DE3537531C2

DE3537531C2 -

Info

Publication number: DE3537531C2
Application number: DE3537531A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Fuchu Tokio/Tokyo Jp Ohtaki; Kazuo Musashino Tokio/Tokyo Jp Hara
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1985-10-22
Publication date: 1990-04-19
Also published as: GB2167214B; US4671238A; GB8525890D0; GB2167214A; DE3537531A1; JPH0623551B2; JPS61101643A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brenn stoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbe griff des Patentanspruches.

Wenn ein Motor aus einem Zustand hoher Last sehr schnell verzögert wird, tritt ein hoher Unterdruck im Ansaugkanal auf und an der Wand des Ansaugkanals haftender Brennstoff wird zusammen mit der Ansaugluft in die Zylinder gezogen. Das Luft-Brennstoff-Gemisch wird demgemäß zeitweilig ange reichert, was eine Abnahme der Sauerstoffkonzentration in den Abgasen bewirkt. Ein Emissionsregelsystem arbeitet dann, um das fette Gemisch zu verdünnen, was zur Zuführung eines extrem mageren Gemischs führt. Fig. 4a und b zeigen einen Anstieg eines Tastverhältnisses und ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch mit gestrichelter Linie. Wenn bei diesem Zustand der Motor wieder in einen Hochlastbereich beschleunigt wird, wird das Luft-Brennstoff-Gemisch noch mehr verdünnt. Die Antriebsfähigkeit des Fahrzeuges ist somit bei diesem Antriebszustand sehr gering.

Aus der DE-OS 27 39 992 ist eine Brennkraftmaschine mit O₂- Sondenregelung bekannt, bei der die Wirkung der Sondenregelung im Schubbetrieb oberhalb einer Grenzdrehzahl abgeschaltet wird. Dies bedeutet, daß dann, wenn der Motor von höherer Drehzahl im Schubbetrieb zu einer niedrigeren Drehzahl abfällt, das Gemisch auf einen konstanten, mageren Wert eingestellt wird. Wenn nun bei einer solchen Anordnung noch bei Vorliegen des konstanten (mageren) Gemisches wieder Gas gegeben wird, so wird das Gemisch noch weiter abgemagert, was die Beschleunigung bzw. den Einsatz der Beschleunigung verschlechtert.

Aus der DE-OS 31 07 618 ist eine Anordnung der eingangs ge nannten Art bekannt, die einen Zweistufenvergaser aufweist. Die Sekundärseite des Vergasers wird so eingestellt, daß bei hoher Motorlast ein sehr fettes Gemisch zugeführt wird. Das bei diesem System vorgesehene Rückkopplungs-Regelsystem arbeitet nun so, daß die Primärseite des Vergasers mageres Gemisch liefert, wodurch dann das Gesamt-Gemisch-Verhältnis einstellbar ist. Bei einer Drehzahlabnahme wird auch gemäß dieser Druckschrift ein mageres Gemisch zugeführt, was bei einem erneuten Beschleunigen die oben beschriebenen Folgen hat.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Auf gabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der ein gangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß beim Wiederbeschleunigen, d. h. beim Beschleunigen nach Abfall der Drehzahl aus einem Betriebszustand hoher Last, die Leistungsabgabe der Maschine verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst. Hierbei ist es für die Erfindung wesent lich, daß das Gemisch über das Tastverhältnis bei einem vorbestimmten Wert festgelegt wird, um eine Anreicherung bei der Verzögerung aus dem Betriebszustand "hohe Last" durchzuführen.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anforderung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Regelschaltung,

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Betriebs einer weiteren Aus führungsform der Erfindung und

Fig. 4a bis 4c Darstellungen des Unterdrucks, des Tastverhältnisses und des Luft-Brennstoff-Verhältnisses bei Übergangszuständen des Motors.

Gemäß Fig. 1 ist ein Vergaser 1 stromaufwärts eines Ansaugkanals 20 eines Verbrennungsmotors 2 vorgesehen. Ein Korrekturluftkanal 8 steht in Verbindung mit einer Luftöffnung 7, die in einem Haupt brennstoffkanal 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 Leerlaufbrennstoffkanal 11 vorge sehen ist, der von dem Hauptbrennstoffkanal 6 abzweigt und sich zu einer Leerlaufmündung 10 in der Nähe einer Drosselklappe 9 erstreckt. Die Korrekturluftkanäle 8 und 13 stehen in Verbindung mit Ein-Aus-Elektromagnetventilen 14 und 15, deren Ansaugseiten in Verbindung mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 stehen. Ein katalytischer Dreiwegkonverter 18 ist in einem Abgasrohr 17 des Motors vorgesehen. Ein O₂-Fühler 19 ist zwischen dem Motor 2 und dem Konverter 18 vorgesehen, um die Sauerstoffkonzentration der Abgase fest zustellen. Ein Unterdruckfühler (Vakuumfühler) 21 ist im Ansaugkanal 20 stromabwärts der Drosselklappe 9 vorgesehen.

Die Ausgangssignale des O₂-Fühlers 19 und des Unterdruckfühlers 21 werden zu einer Regeleinheit 30 gesandt, die ein Ausgangssignal erzeugt, um die Magnetventile 14 und 15 zum Öffnen und Schließen in einem Tastverhältnis zu betätigen. Somit wird entweder eine wesentliche Luftmenge dem Brennstoffsystem über die Luftkorrekturkanäle 8 und 13 zugeführt, um ein mageres Gemisch zu erzeugen, oder es wird nur eine kleine Luftmenge dem System zugeführt, um das Gemisch anzureichern.

Fig. 2 zeigt die Ausbildung der Regeleinheit 30 einschließlich eines Rückkopplungsregelkreises. Das Ausgangssignal des O₂-Fühlers 19 wird an an einen PI(Proportional- und Inte grations)-Kreis 32 über einen Komparator 31 angelegt.

Im allgemeinen ändert sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis zyklisch mit Bezug auf das stöchiometrische Gemisch. Das Ausgangssignal des O₂-Fühlers 19 hat demgemäß eine Wellenform mit einer bestimmten Wellenlänge. Das Ausgangs signal wird mit einem Bezugswert in dem Komparator 31 verglichen, der Impulse in Abhängigkeit von der Wellenform erzeugt. Die Impulse werden an den PI-Kreis 32 angelegt, so daß der PI-Kreis ein Ausgangssignal mit einer Sägezahnwellenform erzeugt. Das Ausgangssignal des PI-Kreises 32 wird an einen Impulserzeugungskreis 35 angelegt, der das Ausgangssignal des PI-Kreises 32 mit Dreieckwellenimpulsen vergleicht und Rechteck wellenimpulse erzeugt. Die Rechteckwellenimpulse werden den Elektromagnetventilen 14 und 15 über einen Umschaltkreis 38 und einen Treiber 36 zum Betätigen der Ventile zugeführt.

Wenn ein fettes Gemisch festgestellt wird, erzeugt der Impulserzeugungskreis 35 Impulse mit einem großen Tastverhältnis, um das Gemisch zu verdünnen. Bei einem mageren Gemisch nimmt das Tastverhältnis der Impulse ab, um das Gemisch anzureichern.

Der PI-Kreis 32 wird mit verschiedenen Zustandskorrektursignalen von einem Korrektursignalerzeugungskreis 34 gespeist, um das Tastverhältnis in Übereinstimmung mit Antriebszuständen zu ändern. Ein Festtastverhältnisimpulserzeugungskreis 37 erzeugt einen Impulszug mit einem festen Tastverhältnis (40%) für einen Wiederbeschleunigungszustand, mit dem sich die Anord nung der Erfindung besonders befaßt. Die Festtastverhältnis impulse werden den Elektromagnetventilen 14 und 15 über den Umschalter 38 und den Treiber 36 zugeführt.

Der Umschalter 38 wird durch ein Ausgangssignal eines Beschleu nigungsfeststellkreises 39 betätigt. Die Schaltung enthält einen Detektor 40 zum Feststellen des Betriebszustands "hohe Last" und einen Detektor 41 für "niedrige Last", die mit dem Ausgangssignal des Unterdruckfühlers 21 gespeist werden. Der Detektor 40 erzeugt ein hochpegeliges Ausgangssignal, wenn der Unterdruck höher als ein vorbestimmter niedriger Wert (beispielsweise -150 mmHg) ist, was den Beginn der Verzögerung des Motors bedeutet. Der Detektor 41 erzeugt ein hochpegeliges Ausgangssignal, wenn der Unterdruck höher als ein vorbestimmter hoher Wert (-500 mmHg) ist, was bedeutet, daß die Drosselklappe 9 geschlossen wird. Das Ausgangssignal des Detektors 40 wird an einen Zeitgeber 42 gegeben, der auf ein hochpegeliges Ausgangssignal des Detektors 40 hin ein hochpegeliges Ausgangssignal für eine kurze Dauer (10 Sekunden) erzeugt. Die Ausgangssignale des Zeitgebers 42 und des Detektors 41 werden an ein UND-Gatter (UND-Verknüpfungsglied) 43 angelegt. Das Ausgangssignal des UND-Gatters 43 wird an den Umschalter 38 angelegt, so daß der Schalter betätigt wird, um Impulse mit festem Tastverhältnis von dem Kreis 37 dem Treiber 36 zuzuführen.

Wenn im Betrieb ein mageres Gemisch festgestellt wird, werden Impulse mit kleinem Tastverhältnis vom Kreis 35 erzeugt. Das Gemisch wird somit angereichert. Wenn der Unterdruck niedriger als -150 mmHg bei hoher Last ist, wird das Tastverhältnis auf etwa 20% vor der Zeit t 1 eingestellt, siehe Fig. 4b, und das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird beim stöchiometrischen Wert gehalten, siehe Fig. 4c. Das Ausgangssignal des Detektors 40 ist niederpegelig und somit erzeugt der Zeitgeber 42 ein nieder pegeliges Ausgangssignal. Zur Zeit t 1 beginnt die Drossel klappe 9 sich zu schließen, um den Motor zu verzögern, so daß der Unterdruck ansteigt. Wenn der Unterdruck über -150 mmHg zur Zeit t 2 ansteigt, wird der Pegel des Ausgangssignals des Zeitgebers 42 hoch und 10 Sekunden lang gehalten. Wenn der Unterdruck über -150 mmHg zur Zeit t 3 ansteigt, erzeugt während der 10 Sekunden der Detektor 41 ein hochpegeliges Ausgangssignal, was bewirkt, daß das Ausgangssignal des UND-Gatters 43 hochpegelig wird, um den Umschalter 38 zu betätigen. Die Impulse mit einem Tastverhältnis von 40% werden somit den Elektromagnetventilen 14 und 15 über den Umschalter 38 und den Treiber 36 zugeführt, so daß verhindert wird, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch magerer wird, siehe die ausgezogene Linie in Fig. 4c. Wenn der Motor zur Zeit t 4 wieder beschleunigt wird und der Unterdruck niedriger als -500 mmHg wird, wird das Ausgangssignal des Detektors 41 niederpegelig, was bewirkt, daß das Ausgangssignal des UND-Gatters 43 niederpegelig wird. Die Anordnung kehrt somit zum Rückkopp lungsregelsystem zurück. Da das Gemisch fett gehalten wurde, wird das Gemisch sehr schnell auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis geregelt.

Fig. 3 zeigt den Betrieb einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die durch ein Mikrocomputersystem gebildet wird.

Claims

Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors (2) mit einem Ansaugkanal (20), mit einer darin angeordneten Drosselklappe (9), mit Mitteln (1) zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zum Motor, mit einem Magnet ventil (14, 15) zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhäl nisses des zugeführten Gemisches, mit einem O₂-Fühler (19) zum Feststellen der Sauerstoffkonzentration im Abgas der Ma schine, mit einer Rückkopplungs-Regelschaltung (30), die einen Komparator (31) umfaßt, der das Ausgangssignal des O₂-Fühlers (19) mit ei nem Bezugswert vergleicht und ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Vergleichs signal liefert, mit einem Impulserzeugungskreis (35), der auf das Vergleichssignal hin Impulse erzeugt, deren Tastverhältnis vom Vergleichssignal abhängt, wobei diese Impulse dem Magnet ventil (14, 15) zur Korrektur des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zuge führt werden, mit einem Unterdruckfühler (21) im Ansaugkanal (20) stromabwärts der Drosselklappe (9), der ein Unterdrucksignal in Abhängigkeit vom Unterdruck im Ansaugkanal liefert, und mit einem ersten Detektor (40) zum Feststellen des Betriebszu standes "hohe Last", dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Detektor (40) in Abhängigkeit vom Unterdrucksignal dann ein Ausgangssignal liefert, wenn der Unterdruck beim Beginn einer Drehzahlabnahme der Maschine unterhalb eines ersten vorbestimmten Wertes (-150 mmHg) liegt,
daß ein zweiter Detektor (41) zum Feststellen eines Niedriglast- Zustandes des Motors vorgesehen ist, der in Abhängigkeit vom Unterdrucksignal dann ein Niedrig lastsignal abgibt, wenn der Unterdruck größer als ein zweiter vorbestimmter Wert (-500 mmHg) wird, der höher als der erste vorbestimmte Wert (-150 mmHg) ist,
daß ein Zeitgeber (42) vorgesehen ist, der auf das Ausgangssignal des ersten Detektors (40) hin während einer vorbestimmten Zeit dauer ein Zeitgebersignal abgibt,
daß Verknüpfungseinrichtungen (43) vorgesehen sind, die auf das Zeitgebersignal und das Niedriglast-Signal hin ein Ver knüpfungssignal abgeben, und daß
Korrekturmittel (37) vorgesehen sind, die in Abhängigkeit vom Ver knüpfungssignal dem Magnetventil (14, 15) Impulse mit einem derartigen festen Tastverhältnis zuführen, daß das Gemisch bei Drehzahlabnahme aus dem Betriebszustand "hohe Last" angereichert wird.