DE3513658A1 - Anordnung zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors - Google Patents

Anordnung zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors

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Description

5/174 * 3* Fuji Jukogyo K-K.
Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors
Priorität: 16. April 1984 Japan 59-76823
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors für ein Kraftfahrzeug mit einem katalytisehen Dreiwegkonverter in einem Auspuffsystem und mit einem O_-Fühler zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Rückkopp lungsregeL anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses bei sehr schneller Beschleunigung und Verzögerung des Kraftfahrzeugs.
Die Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses spricht auf das Rückkopplungssignal von dem 0 -Fühler an, um das Luft-Brennstoff-VerhäItnis des Luft-Brennstoff-Gemisches auf ein stöchiometrisches Luft-Brennstoff-Verhä Itnis zu regeln/ bei dem der Dreiwegkonverter am wirkungsvollsten arbeitet. Eine solche Rückkopp lungs rege lung arbeitet unter höherer Kühlmitteltemperatur als ein vorbestimmter Wert und bei im Betrieb befindlichem O_-Fühler, wobei sich der Körper des Fühlers auf einer höheren Temperatur als ein vorbestimmter Wert befindet. Wenn entweder die Kühlmitteltemperatur oder die Temperatur des Op-Fühlers niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, wird die Rückkopplungs rege lanordnung ausgeschaltet und das Luft-Brennstoff-VerhäItnis-Rege lsignaI wird auf einem konstanten Wert festgehalten, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einem festen Wert zu halten.
Auch wenn die Rückkopplungsregelung unter normalen Bedingungen arbeitet, wird andererseits, wenn das Gaspedal des Kraftfahrzeugs voll niedergedrückt wird, das Luft-Brennstoff-Verhältnis festgehalten, um das Gemisch so anzureichern/ daß es der
BeschLeunigung des Fahrzeugs genügt. In der JP-OS 53-13021 ist ein Beispiel eines solchen Anreicherungssystems beschrieben.
Um den EmissionsregeLbereich beim Motorbetrieb zu vergrößern, ist es erwünscht, die vorbestimmte Temperatur, bei der die RückkoppLungsregeLanordnung eingeschaltet wird, auf einen niedrigeren Wert einzustellen. Um das Fahrvermögen während des Aufwärmen des Motors sicherzustellen, ist es andererseits erwünscht, die Temperatur, auf die das Luft-Brennstoff-Verhä 11-nis festgelegt wird, um das Gemisch anzureichern, auf einen höheren Wert einzustellen. Um beide Forderungen zu erfüllen, wird üblicherweise die Kühlmitteltemperatur als Bedingung zum Einschalten der RückkopplungsregeI anordnung auf einen Wert zwischen 20 und 50 C eingestellt.
Jedoch wird die Ansaugluft in der Ansaugverzweigung des Motors bei einer Kühlmitteltemperatur unter 80 C nicht ausreichend vorgewärmt, so daß unverdampfter Brennstoff an der Innenwand der Ansaugverzweigung anhaftet. Das Anhaften des Brennstoffs an der Wand bewirkt, daß das Ansprechen des Rückkopplungs rege I Vorgangs verzögert wird, was die Amplitude der Schwingung der Anordnung erhöht, um die Abweichung des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses von dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-VerhäItnis zu vergrößern. Eine solche große Abweichung des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses wird des weiteren bei sehr schneller Beschleunigung und sehr schneller Verzögerung vergrößert, was ein übermäßig fettes oder mageres Luft-Brennstoff-Gemisch bewirkt, wodurch die Emissionsregelwirkung verschlechtert wird. Die JP-OS 56-162250 beschreibt eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, die in der Weise arbeitet, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch auf einen maximalen fetten Wert bei kaltem Motor bei sehr schneller Beschleunigung angereichert wird. Jedoch ist es nicht immer erwünscht, ein maximales fettes Gemisch zu erhalten.
— O —
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäLtnisses zu schaffen, die in geeigneter Weise das Luft-Brennstoff-VerhäLtnis bei sehr schneller Beschleunigng und sehr schneller Verzögerung während des Betriebs des kalten Motors regelt, um die Emissionsregelung und das Fahrvermögen des Fahrzeugs zu verbessern.
Die Erfindung ergibt eine Anordnung mit einem O_-Fühler zum Bestimmen der Konzentration des Sauerstoffs in den Auspuffgasen und mit einer elektronischen RückkopplungsregeI scha I tung, die einen Vergleichskreis zum Vergleichen des Ausgangssignals des Op-Fühlers, eine zweite Einrichtung, die auf das Ausgangssignal des Vergleichskreises anspricht, um ein Regelsignal zu erzeugen, und einen Treiberkreis enthält, der auf das Regelsignal anspricht, um die erste Einrichtung auszusteuern und um das Luft-Brennstoff-VerhäItnis auf einen Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhä Itnisses zu regeln. Die Anordnung enthält des weiteren einen Kühlmitteltemperaturfühler zum Erzeugen eines Temperatursignals in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels des Motors, eine erste Feststelleinrichtung zum Feststellen einer sehr schnellen Beschleunigung und Verzögerung des Motors und zum Erzeugen eines ersten Signals, eine zweite Feststelleinrichtung zum Feststellen des Betriebs des Op-Fühlers und zum Erzeugen eines zweiten Signals, eine dritte Einrichtung, die auf das Temperatursignal des KühImi11eI tempera türfüh Iers und das erste und das zweite Signal der ersten Feststelleinrichtung und der zweiten Feststelleinrichtung anspricht, um ein Rückkopp lungs rege I ausführungssigna I für die Rückkopp lungs rege I scha I tung zu erzeugen, wenn die Kühlmitteltemperatur höher als eine vorbestimmte höhere Temperatur ist, um ein RückkopplungsregelunterbrechungssignaI zu erzeugen, wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger als eine vorbestimmte niedrigere Temperatur ist, und um das Rückkopplungsrege lunte rb rechnungss i gna I ansprechend auf das erste Signal
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bei Vorhandensein des zweiten Signals bei der KühLmitteL temperatur zwischen der vorbestimmten niedrigeren und höheren Temperatur zu erzeugen.
Bei einer Ausführungs form ist die erste FeststeLLeinrichtung ein Drosselfühler zum Feststellen der Winkelgeschwindigkeit eines Drosselventils des Motors und enthält die zweite Feststelleinrichtung einen Beurteilungskreis zum Vergleichen der Ausgangsspannung des O?-Fühlers und einer Bezugs spannung, die eine Op-Füh I erbetriebsspannung ist.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der sind
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Regelanordnung der
Erf indung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Luft-Brennstoff-Rege I se ha Itung
der Erf i ndung und
Fig. 3 ein Flußdiagramm der Arbeitsweise der Regelschaltung.
Gemäß Fig. 1 ist ein auf einem (nicht dargestellten) Fahrzeug angebrachter Verbrennungsmotor 1 mit einem Luftströmungsmesser 3 in einem Ansaugrohr 4 stromabwärts eines Luftreinigers 2 versehen. Das Ansaugrohr 4 steht in Verbindung mit einer Ansaugverzweigung 7 über einen DrosseI ventiIkörper 6 mit einem Drosselventil 5. Die Ansaugverzweigung 7 steht in Verbindung mit den Zylindern des Motors, der wiederum mit dem Auspuffrohr 8 mit einem kata lytisehen Dreiwegkonverter 9 in Verbindung steht. In dem DrosseI ventiLkörper 6 ist ein einzelnes Brennstoffeinspritzventil 10 vorgesehen. An der Ansaugverzweigung 7 ist ein Wassermantel 11, der mit den Wassermänteln des Motors 1 in Verbindung steht, vorgesehen, um die Ansaugluft vorzuwärmen.
Ein Kur be IsteI lungsfühler 12 ist zum Abtasten der MotordrehzahL (RPM) vorgesehen und ein O?-Fühler 13 ist an dem Auspuffrohr 8
stromaufwärts des Konverters 9 vorgesehen, um die Konzentration des Sauerstoffs in den Auspuffgasen festzustellen. Des weiteren sind ein Küh Itni 11 e I tempe ra turf üh Ie r 14 und ein 0 rosse I vent i I-fühler 15 zum Bestimmen der Winkelgeschwindigkeit des Drosselventils 5 vorgesehen. Die Ausgangssignale dieser Fühler werden an eine Regeleinheit 16 angelegt, um das Brennstoffeinspritzventil 10 zu betätigen, um Brennstoff in Übereinstimmung mit einem Einspritzsignal einzuspritzen.
Gemäß Fig. 2 werden Ausgangssignale des Luftströmungsmessers 3 und des Kurbel steI lungsfüh lers 12 jeweils an einen Ansaugluftmengenberechnungskreis 17 und einen Motordrehzahlberechnungskreis 18 angelegt. Die Ansaug luftmenge Q und die Motordrehzahl N werden an einen GrundeinspritzimpuIsbreitenberechnungskreis 19 angelegt, der ein GrundeinspritzimpuIsbreitensigna I in Abhängigkeit von den Signalen Q und N erzeugt. Das Grundeinspritζimpulsbreitensigna I wird an einen Einspritzimpu I sbreitenberechnungskreis 20 angelegt. Der Kreis 20 arbeitet zum Korrigieren des G rundennspritζimpu I sbreitensigna I s in Abhängigkeit von Signalen von dem Kühlmitteltemperaturfühler 14 und dem Drosselventilfühler 15, um ein EinspritzimpuIsbreitensigna I in Abhängigkeit von dem Betrieb des kalten Motors und der Beschleunigung oder Verzögerung des Motors zu erzeugen. Das Einspritzimpulsbreitensignal wird der Brennstoffeinspritzeinrichtung 10 über eine Treiberstufe 21 zugeführt, um den Brennstoff einzuspritzen.
Die Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhä Itnisses enthält einen Luft-Brennstoff-VerhäItnis-BeurteiIungskreis 22, an den die Ausgangssignale des Op-Fühlers 13 angelegt werden, einen Rege lsigna IbeurteiLungskreis 23, an den die Ausgangssignale des Luft-Brennstoff-VerhäItnis-Beurteilungskreises 22 angelegt werden, und einen Korrigierkreis 24, der ein Korrigiermengensignal erzeugt, das dem Einspritzimpu I sbreitenberechnungskreis 20 zugeführt wird.
Das Ausgangs signaL des KühLmitte L temperaturfühLers 14, das die KühLmitteLtemperatur Tw darstellt, wird an einen VergLeichskreis 2 5 angelegt, in dem das Ausgangssignal mit einer Rückkopplungsrege laus füh rungstempe ratur Tw1 (20 - 50 C) und mit einer Rückkopp lungs rege lunterbrechungstemperatür Tw2 (50 - 80 C) bei sehr schneller Beschleunigung und Verzögerung verglichen wird. Das Ausgangssignal des VergLeichskreises 25 wird an einen Kühlmitte Itemperaturbeurtei lungskreis 26 angelegt. Das Ausgangssignal des 0 -Fühlers 13 wird andererseits an einen Betä'tigungsbeurteilungskreis 27 angelegt, in dem die Ausgangsspannung Vo1 des 0-,-Fühlers mit einer Bezugsspannung Vo2 verglichen wird, um zu entscheiden, ob der 0 -Fühler 13 in Tätigkeit ist. Das Ausgangssignal des Drosselventilfühlers 15 wird an einen Berechnungskreis 28 angelegt, um die Winkelgeschwindigkeit <λ des Drosselventils zu berechnen. Das Ausgangssignal des Berechnungskreises 28, das die Winkelgeschwindigkeit 0C darstellt, wird an einen Kreis 29 zum Beurteilen einer sehr schnellen Beschleunigung und Verzögerung angelegt. Die Ausgangssignale der Kreise 26, 27 und 29 werden an einen RückkopplungsregeIbeurtei lungskreis 30 angelegt, dessen Ausgangssignal dem Regelsignalbeurteilungskreis 23 zugeführt wird.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Anordnung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 beschrieben. Der EinspritzimpuIsbreitenberechnungskreis 20 berechnet die Menge des in einen Zylinder eingespritzten Brennstoffs aus den Ausgangssignalen des Luftströmungsmessers 3, des KurbeIsteI lungsfüh lers 23, des Küh lmitteI temperaturfüh lers 14 und des Drosselventilfühlers 15. Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als die Rückkopplungsregelausfuhrungstemperatur Tw1 ist oder die Ausgangsspannung Vo1 des 0-,-Fühlers 13 nicht die 0-,-Fühler-Betätigungsspannung Vo2 erreicht, erzeugt der Rückkopp lungsregelbeurteilungskreis 30 ein Rückkopplungsregelunterbrechnungssignal, das an den Rege I signa Ibeurtei lungskreis 23 angelegt wird. In Übereinstimmung mit dem Unterbrechungssignal erzeugt
der Kreis 23 ein RegeLsignaL zum Unterbrechen der Rückkopp lungsregelung. Demgemäß erzeugt der EinspritzimpuLsbreitenberechnungskreis 20 ein AusgangssignaL in Abhängigkeit von der Menge, so daß die Brennstoffeinspritzeinrichtung 10 den Brennstoff unabhängig von dem Ausgangss i gna L des 0-,-Fühlers 13 e i nspri tzt.
Wenn die KühLmitteLtemperatür Tw höher als die Temperatur Tw1 ist und die Spannung Vo1 höher als die Spannung Vo2 ist, erzeugt der RückkoppLungsregeLbeurteiLungskreis 30 ein Rückkopp lungsregeLausführungssignaL, das an den Rege L signaLbeurteiLungskreis 23 angelegt wird. Der EinspritzimpuLsbreitenberechnungskreis erzeugt somit ein Ausgangssignal, das durch das AusgangssignaL des Op-FühLers korrigiert wird. Wenn das Luft-Brennstoff-Verhältnis größer als die Stochiometrie (mageres Luft-Brennstoff-Gemisch) ist, erzeugt der Kreis 20 ein Anrei eherungssignaL und umgekehrt. Der Rückkopp lungs rege I Vorgang wird somit ausgeführt, obwohl die Kühlmitteltemperatur Tw niedriger als die Temperatur Tw2 ist.
Während des Rückkopp lungsregeI Vorgangs bei einer Kühlmitteltemperatur unter der Rückkopplungs rege Iunterbrechnungstemperatur Tw2, wenn eine sehr schnelle Beschleunigung oder Verzögerung durch den Kreis 29 festgestellt wird, erzeugt der Rückkopp lungsrege lbeurtei lungsk rei s 30 ein Rückkopp I ungsregeIunterbrechungssignal. Somit spritzt die Brennstoffeinspritzeinrichtung 10 den Brennstoff in Übereinstimmung mit diesem Signal ein.
Wenn die Kühlmitteltemperatur Tw höher als die Temperatur Tw2 ist, was den Abschluß des Aufwärmens des Motors bedeutet, wird die Rückkopplungsregelung ausgeführt. Da der Brennstoff ausreichend durch die Ansaugluft, die durch das Kühlmittel in dem Wassermantel 11 erwärmt wird, verdampft ist, kann der Rückkopp lungs rege Ivo rgang ohne Verzögerung ausgeführt werden.

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    1J Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäLtnisses eines Verbrennungsmotors mit einem AnsaugkanaL, mit einer ersten Einrichtung zum Zuführen von Brennstoff zu den Zylindern des Motors über den Ansaugkanal, mit einem Auspuffkanal, mit einem 0-,-Fühler zum Feststellen der Konzentration des Sauerstoffs in den durch den Auspuffkanal strömenden Auspuffgasen, mit einer elektronischen Rückkopplungsregelschaltung, die einen Vergleichskreis zum Vergleichen eines Ausgangssignals des O^-Fühlers enthält, mit einer zweiten Einrichtung, die auf das Ausgangssignal des VergIeichskreises anspricht, um ein Regelsignal zu erzeugen, und mit einem Treiberkreis, der auf das Regelsignal zum Aussteuern der ersten Einrichtung und zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses auf einen Wert in der Nähe des stöchiometrisehen Luft-Brennstoff-Verhältnisses anspricht, gekennzeichnet durch
    einen Kühlmitteltemperaturfühler zum Erzeugen eines Temperatursignals in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels des Motors,
    eine erste Feststelleinrichtung zum Feststellen einer sehr schnellen Beschleunigung und Verzögerung des Motors und zum Erzeugen eines ersten Signals und
    eine dritte Einrichtung, die auf das Temperatursignal des KühImitteItemperaturfühlers und das erste Signal der ersten Feststelleinrichtung anspricht,
    wobei die dritte Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie ein Rückkopp lungs rege lunterbrechungssignaI erzeugt, wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger als eine vorbestimmte niedrigere Temperatur ist, daß sie ein RückkopplungsregelausführungssignaI für die Rückkopp lungsregelschaItung erzeugt, wenn die Kühlmitteltemperatur höher als eine vorbestimmte höhere Temperatur ist, und ein Rückkopplungsrege lunterbrechungssignaI erzeugt, wenn die Kühlmitteltemperatur niedriger als eine vorbestimmte höhere Temperatur bei Anwesenheit des ersten Signals ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zweite Feststelleinrichtung zum Feststellen des Betriebs des Op-Fühlers und zum Erzeugen eines zweiten Signals, das die Bedingung für die Ausführung des Rückkopp lungs rege I Vorgangs ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststelleinrichtung ein Drosse I ventiIfühler zum Bestimmen der Winkelgeschwindigkeit eines Drosselventils des Motors ist.
  4. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Feststelleinrichtung einen Beurteilungskreis zum Vergleichen der Ausgangs spannung des Op-Fühlers mit einer Bezugs spannung, die eine 0-FühIerbetriebsspannung ist, enthält.
  5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung so ausgebildet ist, daß sie die RückkopplungsregeIausführungs- und -Unterbrechungssignale an die zweite Einrichtung in der RückkopplungsregeI schaItung zum Regeln des Regelsignals anlegt.
DE19853513658 1984-04-16 1985-04-16 Anordnung zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors Ceased DE3513658A1 (de)

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