DE3642404C2 - - Google Patents
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Regeln
des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des einem Kraftfahrzeug
motor zugeführten Gemisches nach dem Oberbegriff des Patent
anspruches 1 bzw. 3.
Aus der DE-OS 26 48 791 ist es bekannt, daß man beim
Beschleunigen oder Verzögern des Motors den Integrations
faktor des Reglers während einer bestimmten Zeitdauer er
niedrigen kann, um so eine schnellere Anpassung zu erzielen,
ohne dabei eine unruhige Regelung während des stationären
Betriebs in Kauf nehmen zu müssen. In dieser Druckschrift
wird jedoch die Möglichkeit nicht mit einbezogen, daß in
einem Behälter gespeicherte Kraftstoffdämpfe in das Ansaug
system des Motors eingeleitet werden sollen.
Aus der US-PS 43 77 142 sind Verfahren und Vorrichtung der
eingangs genannten Art bekannt. Bei diesem System beginnt die
Einführung von Kraftstoffdämpfen ausschließlich in Abhängigkeit
vom Erreichen einer Betriebstemperatur. Dieses ist aber in dem
Fall nachteilig, in dem nach einem kurzfristigen Abstellen
des Motors - z. B. zum Tanken - der Motor wieder gestartet wird.
In diesem Fall ist nämlich die Kühlmitteltemperatur des
Motors dann noch so hoch, daß die Bedingung für die Einführung
der Kraftstoffdämpfe erfüllt ist und diese somit nach dem
Anlassen des Motors sogleich eingeführt werden. Andererseits
ist aber der 02-Fühler aufgrund seiner geringen Wärmespeicherung
so weit abgekühlt, daß er erst eine gewisse Zeit nach dem
Wiederstart seine Betriebstemperatur erreicht und die Regelung
wieder eingestellt werden kann. In der Zwischenzeit wird das
Gemisch durch die Einführung der Kraftstoffdämpfe stark
angereichert, was sowohl hinsichtlich des Betriebsverhaltens
als auch hinsichtlich der Abgasemission schädlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vor
richtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden,
daß bei der Einführung von Kraftstoffdämpfen stets ein Betrieb
mit geringer Abgasemission sichergestellt wird.
Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Kennzeichen
des Anspruches 1, vorrichtungsmäßig durch die im Kennzeichen
des Anspruches 3 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere bevor
zugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei
zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung
der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Regeleinheit;
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Integrator
ausganges der Regeleinheit; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise der
Regeleinheit, also das Ver
fahren zeigt.
Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Kraftfahrzeugmotor 1 mit
einem Einlaßrohr 2, einem Drosselkörper 5 und einem Ein
laßkrümmer 2 a versehen. Ein (Luft-) Strömungsfühler 14
ist im Einlaßrohr 2 angebracht. Ein O2-Fühler 12 ist an
einem Abgasrohr 3 vor einem Katalysator 3 a angebracht.
Kraftstoffeinspritzdüsen 4 sind am Einlaßkrümmer 2 a vor
gesehen, während ein Kühlmitteltemperaturfühler 11 an
einem Wasserschlauch des Motors 1 angebracht ist. Ein
Motor-Drehzahlfühler 13 ist vorgesehen, der ein der
Drehzahl entsprechendes Signal abgibt.
Es ist ein mit Kohle gefüllter Behälter 6 mit einem Mantel 6 a
vorgesehen, der eine Öffnung aufweist, die mit
einem Kraftstofftank 7 und einem Ablaßventil 8 kommuni
ziert. Das Ablaßventil 8 umfaßt ein Rohr 8 a mit einer
Öffnung am oberen Ende, eine Membran 8 b, die eine Unter
druckkammer 8 c definiert und eine Feder 8 d, welche die
Membran auf das Rohr 8 a drückt, um dessen Öffnung zu
schließen. Das Rohr 8 a steht mit einer Öffnung 5 b in
Verbindung, die am Drosselkörper 5 in einer Position
knapp über der Drosselklappe 5 a in ihrer geschlossenen
Position angeordnet ist. Die Unterdruckkammer 8 c kommu
niziert mit dem Einlaßkrümmer 2 a über ein Magnetventil 9.
Das Magnetventil 9 umfaßt eine Öffnung 9 a, die mit dem
Einlaßkrümmer 2 a kommuniziert. Eine Öffnung 9 b kommuni
ziert mit der Unterdruckkammer 8 c, während ein Rohr 9 c
mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Es ist ein Ven
tilkörper 9 d vorgesehen, der axial verschieblich im Ven
tilgehäuse angebracht ist, sowie eine Magnetspule 9 e.
Wenn die Magnetspule 9 e erregt wird, so wird der Ventil
körper 9 d nach links verschoben und schließt die Öffnung
9 a, öffnet das Rohr 9 c und bringt so die Unterdruckkam
ker 8 c mit der Atmosphäre in Verbindung. Wenn die Magnet
spule nicht unter Strom steht, so ist die Öffnung 9 a ge
öffnet und bringt die Unterdruckkammer 8 c mit dem Ein
laßkrümmer 2 a in Verbindung.
Die Ausgangssignale des Luft-Strömungsfühlers 14 und der Fühler
11, 12 und 13 werden einer Regeleinheit 10
zugeführt, welche die Einspritzdüsen 4 mit einer Ein
spritzpulsbreite ansteuert, die von den Signalen abhängt,
wie dies im folgenden genauer beschrieben wird.
Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Ausgangssignale des
Luft-Strömungsfühlers 14 und des Drehzahlfühlers 13 über
Rechner 21 bzw. 22 in einen Basiseinspritzpulsbreiten
rechner 23 geführt. Der Rechner 23 gibt ein Basispuls
breitensignal TP in Abhängigkeit von der Motorendrehzahl
N und der eingeführten Luftmenge Q ab. Ein Korrektur
koeffizientenrechner 24 wird mit dem Ausgangssignal des
Kühlmitteltemperaturfühlers 11 versorgt und gibt ein
Korrekturkoeffizientensignal K ab, um die Anordnung im
offenen Kreis zu steuern. Das Ausgangssignal des O2-
Fühlers 12 geht in einen Gemischverhältnisdetektor 25,
der ein Fehlersignal abgibt, das die Differenz zwischen
der Ausgangsspannung des O2-Fühlers und einer Bezugsspan
nung darstellt. Das Fehlersignal wird einem Integrator
28 zugeführt. Der Integrator 28 gibt ein Integrations
signal α für die Regelung in geschlossener Schleife ab.
Das Basiseinspritzpulsbreitensignal TP und das Korrektur
koeffizientensignal K, sowie das Integrationssignal α
werden einem Einspritzpulsbreitenrechner 29 zugeführt,
der ein Einspritzpulsbreitensignal Ti abgibt. Das Signal
Ti wird den Einspritzdüsen 4 zugeführt, welche dann
Kraftstoff der Pulsbreite entsprechend bzw. dem Signal
Ti entsprechend abgeben.
Der Integrator 28 umfaßt einen Proportional- und einen
Integralanteil (PI-Regler), wobei die Proportionalkon
stante (P) und die Integrationskonstante (I) für diesen
Regler charakteristisch sind. Der PI-Regler gibt auf die
Ausgangsspannung des Gemischverhältnisdetektors 25 hin
ein Integrationssignal α ab, das eine Proportionalkompo
nente P′ und eine Integralkomponente I′ aufweist, wie
dies in Fig. 3 gezeigt ist.
Das Ausgangssignal des Kühlmitteltemperaturfühlers 11
wird einem Aufwärmdetektor 30 zugeführt. Die Ausgänge
des Fühlers 12 und des Detektors 30 werden einem
Regelbetriebsdetektor 31 zugeführt. Wenn der Motor aufgewärmt
ist und die Rückkopplungsbetriebsweise zum Tragen kommt,
bewirkt das Ausgangssignal des Detektors 31, daß die
Spule 9 c abgeschaltet wird. Das Signal beim Abschalten
der Spule wird einem Ablaßdetektor 26 zugeführt, dessen
Ausgangssignal wiederum einer Konstanten-Veränderungsstufe
27 zugeführt wird. Auf das Ausgangssignal des Ablaßde
tektors 26 hin gibt die Stufe 27 ein Konstanten-Veränderungs
signal ab, das dem Integrator 28 zugeführt wird,
um dessen Integrationskonstante I und dessen Proportional
konstante P gleichzeitig oder auch entweder P oder I,
insbesondere aber die Integrationskonstante I für eine
vorbestimmte Zeit im Sinne einer beschleunigten Ausregelung anzuheben. Dementsprechend gibt der
Integrator 28 ein Integrationssignal α ab, das für eine
vorbestimmte Zeitdauer vergrößerte Anteile P′ und I′ auf
weist.
Die Wirkung des Systems wird im folgenden anhand der
Fig. 4 beschrieben.
Im Schritt S 1 wird entschieden, ob der Motor aufge
wärmt ist, z. B. ob die Kühlmitteltemperatur über 50°C
liegt. Wenn der Motor noch nicht erwärmt ist, so
wird die Spule 9 c im Schritt S 4 eingeschaltet. Dement
sprechend wird die Öffnung 9 a geschlossen und die Öff
nung 9 c geöffnet, so daß die Unterdruckkammer 8 c des Ab
laßventiles 8 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wo
durch wiederum die Öffnung des Ventilrohres 8 a geschlos
sen wird.
Wenn der Motor aufgewärmt ist, so fährt das Programm
zum Schritt S 2 fort, in dem entschieden wird, ob ein Regel
betrieb vorliegt oder nicht. Die Ent
scheidung hierüber hängt von der Ausgangsspannung des
O2-Fühlers 12 ab. Wenn die Regelung in Betrieb ist,
so wird die Spule 9 c im Schritt S 3 abgeschaltet, so daß
die Unterdruckkammer 8 c mit dem Einlaßkrümmer 2 a über
die Öffnungen 9 b und 9 a in Verbindung steht. Dementspre
chend wird die Membran 8 b über den Unterdruck im Einlaß
krümmer verschoben und öffnet die Öffnung des Rohres 8 a,
so daß Benzindampf aus dem Behälter 6 in den Einlaßkrümmer
gelangt. Wenn weiterhin im Schritt S 5 die Spule abge
schaltet wird, so wird ein Zeitgeber auf eine vorbestimm
te Zeitdauer (z. B. 6 sec) im Schritt S 6 gesetzt. Wenn
die Spule abgeschaltet ist, so wird entschieden, ob die
gespeicherte Zeitdauer im Zeitgeber zu Null geworden
ist (Schritt S 7). Wenn die gespeicherte Zeitdauer noch
nicht zu Null geworden ist, so wird die gespeicherte
Zeitdauer um einen Betrag von Eins im Schritt S 8 vermin
dert. Im Schritt S 9 wird eine einfache Integrationskon
stante I 0 mit einem Koeffizienten K 0 multipliziert, um
eine angehobene Konstante Im abzugeben. Auf diese Weise
wird die Integrationskonstante auf einen vorbestimmten
Wert angehoben.
Fig. 3 zeigt die Veränderung des Integrationssignales
α. Wenn Benzindampf aus dem Behälter ausgespült wird, so
wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas reduziert, so
daß das Signal α abnimmt. In einem herkömmlichen System
sinkt die Integrationskomponente I′ des Signales α gra
duell, wie dies durch I 0′ gezeigt ist, mit derselben Ab
klingrate wird die Komponenten I′. Demzufolge wird eine
lange Zeit T 0 benötigt, um den erwünschten Pegel zu er
reichen. Gemäß des hier vorliegenden
Verfahrens (bzw. der Vorrichtung zur Durchführung dieses
Verfahrens) wird die Integrationskonstante so verändert, daß sich
eine Steigerung der Abklingkonstante der Integra
tionskomponente I′ ergibt, was mit der Linie Im′ ge
zeigt ist. Auf diese Weise wird die Zeitspanne bevor der
gewünschte Pegel des Signales α erreicht wird, auf eine
Zeitspanne T reduziert. Dies bedeutet, daß
die Erzeugung des korrigierten
Signales α um die Zeitspanne (T 0-T) vermindert wird im
Vergleich mit einem herkömmlichen System. Auf diese Wei
se kann die Abweichung des Brennstoffverhältnisses sehr
schnell auf den stöchiometrischen Brennstoffverhältnis
wert angeglichen werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses
des einem Kraftfahrzeugmotor zugeführten Gemisches, mit
folgenden Schritten:
- - Feststellen, ob vorgegebene Bedingungen für die Durch führung einer Regelung des Luft-/Kraftstoff-Verhält nisses gegeben sind;
- - zutreffendenfalls: Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhält nisses in einem Regelbetrieb mittels eines Abgasfühlers und eines Reglers mit Integralanteil;
- - Messen der Temperatur des Motors;
- - Einleiten von in einem Behälter gespeicherten Kraftstoff dämpfen in das Ansaugsystem des Motors, wenn die Tempera tur des Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet;
gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte
- - Einleiten der Kraftstoffdämpfe erst dann, wenn als weitere Bedingung die Durchführung des Regelbetriebs festgestellt wird;
- - Verändern des Integralanteiles des Reglers im Sinne einer schnelleren Ausregelung der Regelabweichung für eine vorbestimmte Zeitdauer, die mit dem Einleiten der Kraftstoffdämpfe beginnt.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die vorbestimmte Zeitdauer ein Proportionalan
teil des Reglers erhöht wird.
3. Vorrichtung zum Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses
des einem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, mit
- - einem O2-Fühler (12) in einem Abgasrohr (3) des Motors (1);
- - einer Regeleinheit (10) mit einem Integralglied (28);
- - einer Einrichtung (11, 30) zum Feststellen, ob eine Temperatur des Motors (1) einen vorbestimmten Wert über schreitet;
- - einer Einrichtung (31) zum Feststellen, ob vorgegebene Bedingungen für die Durchführung einer Regelung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses gegeben sind;
- - einem mit Kohle gefüllten Behälter (6) zum Speichern von Kraftstoffdämpfen, der über ein Ablaßventil (8) mit dem Ansaugsystem (5) des Motors (1) verbindbar ist, und mit
- - einer Einrichtung (31) zum Steuern des Ablaßventiles (8), die mit der Temperaturfeststelleinrichtung (11, 30) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Einrichtung (31, 9) zum Steuern des Ablaßventiles (8) weiterhin mit der Einrichtung zum Feststellen der Bedingungen für die Durchführung einer Regelung verbun den ist;
- - eine Einrichtung (27) zur Veränderung der Integrations konstante des Integralgliedes (28) vorgesehen ist, und daß
- - ein Zeitgeber zur Vorgabe der vorbestimmten Zeitdauer für die Veränderung der Integrationskonstante vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Regeleinheit (10) weiterhin ein Proportionalglied
umfaßt.
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