DE3537528A1

DE3537528A1 - Anordnung zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3537528A1
Application number: DE19853537528
Authority: DE
Inventors: Kazuo Musashino Tokio/Tokyo Hara; Kiyoshi Fuchu Tokio/Tokyo Ohtaki
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1986-05-22
Also published as: GB2167213B; DE3537528C2; US4651699A; JPS61101641A; GB2167213A; GB8525888D0

Description

5/197 · 3« Fuji Jukogyo K.K.

Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäLtnisses

eines Verbrennungsmotors

Priorität: 22. Oktober 1984 Japan 59-222629

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors, die das Luft-Brennstoff-Gemisch auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis regelt, bei welchem Verhältnis ein Dreiwegkata lysator am wirkungsvollsten arbeitet.

Bei einer bekannten Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses für ein Kraftfahrzeug wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis des in den Motorzylindern verbrannten Luft-Brennstoff-Gemisch s als Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen mittels eines O_?-Fühlers festgestellt, der in dem Auspuffsystem des Motors vorgesehen ist, und eine Beurteilung wird in Abhangigkeit von dem Ausgangssignal des Op-Fühlers durchgeführt, die anzeigt, ob das Luft-Brennstoff-Verhältnis fetter oder magerer als der Wert entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, um ein Regelsignal zu erzeugen. Die Regelanordnung ist mit einem Grundimpulserzeugungsteil zum Erzeugen von Grundimpulsen und mit einem Berechnungsteil versehen, der das Tastverhältnis der Grundimpulse in Übereinstimmung mit dem Regelsignal korrigiert, um den Antriebsbedingungen zu genügen. Die Impulse betätigen ein Elektromagnetventil, um die Menge der entnommenen Luft in einem Vergaser zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemischs zu regeln. Wenn das Tastverhältnis der Impulse verringert wird, wird das Luft-Brennstoff-Gemisch angereichert. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird somit auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis geregelt, bei dem ein Dreiwegkatalysator in der Auspuffanordnung am wirkungsvollsten arbeitet.

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Bei einer solchen Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses im kalten Motorbetrieb wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis durch eine Regelung mit offener Schleife mit festen Tastverhä Itnissen, die in einer Nachschlagetabelle gespeichert sind, geregelt. Die Nachschlagetabelle kann jedoch nicht zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemischs mit einem Tastverhältnis vorgesehen werden, das sowohl dem Antrieb im stetigen Zustand als auch dem Antrieb im übergangszustand, wie bei Beschleunigung, genügt. Obwohl die Menge der Ansaugluft ansteigt, wenn der Motor beschleunigt wird, steigt die Menge des eingeführten Brennstoffs nicht mit dem Anstieg der Ansaugluft an. Das Luft-Brennstoff-Gemisch muß demgemäß bei Beschleunigung angereichert werden. Wenn die Tabelle aufgestellt wird, um den übergangszustand zu berücksichtigen, ist das Luft-Brennstoff-Verhältnis für den stetigen Zustand ungeeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, die wirkungsvoll das Luft-Brennstoff-Verhältnis bei Beschleunigung des Motors im kalten Motorbetrieb regelt.

Hierfür ist die Anordnung der Erfindung mit einer Beschleunigungsfeststelleinrichtung versehen, die ein Beschleunigungssignal im kalten Motorbetrieb erzeugt. Das Beschleunigungssignal wirkt, um Impulse an eine Luft-Brennstoff-Gemiseh-Zuführvorrichtung anzulegen, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemischs zu regeln, um das Erfordernis der Beschleunigung zu berücksi chtigen.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Regelschaltung der Erfi ndung,

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Fig. 3 eine Darstellung einer NachschLagetabeLLe für das Luft-Brennstoff-Verhältnis und

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Betriebs der Anordnung der Erf i ndung.

Gemäß Fig. 1 ist der Vergaser 1 nahe einer Ansaugverzweigung 21 eines Verbrennungsmotors 2 vorgesehen. Ein Korrekturluftkanal 8 steht in Verbindung mit einer Luftöffnung 7, die in einem Hauptbrennstoff kanaL 6 zwischen einer Schwimmerkammer 3 und einer Düse 5 in einem Venturirohr 4 vorgesehen' ist. Ein weiterer Korrekturluftkanal 13 steht in Verbindung mit einer weiteren Luftöffnung 12, die in einem LeerLaufbrennstoffkana I 11 vorgesehen ist, der von dem HauptbrennstoffkanaL 6 abzweigt und sich zu einer Leer laufmündung 10 in der Nähe eines Drosselventils 9 erstreckt. Die Korrektur luftkanäLe 8 und 13 stehen in Verbindung mit Ein-Aus-EIektromagnetventiLen 14 und 15, deren Ansaugseiten in Verbindung mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 stehen. Ein katalytischer Dreiwegkonverter 18 ist in einem Auspuffrohr 17 stromabwärts des Motors vorgesehen und ein O_?-Fühler 19 ist zwischen dem Motor 2 und dem Konverter 18 vorgesehen, um die Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase festzustellen, wenn das Luft-Brennstoff-Gerniseh in dem Motor verbrannt wird. Ein KühlmitteltemperaturfühLer 20 ist an einem Wassermantel des Motors vorgesehen, um die Temperatur des Kühlwassers zu bestimmen, und ein Vakuumfühler 22 ist in der Ansaugverzweigung 21 stromabwärts des Drosselventils 9 vorgesehen. Ein Atmosphärenfühler 23 ist des weiteren in der Anordnung vorgesehen, um den Druck zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu bestimmen.

Die Ausgangssignale des 0-,-Fühlers 19, des Küh Imi t te L temperaturfühlers 20, des Vakuumfühlers 22 und des Atmosphärendruckfühlers 23 werden zu einer Rege Lei ηhe it 30 gesandt, die ein Ausgangssignal erzeugt, um Elektromagnetventil« 14 und 15 zu ihrem öffnen und Schließen mit einem Tastverhältnis zu

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betätigen. Somit wird entweder eine wesentliche Luftmenge dem Brennstoffsystem über die LuftkorrekturkanaLe 8 und 13 zugeführt, um ein mageres Luft-Brennstoff-Gemiseh zu erzeugen, oder es wird nur eine geringe Luftmenge dem Brennstoffsystem zugeführt, um das Luft-Brennstoff-Gemisch anzureichern.

Fig. 2 zeigt die Ausbildung der Regeleinheit 30 einschließlich eines Rückkopplungsregelkreises. Die Regeleinheit ist mit einem Grundimpulserzeugungsteil 34 zum Erzeugen von Grund impulsen mit einem konstanten Tastverhältnis, die zu einem Berechnungsteil gesandt werden, versehen. Das Ausgangssignal des 0-,-Fühlers wird an den Berechnungsteil 32 über einen Komparator 31 angelegt.

Im allgemeinen ändert sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis zyklisch in bezug auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis. Das Ausgangssignal des 0_?-Fühlers 19 hat demgemäß eine Wellenform mit einer bestimmten Wellenlänge. Das Ausgangssignal wird mit einem Bezugswert in dem Komparator 31 verglichen, der Fehlersignalimpulse in Abhängigkeit von der Wellenform erzeugt. Die Impulse werden an den Berechnungsteil angelegt, in dem die von dem Teil 34 zugeführten Grundimpulse durch die Feh I ersigna I impuIse korrigiert werden, um geregelte AusgangsimpuI se zu erzeugen, deren Tastverhältnis korrigiert wird, um die Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu korrigieren. Die geregelten Ausgangsimpulse werden den Elektromagnetventilen 14 und 15 über einen Umschaltkreis 39 und einen Treiber 36 zum Betätigen der Ventile zugeführt.

Wenn ein fettes Luft-Brennstoff-Gemiseh festgestellt wird, erzeugt der BerechnungsteiI 32 Impulse mit einem großen Tastverhältnis, um das Gemisch zu verdünnen. Bei einem mageren Luft-Brennstoff-Gemisch erzeugt der Berechnungsteil Impulse mit einem kleinen Tastverhältnis, um das Gemisch anzureichern.

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Ein FesttastverhäLtnisimpuL serzeugungsteiI 38 erzeugt verschiedene Impulse in Übereinstimmung mit den Antriebszuständen.

Der Teil 38 hat eine Nachschlagetabelle, siehe Fig. 3. Die Tabelle ist dreidimensional, um ein Tastverhältnissignal in Abhängigkeit von dem AnsaugverzweigungsVakuumsigna I durch das Ausgangssignal des Vakuumfühlers 22 und das MotordrehzahL signaI, das durch Zündimpulse erhalten wird, zu erzeugen. Die Tabelle wird so angefertigt, daß verschiedene Ta's tver hä 11 ni sse vorgesehen werden, die für Zustände des Motors während des kalten Motorbetriebs geeignet sind. Der Festtastverhältnisimpulserzeugungsteil 38 ist in der Lage, mehrere Impulszüge zu erzeugen, wobei jeder Zug ein festes Tastverhältnis aufweist, das durch die Nachschlagetabelle in Übereinstimmung mit dem Ansaugverzweigungsvakuum (Last an dem Motor) und der Motordrehzahl bestimmt wird. Die Impulse mit festem Tastverhältnis werden den Elektromagnetventilen 14 und 15 über den Ums cha 11kreis und den Treiber 36 zugeführt.

Der Umschaltkreis 39 wird durch ein Ausgangssignal eines Besch leunigungsfestste 11kreises 40 betätigt. Der Kreis 40 enthält einen Ansaugverzweigungsvakuumfeststellkreis 41, einen Kühlmitte I temperaturfestste 11kreis 42 und einen Atmosphärendruckfest stellkreis 43. Der Vakuumfeststellkreis 41 wird mit dem Ausgangssignal eines Vakuumfühlers 22 gespeist und erzeugt ein hochpegeIiges Ausgangssignal, wenn das Vakuum (ein Wert nahe dem atmosphärischen Druck) niedriger als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise -300 mmHg) ist, was bedeutet, daß der Motor starkbeschleunigt wird.

Der KühImitteItemperaturfeststelIkreis 42 wird mit einem Signal des Kühlmitteltemperaturfühlers 20 gespeist und erzeugt ein hochpegeIiges Ausgangssignal, wenn die Temperatur unter 80 C liegt. Der Atmosphärend-ruckf estste 11 krei s 43 erzeugt ein hochpegeIiges Ausgangssignal, wenn der durch einen

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AtmosphärendruckfühLer 23 abgetastete Atmospährendruck höher aLs 650 mmHg ist. Die AusgangssignaLe der Kreise 41, 42 und 43 werden an ein UND-VerkhüpfungsgLied 44 angelegt, dessen hoch" pegeLiges AusgangssignaL einem Zeitgeber 45 zugeführt wird, um diesen zu betätigen. Der Zeitgeber 45 erzeugt ein hochpegeLiges AusgangssignaL während 0,2 Sekunden. Auch wenn das hochpegeLige AusgangssignaL des UND-VerknüpfungsgLieds mehr aLs 0,2 Sekunden andauert, wird das AusgangssignaL des Zeitgebers 45 nach 0,2 Sekunden niederpegeLig. Das hochpegeLige AusgangssignaL des Zeitgebers 45 betätigt den Ums cha Lt krei S' 39, um den Eingang von dem Berechnungstei L 32 abzuschaLten und den Ausgang des Kreises 38 mit dem Treiber 36 zu verbinden.

Im kaLten Motorbetrieb bei niedriger Höhe, wenn das Verzweigungsvakuum höher aLs -300 mmHg ist, erzeugt im Antriebszustand, wie dem Leer Laufbetrieb des Motors und dem stetigen Antriebszustand, der Vakuumfestste LLkreis 41 ein niederpegeLiges AusgangssignaL, was bewirkt, daß das AusgangssignaL des UND-VerknüpfungsgLieds 44 niederpegeLig wird. Das AusgangssignaL des Zeitgebers 45 befindet sich somit auf hohem PegeL, so daß der UmschaLtkreis 39 den Ausgang des BerechnungsteiLs 32 mit dem Treiber 36 verbindet. Das Luft-Brennstoff-VerhäLtnis wird somit durch die RuckkoppLungsregeLanordnung geregeLt.

Wenn das Verzweigungsvakuum niedriger aLs -300 mmHg durch die BeschLeunigung des Motors wird, wird das AusgangssignaL des UND-VerknüpfungsgLieds 44 hochpegeLig, so daß das AusgangssignaL des Zeitgebers 45 höchstens für 0,2 Sekunden hochpegeLig wird. Während dieser Zeitdauer werden somit ImpuLse mit Tastverhältnissen, die durch die NachschLagetabeLLe in Übereinstimmung mit dem Verzweigungsvakuum und der MotordrehzahL bestimmt werden, von dem TeiL 38 an die ELektromagnetventiLe 14 und 15 über den UmschaLtkreis 39 und den Treiber 36 angeLegt. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird somit so gesteuert, daß es die Anforderung bei BeschLeunigung im kaLten Motorbetrieb berücksichtigt. Wenn

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eines der Eingangssignale des UND-VerknüpfungsgLieds 44 auf einen Pegel wechselt oder nach 0,2 Sekunden aufhört, wird das Ausgangssignal des Zeitgebers 45 niederpege I ig. Die Anordnung kehrt somit zur Rückkopplungsregelung zurück. Fig. 4 zeigt den vorangehend beschriebenen Betrieb der Anordnung.

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Claims

Patentansprüche

iJ Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäLtnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit Einrichtungen zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemischs zu dem Motor, mit einem Elektromagnetventil zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses des durch die Zuführeinrichtung zugeführten Luft-Brennstoff-Gemischs, mit einem 0-,-Fühler zum Feststellen der Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen, mit einer Rückkopplungsregelschaltung einschließlich Komparatoreinrichtungen zum Vergleichen des Ausgangssignals des 0-,-Fühlers mit einem ^! Bezugswert und zum Erzeugen eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem Vergleich, und mit ersten Impulserzeugungseinrichtungen, die auf das Ausgangssignal der Komparatoreinrichtungen ansprechen und Impulse erzeugen, deren Tastverhältnis abhängig von dem Ausgangssignal ist, wobei die Impulse zum Aussteuern des E lektromagnetventiIs dienen, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis zu korrigieren,
gekennzeichnet durch

zweite Impulserzeugungseinrichtungen zum Erzeugen mehrerer Impulszüge, wobei jeder Zug ein vorbestimmtes Tastverhältnis aufweist, das durch Motorbetriebszustände bestimmt wird,

eine Besch leungigungsfeststeI Lei ηrichtung zum Erzeugen eines Beschleunigungssignals, wenn der Motor im kalten Motorbetrieb beschleunigt wird, und

Schaltereinrichtungen, die auf das Beschleunigungssignal ansprechen, um Impulszüge dem Elektromagnetventil zuzuführen und die Impulse von den ersten Impulserzeugungseinrichtungen

abzuscha11 en.

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2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die BeschLeunigungsfestste 11einrichtung erste Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals, wenn der Motor in größerer Höhe als ein vorbestimmter Wert beschleunigt wird, zweite Einrichtungen zum Feststellen einer niedrigen Kühlmitteltemperatur und zum Erzeugen eines Signals bei einer Temperatur unter einer vorbestimmten Temperatur und Verknüpfungsgliedeinrichtungen, die auf beide Signale zum Erzeugen des Beschleunigungssignals ansprechen, enthält.
3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber, der auf das Ausgangssignal der Verknüpfungsgliedeinrichtungen zum Erzeugen des Beschleunigungssignals für eine Zeitdauer anspricht.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch Atmosphärendruckiestste11 ei ηrichtungen zum Erzeugen eines Signals bei niedriger Höhe, wobei das Signal den Verknüpfungsgliedeinrichtungen als Eingang zum Betätigen der Verknüpfungsgliedeinrichtungen zugeführt wird.

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