DE3537533A1

DE3537533A1 - Anordnung zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3537533A1
Application number: DE19853537533
Authority: DE
Inventors: Kazuo Musashino Tokio/Tokyo Hara; Toshikazu Mitaka Tokio/Tokyo Iwanaga
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: 1986-04-24
Also published as: US4612892A; DE3537533C2; JPS61101640A; GB2168178A; JPH0674764B2; GB8525886D0; GB2168178B

Description

5/195 _o Fuji Jukogyo K.K,

Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäLtnisses eines Verbrennungsmotors

Priorität: 22. Oktober 1984 Japan 59-222625

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum RegeLn des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors, welche das Luft-Brennstoff-Gemisch auf ein stöchiometrisches Luft-Brennstoff-Verhältnis regelt, bei welchem Verhältnis ein Dreiwegkatalysator am wirkungsvollsten arbeitet.

Bei einer bekannten Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-' Verhältni ss.es ■ für ein Fahrzeug wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis des in den Mot orzy Ii η dem verbrannten Luft-Brennstoff-Gemisches als Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen mittels eines O--Fühlers festgestellt, der in der Auspuffanordnung des Motors vorgesehen ist, und eine Beurteilung in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des O_-Fühlers wird ausgeführt, die anzeigt, ob das Luft-Brennstoff-Verhältnis fetter oder magerer als der Wert entsprechend dem stöchiometrisehen Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, woraufhin ein Regelsignal erzeugt wird. Das Regelsignal wird einem Proportional- und Integrationskreis (PI-Kreis) zugeführt, dessen Ausgangssignal in Impulsform umgewandelt wird. 'Die. Impulse -be.tät igen ein Elektromagnet ventiL, um die Menge der entnommenen Luft in dem Vergaser für die Regelung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches zu regeln. Wenn das TastverhäItnis 'der Impulse verringert wird, wird das Luft-Brennstoff-Gerniseh angerei chert. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird somit auf das stöchiometrisehe Luft-Brennstoff -Verhä ltni s geregelt, bei dem der Dreiwegkatalysator in der Auspuff anordnung am w.i rkun-gsvo-l Isten " arbeitet» Bei einer solchen Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert, neigt das Luft-Brennstoff-VerhäItnis dazu, von dem stöchiometrisehen Luft-Brennstoff-Verhältnis abzuweichen.

BAD ORIGINAL

■ k-

Um das abgewichene Luft-Brennstoff-VerhäLtnis auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-VerhäItnis sehr schnell zu konvergieren, wird die Konstante des PI-Kreises auf einen großen Wert geändert. Die Konstante des PI-Kreises wird schrittweise auf verschiedene Wert in Übereinstimmung mit den Antriebszuständen des Fahrzeugs geändert. Die Konstante des PI-Kreises nimmt auf einen kleinen Wert im Motor Ieerlaufbetrieb ab, da sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis im Leerlauf nicht stark ändert.

Wenn das Fahrzeug beschleunigt wird, wird das Luft-Brennstoff-Gemisch durch den Betrieb des Vergasers des Motors angereichert, um die Forderung der Beschleunigung zu erfüllen, siehe Fig. 5b. Andererseits arbeitet die Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses so, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch verdünnt wird, was durch Anstieg des TastverhäItnisses bei einer großen Konstante des PI-Kreises ausgeführt wird, siehe Fig. 5a. Wenn das Gaspedal losgelassen wird, um das Fahrzeug zu verzögern, fällt das Tastverhältnis bei einer Konstanten des PI-Kreises ab, wie durch die ausgezogene Linie in Fig. 5a gezeigt ist. Wenn bei einer bekannten Anordnung das Gaspedal losgelassen wird, um den Motor leerlaufen zu lassen, wird die Konstante des PI-Kreises klein, wie oben angegeben. Entsprechend fällt somit das Tastverhältnis langsam ab und das Gemisch wird langsam angereichert, siehe Fig. 5b. Als Ergebnis bleibt das Gemisch mager im Leerlaufbetrieb, was den Motor leer laufbetrieb unstabil macht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zu schaffen, die so arbeitet, daß das magere Luft-Brennstoff-Gemisch auf das stöchiometrisehe Luft-Brennstoff-Verhältnis im übergangszustand vom Beschleunigungszustand in den Leerlaufzustand sehr schnell konvergiert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, indersind

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

Fig. 2a und 2b ei η Blockschaltbild der elektrischen Regelschaltung der Erfindung,

Fig. 3a und 3b Darstellungen von We Ilenformen des Ausgangssignals eines PI-Kreises und von Wellenformen zur Erzeugung von Impulsen, '

Fig. 4 ein Flußdiagramm des Betriebs der erfindungsgemäßen Anordnung und

Fig. 5a und 5b Darstellungen von Veränderungen der Tastverhältnisse und der Luft-Brennstoff-Verhältnisse.

Gemäß Fig. 1 ist ein Vergaser 1 nahe einer Ansaugverzweigung eines Verbrennungsmotors 2 vorgesehen. Ein KorrekturluftkanaI 8 steht in Verbindung mit einer Luftöffnung 7, die in einem Hauptbrennstoff kana I 6 zwischen einer Schwimmerkammer 3 und einer Düse 5 in einem Venturirohr 4 vorgesehen ist. Ein weiterer KorrekturluftkanaI 13 steht in Verbindung mit einer weiteren Luftöffnung 12, die in einem Leer laufbrennstoffkanaI 11 vorgesehen ist, der von dem Hauptbrennstoffkana I 6 abzweigt und sich zu einer Leer laufmündung 10 in der Nähe eines Drosse I venti I s erstreckt. Die KorrektorluftkanäIe 8 und 13 stehen in Verbindung mit Ein-Aus-E lektromagnetventilen 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 Op-Fühler 19 ist zwischen dem Motor 2 und dem Konverter 18 vorgesehen, um die Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase zu bestimmen, wenn das Luft-Brennstoff-Gemisch in dem Motor verbrannt wird. Ein Vakuumfühler 20 ist in der Ansaugverzweigung stromabwärts des DrosseI ventiIs 9 vorgesehen.

Die Ausgangssignale des O_-Fühlers 19 und des Vakuumfühlers werden zu einer Regeleinheit 30 gesandt, die ein Ausgangssignal erzeugt, um die E lektromagnetventiIe 14 und 15 zu deren öffnen

und SchLießen mit einem Tastverhältnis zu betätigen. Somit wird entweder eine wesentliche Luftmenge dem Brennstoffsystem über die Luftkorrekturkanä Ie 8 und 13 zugeführt, um ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen, oder es wird nur eine geringe Menge von Luft dem System zugeführt, um das Luft-Brennstoff-Gemisch anzureichern.

Fig. 2a und 2b zeigen den Aufbau der Regeleinheit 30 einschließlich eines Rückkopplungsregelkreises. Das Ausgangssignal des Op-Fühlers 19 wird einem PI(Proportionat- und Integration)-Kreis 32 über einen Komparator 31 zugeführt.

Im allgemeinen ändert sich das Luft-Brennstoff-Verhältnis zyklisch in bezug auf das stöchiometrisehe Luft-Brennstoff-Verhältnis. Das Ausgangssignal des Op-Fühlers 19 hat folglich eine Wellenform mit einer bestimmten Wellenlänge. Das Ausgangssignal wird mit einem Bezugswert in einem Komparator 31 verglichen, der Impulse in Abhängigkeit von der Wellenform erzeugt. Die Impulse werden einem PI-Kreis 32 zugeführt, so daß der PI-Kreis ein Ausgangs signaI mit einer Wellenform erzeugt, wie sie in Fig. 3a gezeigt ist. Das Ausgangssignal des PI-Kreises 32 wird einem Impulserzeugungskreis 35 zugeführt, der das Ausgangsignal des PI-Kreises 32 mit Dreieckwellenimpulsen T vergleicht und Rechteckwellenimpulse SP erzeugt, siehe Fig. 3b. Das Ausgangssignal des PI-Kreises 32 wird nachfolgend mit PI-Wert bezeichnet. Die Rechteckwellenimpulse werden den Elektromagnetventi len 14 und 15 über eine Treiberstufe 36 zum Betätigen der Ventile zugeführt.

Wenn ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch festgestellt wird, erzeugt der PI-Kreis 32 einen ins Positive gehenden PI-Wert (Fig. 3a), so daß das Tastverhältnis der Impulse SP groß wird, siehe Fig. 3b, um das Gemisch zu verdünnen. Bei einem mageren Luft-Brennstoff-Gemiseh erzeugt der PI-Kreis einen ins Negative gehenden PI-Wert, der bewirkt, daß das Tastverhältnis abnimmt,

um das Gemisch anzureichern. Die We I lenform des PI-Werts in Fig. 3b hat nicht einen durch P in Fig. 3a gezeigten P-Faktor des Proportionalkreises.

Der PI-Kreis 32 wird mit einem konstanten Grundsignal von einem Grundkonstantenkreis 33 und verschiedenen konstanten Korrektursignalen von Korrektursignalerzeugungskreisen 34 und 37 über einen UmschaLtkreis 38 gespeist. Der Kreis 34 erzeugt ein erstes SignaL zum Antreiben des Fahrzeugs mit Marschgeschwindigkeit, ein zweites Signal zum Besch leunigen des Fahrzeugs und ein drittes Signal für den Leerlauf des Motors. Der Kreis 37 erzeugt ein viertes Signal für einen besonderen Leerlaufbetrieb, mit dem sich die Anordnung der Erfindung befaßt. IL und IR in Fig. 3b zeigen einen Pl-Wert bei dem besonderen Leerlaufbetrieb. Der ins Negative gehende Pl-Wert IR nimmt sehr schnell durch eine große Konstante iη Abhangigkeit von dem vierten Signal ab, so daß das Tastverhältnis sehr schnell verringert wird, siehe Fig. 3b.

Der UmschaItkreis 38 wird durch ein Ausgangssigna I eines Kreises 44 zum Feststellen des besonderen Leer Laufbetriebs betätigt» Der Kreis 44 enthält einen MotordrehzahIfeststeI Ikreis 39 und einen VerzweigungsvakuumfeststeI Ikreis 43. Der Motordrehzah I festst e Il krei s 39 wird mit Zündimpulsen von einem Zündimpulsgenerator 21 gespeist und erzeugt ein hochpegeüges Ausgangssignal, wenn die Motordrehzahl unter einer vorbestimmten niedrigen Drehzahl (1100 Umdrehungen pro Minute) liegt. Der Vakuumfestste 11 kreis 43 wird mit dem Ausgangssignal des Vakuumfühlers 20 gespeist und erzeugt ein hoch-pegeliges Ausgangssignal, wenn das Vakuum höher als ein vorbestimmter hoher Wert ist, bei spie Isweise -400 mmHg, was bedeutet, daß der Motor durch Loslassen des Gaspedals des Fahrzeugs sehr schnell verzögert wird. Das Ausgangssignal des MotordrehzahIfestste11kreises 39 wird einem Zeitgeber 40 zugeführt, der auf das hochpegelige Ausgangssignal des Kreises39 anspri cht, um ei η hochpegeLiges Ausgangssignal höchstens für eine kurze Zeitdauer (5 Sekunden) zu erzeugen. Auch wenn das hochpegelige Ausgangssignal des Kreises 39 über 5 Sekunden andauert, erzeugt der Zeitgeber nicht

ein AusgangssignaL. Die AusgangssignaLe des Zeitgebers 40 und des Kreises 43 werden einem UND-VerknüpfungsgLied 41 zugeführt. Andererseits wird das ' Ausgangssignal des Impulserzeugungskreises 35 dem UND-VerknüpfungsgLied 41 über einen TastverhäItnisfeststellkreis 42 zugeführt, wenn das Tastverhältnis größer als ein vorbestimmter großer Wert (50%) ist, was bedeutet, daß das Luft-Brennstoff-Gemisch mager ist. Unter diesen Bedingungen wird das Ausgangssignal des UND-VerknüfungsgLieds 41 dem Umschaltkreis 38 zugeführt, so daß der Kreis betätigt wird, um das Ausgangssignal des Kreises 37 dem PI-Kreis 32 zuzuführ'en.

Im Betrieb wird die Konstante des PI-Kreises 32 durch Korrigieren des konstanten Grundsignals von dem Kreis 33 mit dem KorrektursignaL von dem Kreis 34 in übereinstimung mit Antriebszuständen festgelegt. Wenn ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch festgestellt wird, erzeugt der PI-Kreis 32 einen ins Positive gehenden PI-Wert, so daß die Impulse mit großen Tastverhältnissen von dem Kreis 35 erzeugt werden. Das Luft-Brennstoff-Gemisch wird somit verdünnt.

Gemäß Fig. 4 wird, wenn die Motordrehzahl höher als 1100 Umdrehungen pro Minute ist, der Zeitgeber 40 zurückgesetzt. Bis die Andauer des Ausgangssignals des Zeitgebers 40 5 Sekunden übersteigt, wird der Zeitgeber erhöht. Wenn das Tastverhältnis zu dieser Zeit größer als 50% ist und das Verzweigungsvakuum höher als -400 mmHg ist, erzeugt das UND-Verknüpfungsglied 41 ein Ausgangssignal, das den Umschalter 38 betätigt. Das vierte Signal wird somit von dem Korrektursignalerzeugungskreis 37 an den PI-Kreis angelegt. Demgemäß wird der ins Negative gehende PI-Wert auf den PI-Wert IR korrigiert, siehe Fig. 3b, so daß das magere Luft-Brennstoff-Gemisch sehr schnell angereichert wird.

Gemäß der Erfindung wird somit das Tastverhältnis der Impulse sehr schnell verringert, wie durch die gestrichelte Linie in

.3.

Fig. 5a gezeigt, so daß das magere Luft-Brennstoff-Gemisch schnell angereichert wird, siehe die gestrichelte Linie in Fig. 5b. Im Leerlaufbetrieb wird demgemäß ein Luft-Brennstoff-Gemisch mit dem stöchiometrisehen Luft-Brennstoff-VerhäItnis zugeführt, wodurch der Leerlaufbetrieb stabilisiert wird.

Claims

Patentansprüche

Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-VerhäItnisses eines Verbrennungsmotors mit einer Ansaugverzw'ei gung, mit Einrichtungen zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches, mit einem Elektromagnetventil zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des durch die Zuführennrichtung zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches, mit einem Q--Fühler zum Festste Ilen der
Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen, mit einem Rückkopplungsregelkreis einschließlich Komparatoreinrichtungen zum Vergleichen des Ausgangssignals des O_?-Fühlers mit einem y Bezugswert zum Erzeugen eines Ausgangssignals entsprechend dem Vergleich, mit einer PI-Kreiseinrichtung, die auf das Ausgangssignal der.Komparatoreinrichtungen zum Erzeugen eines PI-Werts anspricht, und mit Impulserzeugungskreiseinrichtungen, die.auf den Pl-Wert zum Erzeugen von Impulsen ansprechen, deren Tastverhältnis abhängig von dem Pl-Wert ist, wobei die Impulse zum Ansteuern des Elektromagnet ventiIs zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses dienen,
gekennzeichnet durch

Motordrehzcfhlfeststelleinri chtungen zum Er zeugen eines MotordrehzahIsignals, wenn die Motordrehzahl niedriger als eine
vorbestimmte Motordrehzahl ist,

Motorbesch leunigungsfestste I Leinrichtungen zum Erzeugen eines
Beschleunigungssignals bei einer vorbestimmten Beschleunigung,

Beurteilungseinrichtungen, die auf ein Motor leer laufsigna I und das Beschleunigungssignal zum , Erzeugen eines besonderen Leeria u f s i g η als ansprechen,

Korrektureinrichtungen, die auf das besondere Leer lauf signaL zum Korrigieren des PI-Wert auf einen Wert ansprechen, der wirksam ist, um das Tastverhältnis der Impulse sehr schnell zu ändern, um das Luf t-B'rennstof f -Gemi sch anzureichern.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Feststellen des TastverhäItnisses und zum Erzeugen eines Tastverhältnissignals, wenn das Tastverhältnis die Zuführung eines mageren Luft-Brennstoff-Gemischs darstellt, wobei das Tastverhä Itnissigna I zum Beurteilen der Erzeugung des besonderen Leer lauf si gna I s verwendet wi'rd.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Zeitgeber zum Erzeugen des Motordrehzahlsignals für eine vorbestimmte Zeitdauer.