DE3142511A1

DE3142511A1 - Anordnung zum regeln des luftbrennstoffverhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3142511A1
Application number: DE19813142511
Authority: DE
Inventors: Hisashi Koganei Tokyo Osano; Hitoshi Niiza Saitama Suzuki
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1980-10-27
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1982-05-27
Also published as: GB2089070A; FR2492890A1; JPS5773840A

Description

5/6? Fuji Jukogyo K.K.

Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors

. Priorität: 27. Oktober 1980 Japan 55-150507

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennst off Verhältnisses eines Emissionsregelsystems eines Verbrennungsmotors mit einem Dreiwegkatalysator und insbesondere eine Anordnung, die das Luftbrennst off verhältnis im Übergangszustand des Fahrzeugmotors wirksam regelt.

Bei einer solchen Rückkopplungsregelanordnung ist ein 02-Fuhler vorgesehen, um den Sauerstoffgehalt der Auspuffgase festzustellen und ein elektrisches Signal als Signal entsprechend dem Luftbrennstoffverhältnis des durch den Vergaser zugeführten Luftbrennstoffgemisches zu erzeugen. Die Regelanordnung enthält einen Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignals des 02-i'ühlers mit einem vorbestimmten Wert, einen Proportional- und Integrationskreis, der mit dem Komparator verbunden ist, einen Treiberkreis zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulsen aus dem Ausgangssignal des Proportional- und Integrationskreises, und ein Aüf-Zu-Elektromagnetventil zum Korrigieren des LuftbrennstoffVerhältnisses des Gemisches. Der Komparator arbeitet in der Weise, daß er beurteilt, ob das Rückkopplungssignal von dem 02-Fühler höher oder niedriger als ein vorbestimmter Bezugswert entsprechend dem stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis ist, um ein üfehlersignal zu erzeugen, und das Signal wird durch den Proportional- und Integrationskreis integriert, um ein integriertes Ausgangssignal zu erzeugen. Das integrierte Ausgangssignal wird zum Betätigen des Auf-Zu-Elektromagnetventils in Impulse umgesetzt, um dadurch das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches zu regeln.

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Die Verstärkung einer solchen Regelanordnung kann jedoch nicht auf einen so großen Wert ausgewählt werden, daß ein Überschwingen der Regelung verhindert wird, das durch eine Regelverzögerung der Anordnung verursacht wird, und daß eine Erschwerung der Antriebsfähigkeit des Fahrzeugs im stationären Zustand des Hotorbetriebs verhindert wird. Im Leerlauf des Motors tendiert jedoch das Luftbrennstoffverhältnis des dem Motor zugeführten Gemisches dazu, von einem anfangs eingestellten Wert in Abhängigkeit von Umgebungseinflüssen, gefahrener Kilometerzahl u.a. abzuweichen» ¥@nn demgemäß der Motorbetrieb vom Leerlaufsmstand in den Beschleunigusgszustand oder den stationären Zustand wechselt, weicht das Luftbrennstoffverhältnis stark von einem Bezugswert ab.

Folglich verstreicht ®±ne lange Zeit, bis die große Abweichung des LuftbrennstoffVerhältnisses amf das stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis konvergiert,- d„ho die Regelung des Luftbrennstoffverhältnisses auf das stöchiometrische Luftbrenastoffverhältnis wird verzögerte

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ©in® Anordnung zum Segeln des LuftbrennstoffVerhältnisses zu schaffen, die schnell eine Abweichung des Luftbrenastoffverhültnisses auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis ohne eine Verzögerung im Übergangszustand des Hotors konvergieren läßt» Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1_o Ein© Weiterbildung der Erfindung ist im Unteransprach angegeben«

Bei der Anordnung der Erfindung wird im Übergangszustand des Motors die Verstärkung der Regelanordnung erhöht, um einen schnellen Regelvorgaag auszuführen_o

Die Erfindung xfird be ispielhaft anhand der Zeichnung

beschrieben, in der sind ' \

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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum

Hegeln des LuftbrennstoffVerhältnisses, Pig. 2 ein Blockschaltbild einer Regelschaltung der Erfindung,

Fig. 3 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung, Fig. 4- eine perspektivische Ansicht eines Fühlers für

den Übergangszustand und Fig. 5 eine graphische Darstellung von Signalen der Anordnung der Erfindung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen "Vergaser, der stromaufwärts eines Motors 2 vorgesehen ist, wobei ein Korrekturluftkanal 8 mit einer Luftöffnung 7 in Verbindung steht, die in einem Hauptbrennstoffkanal 6 zwischen einer Schwimmerkammer 3 und einer Düse 5 in einem Venturirohr 4-vorgesehen ist. Ein weiterer Korrekturluftkanal 13 steht mit einer weiteren Luftöffnung 12 in Verbindung, die in einem Leerlaufbrennstoffkanal 11 vorgesehen ist, der sich von dem Hauptbrennstoffkanal 6 unterscheidet und sich zu einer Leerlaufmündung 10 erstreckt, die sich in der Nähe eines Drosselventils 9 öffnet. Die Korrekturluftkanäle 8 und 13 stehen jeweils mit elektromagnetischen Auf-Zu-Ventilen 14 und 15 in Verbindung, deren Ansaugseiten mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 in Verbindung. stehen. Ein katalytischer Dreiwegkonverter 18 ist in einem Auspuffrohr 1? stromabwärts des Motors vorgesehen und ein (^-Fühler 19 ist zwischen dem Motor 2 und dem Konverter 18 vorgesehen, um die Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase als Luftbrennstoffverhältnis des in den Zylindern des Motors verbrannten Gemisches festzustellen. Ein Übergangs zustands fühler 20 ist vorgesehen, der betätigt wird, wenn das Drosselventil 9 in einem bestimmten Umfang weit geöffnet ist.

Ein Rückkopplungsregelkreis 21 wird mit AusgangsSignalen von den Fühlern 19 und 20 gespeist und erzeugt ein

Ausgangssignal, um die Elektromagnetventil 14 und 15 zu betätigen, die mit einem Tastverhältnis geöffnet und geschlossen werden, das sich entsprechend dem Ausgangssignal des Rückkopplungsregelkreises ändert«, Das Luftbrennst off verhältnis wird durch Zuführen von Korrekturluft zu dem Vergaser in einer großen Fördermenge mager gemacht und wird durch Verringern der Korrekturluftzufuhr fett gemacht.

Gemäß Fig. 2 wird das Ausgangssignal des Og-Hihlers einem PI(Proportional- und Integrations )-Regelkreis über einen Komparator 22 augeführt." Das Ausgangssignal des PI-Regelkreises 23 wird einem Komparator 24 zugeführt und ein Dreieckwellensignal von einem Dreieckwellenimpulsgenerator 26 wird dem Komparator 24 augeführt, um Rechteckwellenimpuls© zu erzeugen*. Das tastverhältnis der Rechteckwellenimpulse ändert sich entsprechend dem Pegel des Ausgangssignals des PI-Regel~ kreises 23. Ein Treiberkreis 25 wird mit Rechteckwellenimpulsen von dem Komparator 24 gespeist, um di© Elektromagnetventile 14 und 15 mit dem Tastverhältnis d@r Rechteckwellenimpulse auszusteuern, um das Luftbrennstoffverhältnis auf die Stöehiometrie zu regeln. Andererseits wird der Ausgang des Übergangszustandsfüfrlers 20 mit einem Verstärkungshaltekreis 27 und einem Rückstellkreis 28 verbundene Die Ausgänge des Verstärkungshaltekreisee 27 und des Rückstellkreises 28 werden mit dem PI-Regelkreis 23 üb©r einen Terstärkungsänderungskreis verbunden«,

Gemäß Fig, 4 ist ein© Drosseurell© 31 dss- Drosselventils drehbar in einem Rohr 30 des Yergasers 1 gelagerte Eine ITockenplatte 32 und ein Hebel 33 sind aa der Drosselwelle 31 befestigt. An d@m eimsn Emde des H©b®ls 33 ist eine Seilsperre 34 befestigt. Ein Beschleunigungsseil 35» <ias mit siasm Bsschleunigungspedal v@rbumd©u. ist, läuft durch ein Loch der Sperre 34 «ad ©im Eingriff8-orgaa 36, C&a an dem End© dos Stils 35 befestigt ist,

— ja» _

liegt an der Sperre 34- an. Ein Mikroschalter 38 eines Übergangszustandsfühlers 20 ist an einer Stütze 37 angebracht, die an dem Rohr 30 gebildet ist, und ein Betätigungshebel 39 steht in Eingriff mit der Nockenplatte 32.

Die Nockenplatte 32 ist so ausgebildet, daß in geschlossener Stellung des Drosselventils 9 der Hebel 39 in Eingriff mit einer Ausnehmung 40 der Nockenplatte kommt, um den Mikroschalter 38 zu schließen.

Gemäß Fig. 3 ist der Ausgang des Übergangszustandsfühlers 20 mit dem Verstärkungshaltekreis 27, der einen monostabilen Multivibrator enthält, und mit dem Rückstellkreis 28 verbunden. Der Ausgang des Verstärkungshaltekreises 27 ist mit einem Regelverknüpfungsglied eines Schaltkreises SW1 und mit der Basis eines Transistors Tr2 in dem Yerstärkungsanderungskreis 29 verbunden. Der Kollektor des Transistors Tr2 ist mit einem Regelverknüpfungsglied eines Schaltkreises SW2 verbunden. Der Schaltkreis SW1 ist mit einem Widerstand R14 verbunden und der Schaltkreis SW2 ist parallel zu einem Widerstand RI5 geschaltet. Der PI-Regelkreis 23 enthält Operationsverstärker 0P2 und 0P3, einen kondensator 01 und Widerstände R3, R4-, R6 und R7. Die anderen Schaltungselemente entsprechen denen in Fig. 2 und sind mit denselben Bezugszeichen versehen.

Wenn im Betrieb der Motor sich im Leerlaufzustand befindet, ist das Drosselventil 9 geschlossen und der Mikroschalter 38 ist eingeschaltet, so daß der Übergangszustandsfühler 20 kein Ausgangssignal erzeugt.

Das Ausgangssignal des Og-Fühlers 19, das dem Luftbrennst off verhältnis des Gemisches entspricht, wird einem Operationsverstärker 0P1 über einen Widerstand R1 zugeführt und mit einem Normalwert, der durch einen variablen

Widerstand R2 eingestellt ist, verglichen. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP1 wird durch die Operationsverstärker 0P2 und OP3 integriert und verstärkt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers OP3 wird mit Dreieckwellenimpulsen von dem Dreieckwellenimpulserzeugungskreis 26 in dem Komparator 24 verglichen, so daß Rechteckwellenimpulse erzeugt werden. Die Rechteckwellenimpulse betätigen einen Transistor Tr1 des Treiberkreises 25, um die Elektromagnetventile 14 und 15 zu betätigen. Der Bereich A in Pig. 5 zeigt den Leerlaufzustand.

Wenn das Beschleunigungspedal niedergedrückt wird, wird das Beschleunigungsseil 35 gezogen, wodurch das Drosselventil 9 geöffnet wird. Gleichzeitig wird der Mikrosehalters 38 durch die Hockenplatte 32 geöffnet» Demgemäß erzeugt der Haltekreis 27 ein Ausgangssignal hohen Pegels für eine Zeitdauer t (Pig. 5)· Das hochpegelige Ausgangssignal wird dem Regelverknüpfungsglied des Schaltkreises SW1 zugeführt, um den Kreis zu schließen, und wird an die Basis des Transistors Tr2 angelegt, um diesen einzuschalten, was das Ausschalten des Schaltkreises SW 2 bewirkt. Die Verstärkung des PI-Regelkreises 23 steigt somit an, so daß das Ausgangssignal des Kreises ansteigt, wie durch B in Pig. 5 gezeigt ist. Als Ergebnis ändert sich das Tastverhältnis der von dem Komparator 24-erzeugten Rechteckimpulse auf einen größeren Wert als im Leerlaufzustand, wodurch die Abweichung des LuftbrennstoffVerhältnisses schnell auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis während der Zeitperiode t konvergieren kann. Nach der Zeit t wechselt der Ausgang des Verstarkungshaltekreises 27 auf einen niedrigen Pegel. Die Schalter SW1 und SW2 kehren somit in den normalen Zustand zurück und das Ausgangssignal des PI-Kegelkreises kehrt auch in den normalen Zustand zurück, wie es durch C in Pig. 5 g--zeigt ist.

Wenn das Drosselventil 9 innerhalb der Zeitperiode t geschlossen wird, schließt der Mikrosehalter 38· Das Ausgangssignal des Yerstärkungshaltekreises 27 wechselt somit auf einen niedrigen Pegel durch die Schaltung zwischen dem Riickstellkreis 28 und dem Mikroschalter 38.

Das Ausgangssignal des PI-Regelkreises kehrt somit in den normalen Zustand zurück.

Gemäß der Erfindung kann somit die Abweichung der Auspuffgaskonzentration im Übergangszustand nach dem Leerlaufbetrieb schnell auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis geregelt werden.

Claims

5/67 Puoi Jukogyo K.K.'

Pat ent ansprüch'e

f 1J Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit· einem Vergaser, mit einem Drosselventil, mit einem Elektromagnetventil zum Korrigieren des LuftbrennstoffVerhältnisses des durch den Vergaser zugeführten Luftbrennstoffgemisches, mit einem (^-Fühler gum feststellen der Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase und mit einem Ruckkopplungsregelkreis, der auf das Ausgangssignal des Og-Pühlers zum Erzeugen ©ines Regelausgangssignals anspricht, um das Elektromagnetventil zum Korrigieren des LuftbrennstoffVerhältnisses auszusteuern, gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum Feststellen des Betriebs des Motors und zum Erzeugen eines Ausgangssign-als, wenn das Drosselventil des Motors aus dem Leerlaufzustand geöffnet wird,

einen Verstärkungsregelkreis, der auf das Ausgangssignal der !Feststelleinrichtung anspricht, um ein Ausgangssignal für eine vorbestimmte Zeitdauer zu erzeugtn, und

eine Schalteinrichtung, di© auf das Ausgangssignal des Verstärkungsregelkreises anspricht, um Element© in dem Rückkopplungsregelkp©is an- und abzuschalten, wodurch die Verstärkung des Häckkopplungsr©gelkreis©s ansteigt ο
2. Anordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ruekkopplungsr@gelkreis einen Proportional- und Integrationskreis enthält und daß der Schaltkreis"so" 'ausgebildet ist, daß.'.er di@ Verstärkung des Proportiomal- und Integrationskreises erhöhte