricht und Gattersteuersignale erzeugt, Schalterstromkreise, die auf die Gattersteuersignale ani^prechen, und eine Spannungsquelle, die eine feste Spannung liefert, wobei die Gatterschaltung und die Schalterstromkreise so ausgelegt sind, daß bei Wahrnehmung

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eines extremen Kraftstoff-Luftverhältnisses durch die Detektorschaltung der Ausgang der Detektoreinrichtung mittels der Schalterstromkreise an die Beurteilungsschaltung angelegt wird, um die Rückkopplungssteuerung durchzuführen, und daß bei Wahrnehmung eines mittleren Kraftstoff-Luftverhältnisses die Schalterstromkreise unabhängig vom Niveau des festgestellten Kraftstoff-Luftverhältnisses auch eine Verbindung zwischen der Detektoreinrichtung und der Beurteilungssehaltung herstellen.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausf.ührungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Schema eines Steuersystems für das Kraftstoff-Luftverhältnis;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Steuerschaltung;

Fig. 3 eine graphische Darstellung einer Ausgangswellenform eines 0₂-Meßfühlers;

Fig. h eine graphische Darstellung der mit der herkömmlichen Steuerschaltung gelieferten Menge Korrekturluft;

Fig. 5 ein Schaltbild einer Verzögerungsschaltung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;

Fig. 7 eine graphische Darstellung der mittels der Steuerschaltung gemäß der Erfindung gelieferten Menge Korrekturluft;

Fig. 8 eine Wertetabelle für die Steuerschaltung gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Vergaser 1 zum Anschluß an einen Verbrennungsmotor 2 gezeigt. Der Vergaser weist eine Schwimmerkammer 3» eine Venturistelle bzw. einen Lufttrichter k, eine mit der Schwimmerkammer 3 über einen Hauptbrennstoffkanal 6 in Verbindung stehende Düse 5 sowie eine in der Nähe einer Drosselklappe 9 mündende Öffnung 10 für langsame Strömung auf, die mit der Schwimmerkammer 3 durch einen Brennstoffkanal 11 für lang-

same Strömung in Verbindung steht. Parallel zu einer Hauptentlüftungsleitung 7 bzw. einer Entlüftungsleitung 12 für langsame Strömung sind Luftkorrekturkanäle 8 bzw. 13 vorgesehen. Diesen Luftkorrekturkanälen 8 und 13 sind elektromagnetische Ventile 14 bzw. 15 der Ein-Ausschaltbauart zugeordnet. Die Einlaßöffnung jedes der elektromagnetischen Einbzw. Ausschaltventile steht über einen Luftfilter 16 mit der Atmosphäre in Verbindung. An einem Abgasrohr 17 ist stromaufwärts eines katalytisehen Dreiwege-Konverters 18 ein Og-Meßfühler vorgesehen, der den Sauerstoffgehalt der Abgase wahrnimmt. Der Op-Meßfühler 19 ist an eine elektronische Steuerschaltung 20 zur Betätigung der elektromagnetischen Ein- bzw. Ausschaltventile l4 und 15 angeschlossen, um das Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemisches auf einen dem stöchiometrisehen Kraftstoff-Luftverhältnis angenäherten Wert zu steuern.

In Fig. 2 ist eine herkömmliche Steuerschaltung 20 gezeigt, bei der der Ausgang des Oo-Meßfühlers 19 an eine Maximalwert-Hai te schaltung 21 und eine Minimalwert-Halteschaltung 22 sowie an einen Schalterstromkreis 23 angeschlossen ist. Die Ausgänge der Maximalwert- und Minimalwert-Haiteschaltung 21 bzw. 22 liegen an einer Vergleichsschaltung 2h an, deren Ausgang mit einem Inverter 26 und über eine Verzögerungsschaltung 25 mit einem Gatter des Schalterstromkreises 23 verbunden ist. Der Ausgang des Inverters 26 ist mit einem Gatter eines Schalterstromkreises 27 verbunden. Die Ausgänge der Schalterstromkreise 23 und 27 liegen an einer Beurteilungs- und Antriebsschaltung 28 an, die eine Integrationsschaltung einschließt, um einen Steuerausgang zu erzeugen, der zum Steuern des Kraftstoff-Luftverhältnisses an die elektromagnetischen Ein- bzw. Ausschal tventile lh und 15 angelegt wird.

Pig. 3 zeigt ein Beispiel einer Ausgangswellenform des Og-Meßfühlers 19. Der O₂-MeBfühler erzeugt bei Wahrnehmung fetter Abgase einen Ausgang von hohem Niveau und bei Wahrnehmung

magerer Abgase einen Ausgang von niedrigem Niveau. Der Maximalwert VH und der Minimalwert VL eines Zyklus der Ausgangsschwankung wird in der Maximalwert--IaI te schaltung 21 bzw. in der Minimalwert-Halteschaltung 22 gespeichert. Die Vergleichsschaltung 2k vergleicht den Unterschied zwischen den Ausgängen der Haiteschaltungen 21 und 22 (VH-/L) mit einem vorherbestimmten Standardniveau Vo. Wenn der Unterschied über dem Standardniveau Vo liegt, wird an die Verzöfrerungsschaltung 25 ein Signal von hohem Niveau.angelegt, und wenn der Unterschied darunterliegt, wird an die Verzögerur.gsschaltung 25 ein Signal von niedrigem Niveau angelegt. Die Verzögerungsschaltung 25 weist Punktionsverstärker kO, kl, Hoden k2, kj_t Widerstände kk, k5 und einen Kondensator k6 auf. Unmittelbar nach Erhalt des Einganges von hohem Niveau erzeugt die Verzögerungsschaltung ein Signal von hohem Niveau, so daß der Schalterstromkreis 23 betätigt wird, um den Stromkreis zur Betätigung der Beurteilungs- und Antriebsschaltung 28 zu schließen. Wird jedoch ein Eingang von niedrigem Niveau empfangen, so erzeugt die Verzögerungsschaltung weiterhin während einer vorherbestimmten Zeitspanne ein Signal von hohem Niveau und danach ein Signal von niedrigem Niveau. Wenn also der CL-Meßfühler 19 magere Abgase feststellt, wird der Schalterstromkreis 23 nach einer vorherbestimmten Zeitspanne abgeschaltet und der Schalterstromkreis geschlossen. Auf diese Weise wird ^ine im voraus bestimmte feste Spannung VP an die Beurteilungs- und Antriebsschaltung 28 angelegt, so daß die elektromagnetischen Ein- bzw. Ausschaltventile Ik und 15 in einem vorherbestimmten Einschaltverhältnis betätigt werden.

Fig. k zeigt die Kor r ek turluft me n|-e. Die Menge der Korrekturluft nimmt von der maximalen Höhe zu der festen Menge in Abhängigkeit von der Spannung VP mit einer zeitlichen Verzögerung T ab.

Wenn die Verringerung der Korrekturluft unter Bedingungen erfolgt, bei denen ein fettes Kraftstoff-Luftgemisch aufgrund einer Fehlfunktion des Vergasers zugeführt wird, erhält der

Motor ein außerordentlich fettes Kraftstoff-Luftgemisch, was sum Anhalten des Motors führt.

Die Erfindung schafft ein System, mit welchem solche Nachteile vermieden werden können.

Wie Fig. 6 zeigt, liegt der Ausgang A des Og-Meßfühlers 19 an der Maximalwert-Halteschaltung 21, der Minimalwert-Halteschaltung 22 und dem Schalterstromkreis 23 sowie an einer Vergleichsschaltung 30 an. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 24 ist mit einem Inverter 31 und einem ODER-Gatter 33 verbunden. Die Ausgange der Vergleichsschaltung 30 und des Inverters 31 sind mit einem UND-Gatter 32 verbunden, dessen Ausgang mit dem ODER-Gatter 33 verbunden ist,, das mit seinem Ausgang an der Verzögerungsschaltung 25 liegt.

Wenn der Ausgang A des Og-Meßfühlers 19 höher ist als ein Bezugspegel VG der Vergleichsschaltung 30, wird an das UND-Gatter 32 ein Signal von hohem Niveau angelegt. Wenn (VH-VL)=Vo, hat der Ausgang der Vergleichsschaltung 24 ein hohes Niveau, welches am ODER-Gatter 33 anliegt. Folglich hat, unabhängig vom Ausgang E des UND-Gatters 32 der Ausgang des ODER-Gatters 33 ein hohes Niveau. De:,' Ausgang F von hohem Niveau wird über die Verzögerungsschaltung 25 an den Schalterstromkreis 23 angelegt, um diesen zu schließen. Der Rückkopplungs-Steuerbetrieb erfolgt also in Abhängigkeit vom Ausgang A des Op-Meßfühlers 19.

Wenn (VH-VL)^ Vo und A >VG, hat der Ausgang B der Vergleichsschaltung 30 ein hohes Niveau und der Ausgang D des Inverters

31 ein hohes Niveau, so daß auch der Ausgang E des UND-Gatters

32 ein hohes Niveau annimmt. Folglich wird der Ausgang F des ODER-Gatters 33 auf hohem Niveau gehalten, obwohl das Niveau des Ausgangs C der Vergleichsschaltung 2k niedrig ist. Die Rückkopplungs-Steuerung wird also beibehalten und die Menge der Korrekturluft schwankt in einem fetten Bereich R mit kleiner Amplitude in der Nähe der Maximumlinie M, wie Fig. 7 zeigt.

Wenn A^VG, geht der Ausgang B der Vergleichsschaltung 30 auf niedriges Niveau. Infolgedessen geht der Ausgang E des UND-Gattsrs 32 unabhängig vom Niveau des Ausgangs D auf niedriges Niveau. Wenn (VH-VL) = Vo, wird also ein Signal von hohem Niveau über die Verzögerungsschaltung 25 an den Schalterstromkreis 23 angelegt, um den Rückkopplungs-Steuerbetrieb durchzuführen. Wenn (VH-VL) ^. Vo, wird, an den Schalter Stromkreis 23 ein Signal von niedrigem Niveau angelegt, um diesen Schalterstromkreis abzuschalten und den Schalterstromkreis 2? einzuschalten. Damit wird an die Beurteilungsschaltung 28 eine feste Spannung VF angelegt, so daß eine feste Menge Luft F geliefert wird, wie Fig. 7 zeigt.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß das Steuersystem auch so ausgelegt sein kann, daß die Steuerung für ein außerordentlich mageres Kraftstoff-Luftverhältnis des Gemisches gilt.

Claims

Patentansprüche

Il J Steuersystem für das Kraft stoff-Luft verhältnis Vines Verbrennungsmotors mit einem Saugkanal, einem Abgaskanal, einer Detektoreinrichtung, die die Konzentration eines Bestandteils der durch den Abgaskanal strömenden Abgase feststellt, einem elektromagnetisehen Ventil zur Korrektur des Kraftstoff-Luftverhältnisses des von einer Zufuhreinrichtung gelieferten Kraftstoff-Luftgemisches, einer Rückkopplungs-Steuereinrichtung mit einer Beurteilungsschaltung, die ein Ausgangssignal der Detektoreinrichtung beurteilt, und einer Antriebsschaltung, die einen Antriebsausgang zum Antrieb des elektromagnetischen Ventils in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der Beurteilungsschaltung erzeugt, zur Steuerung des Kraftstoff~Luftverhältnisses auf einen dem stöchiometrischen Kraftstoff-.Luftverhältnis angenäherten Wert, g e k e η η ζ e i c h η e t durch eine Detektorschaltung, die das Abweichen des Ausgangssignals der Detektoreinrichtung zur fetten oder magerer Seite feststellt und in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal Wahrnehmungssignale erzeugt, eine Gatterschaltung, die auf die Wahrnehmungssignale der Detektorschaltung anspricht und Gattersteuersignale erzeugt, Schalterstromkreise (23, 27), die auf die Gattersteuersignale ansprechen, und eine Sparinungsquelle zur Zufuhr einer festen Spannung, wobei die Gatterschaltung und die Schalterstromkrelse so ausgelegt sind, daß bei Wahrnehmung eines extremen Kraftstoff-Luftverhältnisses mittels der Detektorschaltung die Schalterstromkreise den Ausgang der Detektoreinrichtung mit der Beurteilungsschaltung (28) zur Durchführung der Rückkopplungs-Steuerung verbinden, und daß die Schalterstromkreise bei Wahrnehmung eines mittleren Kraftstoff-Luftverhältnisses unabhängig vom Niveau des festgestellten Kraftstoff-Luftverhältnisses auch eine Verbindung zwischen der Detektoreinrichtung und der Beurteilungsschaltung (28) herstellen.
2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektorschaltung eine Maximalwert-Halteschaltung (21), eine Minimalwert-Halteschaltung (22), eine Vergleichsschaltung (24), die die Ausgänge der beiden Haiteschaltungen vergleicht und ein Ausgangssignal erzeugt, sowie eine Vergleichsschaltung (30) aufweist, die den Ausgang der Detektoreinrichtung mit dem vorherbestimmten Niveau vergleicht.