DE3312409A1 - Luft-brennstoff-verhaeltnis-regelvorrichtung - Google Patents

Luft-brennstoff-verhaeltnis-regelvorrichtung

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DE3312409A1 DE19833312409 DE3312409A DE3312409A1 DE 3312409 A1 DE3312409 A1 DE 3312409A1 DE 19833312409 DE19833312409 DE 19833312409 DE 3312409 A DE3312409 A DE 3312409A DE 3312409 A1 DE3312409 A1 DE 3312409A1
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Description

HOFFMANN*· EITLE-A PARTNER 3312409
PATENT- UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝΘ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-1NG. K. GDRG DIPU-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE
Mitsubishi Denki 38 484
Kabushiki Kaisha
Tokyo / Japan
2. Toyo Kogyo Co., Ltd,
Hiroshima / Japan
Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der das Luft-Brennstoff-Verhältnis mittels einer Feedback-Regelung als auch mittels einer Open-Loop-Regelung geregelt wird.
Üblicherweise wird zur Verminderung der schädlichen Komponenten im Abgas einer Maschine ein Verfahren verwendet, bei der derartige Komponenten im Abgas erfaßt und mittels einer Feedback-Regelung geregelt werden, um ein geeignetes Luft-Brennstoff-Verhältnis zu erhalten.
ίΛΙ3Γ·Ί I Λ!>ΙΙ<Λ'".ί5Ε A · I)UOOO MONCIH N H1 · Il I I ION pjHUJ i/11087 · TKLKXOOi1OOIgCI-1ATHkJ . Tl-I. LKOI3It-RLR 91B3S6
In diesem Verfahren wird beispielsweise, wie in Fig. 1 dargestellt, der Sauerstoff in den Abgaskomponenten mittels eines Abgaskomponentenfühlers 3 im Auspuffrohr 100 einer Maschine 1 erfaßt, um die Abgaskomponenten so zu regeln, daß sie unterhalb eines gewünschten Wertes bleiben.
Insbesondere wird die Regelung so durchgeführt, daß die zugeführte Grundbrennstoffmenge, die entsprechend einem Ausgangssignal eines Luftmengenfühlers 2 zur Erfassung der Ansaugluftmenge der Maschine 1 auf der Grundlage der von dem Abgaskomponentenfühler 3 erhaltenen Information korrigiert wird, und daß ein Brennstoff-Regelventil 6 mittels einer Schalteinrichtung 11 regelt wird.
Da der Ausgang des üblicherweise verwendeten Abgaskomponentenfühlers am Punkt eines stöchiometrischen Luft-Brennstoff -Verhältnisses der Abgaskomponenten, wie in • Fig. 2 dargestellt, umgekehrt wird, wird in einem Feedback-Regelkreis 7 eine Integration bewirkt, so daß die der Maschine 1 von dem Brennstoff-Regelventil 6 zugeführte Brennstoffmenge zwischen einem reichen und einem armen Gemisch wechselt, und um einen Mittelwert Qm schwankt.
Auf diese Weise kann das Abgas gereinigt werden, da das Luft-Brennstoff-Verhältnis in einem Bereich erhalten wird, in dem eine Abgasemissionsregeleinrichtung die Reinigung mit einem optimalen Wirkungsgrad mittels einer Feedback-Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses durchführen kann.
Andererseits gibt es in der Regelung eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug einen Bereich, in dem die Leistung der Maschine gegenüber der Reinigung des Abgases vorrangig ist. Beispielsweise ist es, wie in Fig. 3 dargestellt, üblich, entsprechend der Beziehung zwischen der
β *
Drehzahl und der Leistung der Maschine, daß die Feedback-Regelung normalerweise in der Zone PB verwendet wird, während in einem Hochlastbereich, d.h. in der Hochleistungszone PE, eine Open-Loop-Regelung durchgeführt wird.
Beispielsweise wird der Belastungszustand der Maschine mittels eines Belastungsbestimmungsschaltkreises 10 auf .der Grundlage der von dem Luftmengenfühler 2 erhaltenen Signale und einer Zündeinrichtung 5 bestimmt, die der Drehzahl der Maschine entspricht, wobei die Schalteinrichtung 11 zu einem festen Kontakt a im Bereich niedriger Belastung und zum anderen festen Kontakt b in einem hohen Lastbereich, in Abhängigkeit von dem Ausgang des Belastungsbestimmungsschaltkreises 10 geschaltet wird.
Wenn der Schalter 11 zum festen Kontakt a geschaltet wird, wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis mittels der oben beschriebenen Feedback-Regelung geregelt, während, wenn· er zum festen Kontakt b geschaltet wird, die Brennstoffmenge mittels einer Open-Loop-Regelung geregelt wird, so daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis mittels eines Regelschaltkreises 9 auf einen vorbestimmten Wert.geregelt wird.
In der Open-Loop-Regelung kann infolge der Fehler im Luftmcngenfühler 2, des Brennstoffregelventils 6 usw. einen Fehler bewirkt werden, so daß, um diesen Fehler zu korrigieren, ein Feedback-Korrekturkoeffizient'inBezug auf die Grundbrennstoffregelmenge während der Feedback-Regelung im FB-Bereich in einen Speicherschaltkreis 8 eingelesen und gespeichert wird, so daß die Open-Loop-Regelung durchgeführt wird.
Mittels der oben beschriebenen Einrichtung kann der im Laufe der Zeit bewirkte Fehler des Brennstoffregelventils 6 und/oder des Luftmengenfühlers 2 bis zu einem gewissen Maß berichtigt werden. In der PE-Zone (s. Fig. 3) ist die Korrektur nicht immer geeignet, da die Korrektur auf der Grundlage der Ergebnisse der Feedback-Regelung in der FB-Zone durchgeführt wird. Dies liegt daran, daß der Arbeitsbereich sowohl des Luftmengenfühlers 2 als auch des Brennstoffregelventils 6 zwischen der FB- und PE-Zone veränderlich ist, und daher in vielen Fällen das Fehlermaß sich ebenfalls ändert, so daß der Fehler nicht vollständig in der PE-Zone korrigiert werden kann, so daß es unmöglich ist, Veränderungen im Luft-Brennstoff-Verhältnis zu verhindern.
Aufgabe der Erfindung ist eine Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelvorrichtung zu schaffen, in der ein Fehler im Luft-Brennstoff-Verhältnis so korrigiert wird, daß die Feedback-Regelung unter Verwendlang eines Abgaskomponentenfühlers unter vorbestimmten Bedingungen auch in der PE-Zone durchgeführt wird, und wobei eine Open-Loop-Regelung in der PE-Zone auf der Grundlage der Ergebnisse während dieser Feedback-Regelung durchgeführt werden kann.
Eine bekannte Vorrichtung als auch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer üblichen Luft-Brennstoff-Regelvor
richtung;
Fig. 2 und 3 Diagramme zur Darstellung der Arbeitsweise
der Luft-Brennstoff-Regelvorrichtung nach der bekannten Technik und gemäß der Erfin
dung ;
Fig. 4 ein Blockdiagramm der Luft-Brennstoff-
Regelvorrichtung gemäß der Erfindung, und
Fig. 5a bis d Kennlinien zur Darstellung der Arbeitsweise der Luft-Brennstoff-Regelvorrichtung gemäß
der Erfindung.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, in dem gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die nicht noch einmal im einzelnen beschrieben werden.
Aus dem Vergleich von Fig. 4 mit Fig. 1 ist ersichtlich, daß die mit den Bezugsziffern 1 bis 10 und 100 bezeichneten Teile denenin Fig. 1 gleichen und nur die mit den Bezugsziffern 12 ff. bezeichneten Teile erfindungsgemäß neu sind.
D.h. in Fig. 4 bezeichnet die Bezugsziffer 12 ein Zeitglied zur Regelung der Zeit der Betriebsdauer der Feedback-Regelung in der PE-Zone, wobei der Ausgang des Belastungsbestimmungsschaltkreises diesem Zeitglied 10 zugeführt wird. Das Zeitglied 12 ist weiter über einen Schalter 13 mit dem Pluspol einer Batterie 14 verbunden, deren Minuspol geerdet ist. Die oben beschriebene Schalteinrichtung 11 wird mittels des Zeitgliedes 12 geschaltet.
Die Arbeitsweise einer derartig angeordneten Luft-Brennstoff-Regelvorrichtung soll nun unter Bezugnahme auf die Diagramme in Fig. 5a bis d beschrieben werden. Nach dem Start der Maschine 1 wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis mittels einer Open-Loop-Regelung in der Zeitdauer t bis t1 während der Zeit geregelt, während der die Temperatur des Abgases niedrig ist, wie dies in Fig. 5b gezeigt ist und eine ausreichende Leistung von dem Abgaskomponentenfühler 3 nicht erhalten werden kann.
Wenn sich die Maschine ausreichend erwärmt hat, so daß ein ausreichender Ausgang vom Abgaskomponentenfühler 3 erhalten wird, wird die Feedback-Regelung von der Zeit t1 durchgeführt. Darauf arbeitet das Zeitglied 12, obwohl der Belastungsbestimmungsschaltkreis 10 eine vorbestimmte PE-Zone bei der Zeit t? unter Bezugnahme auf die Leistung der Maschine erfaßt, um die Umschalteinrichtung 11 bei dem festen Kontakt a eine bestimmte Zeitdauer nachdem die PE-Zone zum ersten Mal nach dem Einschalten des Schalters 13 erfaßt wurde zuhalten, so daß die Feedback-Regelung für die Zeit t„ bis t.~ durchgeführt wird.
Nach der Zeit t-, bewirkt der Ausgang des Zeitglieds 12 ein Umschalten der Schalteinrichtung 11 zum festen Kontakt b, so daß die Open-Loop-Regelung mittels des Regelschaltkreises 9 für die Zeitdauer von t_. bis t. durchgeführt wird, so daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis, wie in Fig. 5d dargestellt, einen vorbestimmten Wert einnimmt, der mittels des Auslesens einer Brennstoffregelmenge aus dem Speicherschaltkreis 8 bestimmt wird, die einer Berichtigung der Fehler im Brennstoffregelventil 6 und der Maschine 1 unterworfen wurde, die während der Feedback-Regelung in der Zeitdauer von t9 bis t.-., d.h. innerhalb der PE-Dauer erfaßt wurden.
Somit wird, wenn die Maschine im Hochlastbereich nach dem Aufwärmen nach dem Start betrieben wird, die Brennstoffmenge so geregelt, daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis den stöchiometrischen Wert auf der Grundlage des Ausgangs des Abgaskomponentenfühlers 3 annimmt, und zwar für eine bestimmte Zeitdauer nach Beginn des Hochlastbcreichs, während die Fehler in dem System ausgeschaltet werden, und die Brennstoffregelmenge zu dieser Zeit gespeichert wird.
Nach der vorbestimmten Zeitdauer kann man ein Luft-Brennstoff-Verhältnis gewünschter Anreicherung durch Multi-
plizieren der gespeicherten Brennstoffregelmenge mit einem vorbestimmten Faktor erreichen, wobei der Fehler auf ein Mindestmaß heruntergesetzt wird.
Obwohl der Luftmengenfühler 2 als Einrichtung zur Erfassung des Belastungszustandes der Maschine 1 verwendet wird, können andere Einrichtungen zum Erfassen anderer kennzeichnender Faktoren, wie z.B. dem Druck im Ansaugrohr mit der gleichen Wirkung verwendet werden.
Wie beschrieben wird bei der erfindungsgemäßen Luft-Brennstoff -Verhältnis-Regelvorrichtung gemäß der Erfindung unter vorbestimmten Bedingungen eine Feedback-Regelung auch in der PE-Zone durch Erfassen der Abgaskomponenten durchgeführt, und darauf eine Open-Loop-Regelung in der PE-Zone auf der Grundlage der Ergebnisse durchgeführt, die man während dieser Feedback-Regelung erhalten hat, so daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis in der leistungsreichen Zone kontinuierlich mit dem Vorteil korrigiert werden kann, daß der Fehler im Luft-Brennstoff -Verhältnis so klein wie möglich gehalten wird, so daß man die maximale Leistung der Maschine bei einer optimalen Brennstoffmenge erhält.

Claims (6)

  1. H OFFMANN · e'iTLE '& PARTNER 3 3 1 2 4 O 9
    PATL-. N T- UND RECHTSANWÄLTE
    PATENTANWÄLTE DIPl-.-ING. W. Γ ITL E · DR. RLR NAT. K. HOf I-'MANN · DIPL.-INC3. W. LEHN
    DIPL.-ING. K. FÜCHSLE · DR. RER. NAT. Π. HANSKN . DR. RKR. NAT. Η.-Α. BRAUNS · DIPL.-INQ. K. GDRG
    DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RKCHTOANWALT A. NETTE
    Mitsubishi Denki 38 484
    Kabushiki Kaisha
    Tokyo / Japan
  2. 2. Toyo Kogyo Co., Ltd.
    Hiroshima / Japan
    Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelvorrichtung
    Patentansprüche
    Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelvorrichtung mit einem Abgaskomponentenfühler zur Erfassung der Abgaskomponenten der Maschine, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung zur Berechnung eines gewünschten Luft-Brennstoff-Verhältnisses auf der Grundlage eines Ausgangs von dem Abgaskomponentenfühler (3) und mindestens einem Betriebsparameter der Maschine, die in einem vorbestimmten Hochlastbereich der Maschine das Luft-Brennstoff-Verhältnis mittels einer Feedback-Regelung mindestens auf der Grundlage des Ausgangs des Abgaskomponentenfühlers (3) über eine bestimmte
    BEI.LASTRASiäE 4 · D-WOOO MÜNCHi.N 81 · I HI Lf ON COOQJ 9110 87 · TKLfX Ο5-29619 CPATHEJ · 1 ELE^OPIERI.R 918356
    Zeitdauer nach Beginn des Hochlastbetriebs nach dem Starten der Maschine regelt, und die Feedbackregelung unterbricht und das Luft-Brennstoff-Verhältnis mittels einer Open-Loop-Regelung regelt, so daß ein vorbestimmter Wert nach der vorbestimmten Zeitdauer angeglichen wird, und die eine Brennstoffmenge, während der Open-Loop-Regelung auf der Grundlage der während der Feedback-Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses erhaltenen Brennstoffmengenberechnung korrigiert und durch eine Brennstoffregeleinrichtung (6) zur Einstellung der der Maschine (1) zugeführten Brennstoffmenge auf der Grundlage eines Ausgangs der Regeleinrichtung.
    2. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Umschalten von der Feedback-Regelung zur Open-Loop-Regelung im Hochlastbereich so bewirkt wird, daß sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis allmählich dem vorbestimmten Luft-Brennstoff-Verhältnis in der Open-Loop-Regelung annähert.
  3. 3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung einen Belastungsbestimrnungsschaltkreis (10) zur Bestimmung der Belastung der Maschine auf der Grundlage von Eingangsmaschinenparametern, einen Feedback-Regelkreis (7) zur Bewirkung der Feedback-Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses und einen Regelkreis zur Bewirkung der Open-Loop-Regelung aufweist.
  4. 4. Regelvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Regeleinrichtung einen Speicher zur Speicherung des Ergebnisses der Brennstoffmengenberechnung während der Feedback-Regelung aufweist, dor mit dem Regelkreis verbunden ist.
  5. 5. Regelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Regeleinrichtung einen Schalter (11) zur Auswahl eines Ausgangs entweder des Feedback-Regelschaltkreises oder des Regelkreises und ein Zeitglied (12) zur Steuerung des Schalters (11) aufweist, wobei das Zeitglied (12) den Ausgang eines Regelsignals zum Schalten der Open-Loop-Regelung für die bestimmte Zeitdauer nachdem die Maschine (1) mit Hochlastbereich betrieben wird, mindestens das erste Mal nach dem Starten, verzögert.
  6. 6. Regelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied (12) einen Ausgang des Belastungsbestimmungsschaltkreises (10) aufnimmt.
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