SE436062B - Anordning for reglering av luft-bensinblandning i forbrenningsmotorer - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 7804640-6 2 hållandet. Det kan exempelvis vara nödvändigt att till- föra en motor magrare eller fetare bränsleblandningar för att åstadkomma maximal effekt, minimal förbrukning, ringa förorening eller slutligen kompromisser av dessa och andra förhållanden. Ändamålet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en elektronisk anordning för reglering av tillförsel av luft/bränsle-blandning i en förbränningsmotor, vilken anordning har åtminstone en avgasavkännare för alstring av signaler, vilkas värden motsvarar entydiga värden för luft/- bränsle-förhållanden endast om dessa förhållanden befinner sig inom ett begränsat intervall av värden kring det stö- kiometriska värdet; ett flertal avkänningsorgan, som är anordnade att avkänna karakteristiska storheter för motorns drift, såsom varvtal, temperatur och tryck i insugningsrör, för att alstra signaler, som motsvarar dessa storheter; en regleranordning för reglering av blandningsförhållandet för den motorn tillförda luft/bränsle-blandningen samt en mik- rodator, vilken är anordnad att mottaga både de av avgas- avkännaren och avkänningsorganen alstrade signalerna och att i beroende av dessa signaler styra regleranordningen.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med en anord- ning som är av ovan beskriven typ och kännetecknas därav, att mikrodatorn är programmerad med en tillförselregel, som är lagrad i form av numeriska värden, vilka vart och ett motsvarar det mätvärde för regleranordningen som ger det optimala förhållande för luft/bränsle-blandningen som möj- liggör âstadkommande av vilka som helst fastställda motor- prestanda genom ändring av motorns driftsparametrar, och att mikrodatorn är anordnad att korrigera dessa numeriska värden i beroende av den periodiskt detekterade skillnaden (kalibrering) mellan det lagrade, numeriska värde som mot- svarar det stökiometriska luft/bränsle-förhållandet med kalibrerad regleranordning och det numeriska värde som i samma driftstillstånd för motorn möjliggör uppnående av nämnda stökiometriska förhållande i regleranordningens verkliga tillstånd (ej kalibrerad).

Uppfinningen skall nu förklaras närmare under hän- visning till bifogade ritningar. 10 15 20 25 30 35 vaoasao-6 3 .

Fig l är ett blockschema och visar en anordning för reg- lering av en motors tillförsel av luft/bränsle-blandning, vilken anordning har en mikrodator, som åstadkommer styr- ning i enlighet med uppfinningen.

Fig 2 visar schematiskt en första utföringsform av en regleranordning för reglering av luft/bräns1e-blandnings- förhållandet.

Fig 3 visar ett exempel på en tabell med de numeriska värden, som motsvarar en önskad tillförselregel för motorn men som kan motsvara luft/bränsle-förhållanden, som skil- jer sig från det stökiometriska förhållandet.

Fig 4 visar en avgasavkännare.

Fig 5 visar schematiskt en andra utföringsform av regleranordningen.

Fig 6a-e visar funktionsscheman för anordningen enligt fig 1 i det fall regler- eller mätanordningen är den i fig 5 visade anordningen.

I fig l betecknar hänvisningssiffran l en förbrän- ningsmotor och betecknar hänvisningssiffran 2 en elektro- nisk mikrodator.

Mikrodatorns ingång Il är ansluten till åtminstone en avgasavkännare S1, som är anordnad i motorns avgasrör A.

En sådan avkännare kan avge signaler, vilkas värden mot- svarar entydiga värden för luft/bränsle-förhållandet endast för blandningar, vilkas luft/bränsle-förhållande sammanfaller med eller nästan sammanfaller med det stökio- metriska värdet us.

Mikrodatorns ingångar I2, I3, ...In är anslutna till ett flertal avkännare S2, S3, ... Sn för avkänning av karakteristiska storheter för motorns drift och för den yttre omgivningen. Sådana avkännare kan avge signaler, som motsvarar dessa storheter. Sådana karakteristiska motorstorheter kan exempelvis vara undertryck i insugnings- rör, motorvarvtal, motorvattentemperatur, öppningsvinkel för gasspjäll etc. De karakteristiska storheterna för den "yttre omgivningen kan exempelvis vara atmosfärstryck och yttertemperatur. 78-046h0-6 10 15 20 25 30 35 4 .

Mikrodatorns utgång U är ansluten till en regler- eller mätanordning 3 för reglering av motorns luft/bränsle- blandningstillförsel. En sådan anordning kan reglera eller inställa luft/bränsle-blandningen genom att mäta mängden bränsle och/eller intagsluft.

Mikrodatorn är programmerad i enlighet med en förut- bestämd tillförselregel, som är en funktion av karakte- ristiska motorparametrar, varvid medges inställning av blandningsförhållandet på vilket luft/bränsle-blandnings- förhållande som helst, dvs även på värden, som icke är belägna i närheten av det stökiometriska värdet. Mikro- datorn är anordnad att periodiskt avge lämpliga styrsigna- ler till regleranordningen 3 för att för varje driftsför- hållande säkerställa att mätvärdet medger att motorn till- föres en blandning, vars blandningsförhållande är det av I tillförselregeln inställda och kan vara beläget innanför eller utanför det stökiometriska intervallet. Denna till- förselregel är lagrad i exempelvis ett läsminne (ROM) i form av numeriska värden, vilka vart och ett medger upp- nâende av ett förutbestämt luft/bränsle-blandningsförhållan- de. Varje värde är lagrat i en minnescell, vars adress utgöres av till de karakteristiska motorparametrarna rela- terade värden.

Regleranordningen 3 kalibreras genom detektering av skillnaden mellan det lagrade värde, som skulle medge att motorn tillfördes en blandning med stökiometriskt luft/- bränsle-blandningsförhållande, och det värde, som verkligen ger ett sådant stökiometriskt förhållande, och korrigering av de i enlighet med tillförselregeln programmerade värdena i överensstämmelse med den detekterade skillnaden.

Det för korrigering utnyttjade differensvärdet kan lagras i ett direktminne (RAM), som har förmåga att hålla en sådan differens i lagrat tillstånd, även när motorn är avstängd; Detta âstadkommes exempelvis genom att ett sådant minne förses med ett laddningsbart batteri av bufferttyp.

Användningen av avkännare för avkänning av karakteris- tiska storheter för omgivningsförhållandena medger korri- gering av de lagrade värdena enligt tillförselregeln. 10 15 20 25 30 35 ?8046l|0-6 5 u Enligt uppfinningen kan sådana avkännare utelämnas, om bara kalibreringen av regleranordningen utföres med korta tids- intervall, exempelvis var tionde eller femtonde minut.

I sådant fall korrigeras således också förändringar i om- givningsförhållandena vid kalibreringen.

Kalibrerinqen av reqler- eller mätanordninqen 3 bör inte utföras under kritiska motordriftsförhållanden, såsom vid kall drift eller vid acceleration eller retardation.

För detta ändamål är mikrodatorn förinställd för att initie- ra kalibrering endast under sådana motordriftsförhâllanden, som är lämpliga för en sådan kalibrering, och har den för- måga att avbryta kalibreringen vid förändring av dessa för- hållanden under motorns drift.

När blandningen regleras genom mätning av bränslemäng- den, kan regler- eller inställningsanordningen 3 vara antingen ett insprutningsmunstycke 4 (fig 2), vid vilket bränsleflödet regleras genom ändring av munstyckets öpp- ningstid, eller en förgasare (fig 5), vid vilken bränsle- flödet regleras genom att en bränslelednings 5 tvärsnitt ändras med hjälp av en skruv 6, vars läge inställes med hjälp av en stegmotor 7.

Vid användning av ett insprutningsmunstycke avger mikrodatorn en signal, vars varaktighet motsvarar mun- styckets öppningstid, medan mikrodatorn vid användning av en förgasare avger lämpligt fasförkjutna styrsignaler till stegmotorn. _ Antag exempelvis att inställningsanordningen 3 är ett insprutningsmunstycke 4 enligt fig 2 och att tillförsel- regeln är beroende av två parametrar, såsom varvtal och insugningsrörundertryck, såsom visas i fig 3. I detta fall representerar de lagrade, numeriska värden, som helt godtyckligt visas i tabellen i fig 3, insprutningstiderna.

Sådana tider erhålles på experimentell väg genom att de olika värden för luft/bränsle-blandningsförhållandet, som möjliggör önskade motoruppträdanden, detekteras för olika driftsförhållanden.

När värdena enligt tabellen i fig 3 väl lagrats, är anordningens funktion följande: 7804640 -6 10 15 20 25 30 35 6 u Mikrodatorn detekterar varvtalet och undertrycket i insugningsröret, exempelvis 3000 rpm och 20 mm Hg, och läser vid utnyttjande av sådana värden som minnesadress värdet 15 msek och styr munstycket 4 under denna tid. Om munstycket är kalibrerat, tillföres motorn den önskade luft/bränsle-blandningen. Om däremot munstycket icke är kalibrerat, är luft/bränsle-blandningen en annan. För att kontrollera situationen utföres kalibrering. Antag att munstycket icke är kalibrerat, exempelvis insprutar bränslemängder, som är mindre än de önskade, och att kalibreringen av munstycket styres automatiskt eller manuellt. I det följande-antages för enkelhets skull, att för ett stökiometriskt luft/bränsle-förhållande us = 14,7 den av avkännaren S1 avgivna signalen (fig 4) är 0,5 V, medan den för qs+Aa och as-Au är 0 V respektive 1 V, där 2Au í 0,8 är värdeintervallet kring det stökiometriska värde, vid vilket avkännaren S1 avger signaler, som mot- svarar entydiga värden fär luft/bränsle-förhållandet.

Vidare antages att den för åstadkommande av en blandning med det stökiometriska luft/bränsle-förhållandet (aS=l4,7) vid 3000 rpm och 20 mm Hg erforderliga insprutningstiden är ts=l2 msek och att ett sådant värde är lagrat i mikrodatorn.

Vid kalibreringskontroll detekterar mikrodatorn värdet för den av avgasavkännaren S1 avgivna signalen, exempelvis 0,2 V, jämför detta värde med 0,5 V, vilket är det karakteristiska värdet för det stökiometriska luft/- bränsle-förhâllandet,och styr insprutningsmunstycket för ökning av insprutningstiderna, tills den av avkännaren S avgivna signalen eller dess medelvärde når värdet 0,5 V. 1 Ett sådant tillstånd åstadkommes exempelvis med en insprutningstíd av 13 msek. g För att tillföra motorn en blandning, som har stökio- metriskt luft/bränsle-förhållande, är det nödvändigt att öka insprutningstiden ts med l msek,eller ändra den från 12 msek lill 13 msek.

Mikrodato\fl lagrar denna l msek-differens och läser efter detektr\inx av varvtal och insprutningsrörundertryck, vilka för enkvšhvts skull fortfarande antages vara 3000 rpm 10 15 20 25 30 35 78014640-6 7 o och 20 mm Hg, värdet 15 msek, korrigerar detta värde genom att öka det med l msek och styr därefter munstycket för en tid av 16 msek, varigenom motorn tillföres en blandning, vars blandningsförhâllande motsvarar den önskade tillför- selregeln.

När en snabbare undersökning av den insprutningstid, som möjliggör att motorn tillföres en blandning med stökio- metriskt luft/bränsle-förhållande, önskas, styr mikrodatorn vid mottagning av kalibreringssignalen munstycket för en insprutningstid av ts = 12 msek, varpå kalibreringen fort- sätter såsom beskrivits ovan.

I det ovan beskrivna exemplet hänvisas till en tillför- selregel,enligt vilken de lagrade, numeriska värdena utgör absoluta värden för insprutningstiderna, men det torde inses, att sådana lagrade, numeriska värden skulle kunna vara relativa värden med avseende på den insprut- ningstid, som möjliggör tillförsel av en blandning med stökiometriskt luft/bränsle-förhållande.

Enligt ovannämnda exempel skulle i den minnescell, som har adressen 3000 rpm och 20 mm Hg, värdet 3 msek vara lagrat, dvs skillnaden mellan den absoluta insprut- ningstiden av_l5 msek och insprutningstiden ts = 12 msek.

Sålunda erhålles den fördelen, att eventuella fel i avkännarna eller i behandlingen endast negligerbart skulle påverka den absoluta insprutningstiden och följaktligen värdet för luft/bränsle-förhållandet, eftersom felet endast påverkar skillnaden mellan den insprutningstid, som erfordras för att åstadkomma det stökiometriska för- hållandet, och den tid, som erfordras för att åstadkomma det önskade förhållandet, vilken skillnad vanligtvis är begränsad.

När den i fig 5 visade förgasaren användes som regler- anordning, är anordningens funktionsdiagram de i fig 6a-e visade. Det bör observeras, att allteftersom motorvarv- talet och undertrycket i insugningsröret varierar (fig 6a och Gb) intar inställningsskruven 6 olika lägen, som definierar mätvärdena (fig 6Äc) i beroende av den program- merade tillförselregeln, så att varje läge för skruven 6 i '?80lf6l+0-6 10 15 20 25 30 35 8 u motsvarar det önskade luft/bränsle-förhållandet.

Värdet för ett sådant luft/bränsle-förhållande är det önskade värdet (se den heldragna linjen i fig 6d), om förgasaren är kalibrerad. Om förgasaren däremot icke är kalibrerad och avger mindre bränslemängder, är värdet för luft/bränsle-förhållandet större än det önskade värdet (se den streckade linjen i fig 6e). Under antagande av att det senare förhållandet råder och att kalibrering av förgasaren påbörjas vid ögonblicket tt fungerar anord- ningen på följande sätt.

Mikrodatorn styr stegmotorn 7 för förflyttning av skruven 6 till läget ps (fig 6c). När skruven 6 befinner sig i detta läge, skulle motorn tillföras en stökiometrisk luft/bränsle-blandning, men på grund av att förgasaren icke är kalibrerad, har blandningen ett från ds skilt luft/bränsle-förhållande a' fig Gd. Mikrodatorn detekte- rar en av avgasavkännaren S1 avgiven signal V' (fig 6e) och styr stegmotorn 7, tills den av avkännaren S1 avgivna signalen erhåller värdet Vs, vilket sker, när skruven 6 befinner sig i läget pfs. När man funnit detta läge p'S, som gör det möjligt att tillföra motorn en blandning, som har stökiometriskt luft/bränsle-förhållande, styr mikrodatorn stegmotorn för att bringa skruven 6 till sådant läge, att motorn tillföres en blandning, som har ett av tillförselregeln inställt blandningsförhållande.

Alla de olika lägen, som skruven 6 intar efter kali- breringen, korrigeras med skillnaden mellan lägena ps och p's. En order om kalibrering av inställningsanord- ningen kan åstadkommas på automatisk eller manuell väg.

Vid automatisk styrning har mikrodatorn organ för detek- tering av kalibreringsorder. Ett sådant organ kan exempel- vis vara en klocka, som har förmåga att efter en förut- bestämd driftstid avge en kalibreringsstartstyrsignal, eller en vägmätare, som har förmåga att avge en sådan signal efter ett förutbestämt antal kilometers körning.

I båda fallen initierar styrsignalerna en kalibrering endast under vissa motordriftsförhållanden. Sådana för- hållanden kontrolleras av mikrodatorprogrammet.

Claims (11)

10 l5 20 25 30 35 'Tßfllröleü - 6 PATENTKRAV

1. l. Elektronisk anordning för reglering av tillförsel av luft/bränsle-blandning i en förbränningsmotor (l), vil- ken anordning har åtminstone en avgasavkännare (S1) för alstring av signaler, vilkas värden motsvarar entydiga värden för luft/bränsle-förhållanden endast om dessa för- hållanden befinner sig inom ett begränsat intervall av värden kring det stökiometriska värdet (us); ett flertal avkänningsorgan (S2, S3, S4 ... Sn), som är anordnade att avkänna karakteristiska storheter för motorns drift, såsom varvtal, temperatur och tryck i insugningsrör, för att alstra signaler, som motsvarar dessa storheter; en regler- anordning (3) för reglering av blandníngsförhållandet för den motorn tillförda luft/bränsle-blandningen samt en mikrodator (2), vilken är anordnad att mottaga både de av avgasavkännaren (S1) och avkänningsorganen (S2, S3, S4 ... Sn) alstrade signalerna och att i beroende av dessa signa- ler styra regleranordningen, k ä n n e t e c k n a d därav, att mikrodatorn (2) är programmerad med en till- förselregel, som är lagrad i form av numeriska värden, vilka vart och ett motsvarar det mätvärde för regleranord- ningen (3) som ger det optimala förhållande för luft/- bränsle-blandningen som möjliggör åstadkommande av vilka som helst fastställda motorprestanda genom ändring av mo- torns (l) driftsparametrar, och att mikrodatorn (2) är an- ordnad att korrigera dessa numeriska värden i beroende av den periodiskt detekterade skillnaden (kalibrering) mellan det lagrade, numeriska värde som motsvarar det stökiomet- riska luft/bränsle-förhållandet med kalibrerad regleran- ordning och det numeriska värde som i samma driftstillstånd för motorn (l) möjliggör uppnående av nämnda stökiometriska förhållande i regleranordningens verkliga tillstånd (ej kalibrerad).

2. Anordning enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att mikrodatorn är anordnad att pe- riodiskt åstadkomma kalibrering, som består i att från sig- . 'PSOÄGIfO-G 10 nalen från avgasavkännaren (S1) detektera blandningsför- hållandet för den luft/bränsle-blandning som verkligen tillföres motorn av regler- eller mätanordningen (3), att, då skillnad föreligger mellan det detekterade värdet och 5 det värde som motsvarar det stökiometriska förhâllandet,' styra regleranordningen (3), tills blandningsförhållandet, såsom detta detekteras av avgasavkännaren, erhåller detta stökiometriska värde, att lagra skillnaden mellan det lag- rade värde som motsvarar det stökiometriska luft/bränsle- 10' .förhållandet och det värde som verkligen ger ett sådant förhållande samt att slutligen med denna skillnad korrigera de lagrade värdena för tillförselregeln för att återupp- rätta kalibrerat tillstånd för regleranordningen.

3. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - 15 g n a d därav, att mikrodatorn (2) är anordnad att före de- tektering styra regleranordningen (3) med den styrsignal som vid perfekt funktion för regleranordningen skulle ge tillförsel av en blandning, som har stökiometriskt luft/- bränsle-förhållande, till motorn. 20

4. Anordning enligt något av patentkraven l-3, k ä n - n e t e c k n a d därav, att mikrodatorn (2) har regler- organ för automatisk, periodisk reglering av starten för kalibreringen av regleranordningen (3).

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - 25 n a d därav, att nämnda reglerorgan_innefattar_en klocka, som är anordnad att avge en styrsignal till mikrodatorn (2) för at: initiera kanbrerinçen när en-ffarutbeszäfna drifts- tid för motorn utlöpt. I .H

6. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k - 30 vn a d därav, att nämnda reglerorgan innefattar en vägmä- tare, som är anordnad att avge en styrsignal till mikro- datorn (2) för att initiera kalibreringen efter ett förut- bestämt antal kilometers körning.

7. Anordning enligt något av patentkraven l-3, k ä n - 35 n e t e c k n a d av organ, vilka är anordnade att verk- samgöras av en operatör (extern manövrering) och att reg- lera starten för nämnda kalibrering.

8. Anordning enligt något av patentkraven 4-7, k ä n - 10 15 20 25 71801640-6 ll n e t e c k n a d därav, att mikrodatorn (2) är anordnad att, då den mottager en kalibreringsstartsignal, kontrol- lera om motorns driftstillstånd är sådant, att kalibrering medges, att, om så är fallet, styra och indikera kalibre- ringens start, att avbryta kalibreringen, om motorns till- stånd genomgår allvarliga förändringar, och att slutligen indikera kalibreringens upphörande.

9. Anordning enligt något av patentkraven 1-8, vid vilken blandningen regleras genom mätning av bränslemäng- den, k ä n n e t e c k n a d därav, att regleranordning- en (3) är en insprutningsanordning (4), vars öppning (in- sprutningstid) regleras vid varje cykel med hjälp av en av mikrodatorn (2) avgiven signal, vars varaktighet motsvarar insprutningsanordningens öppningstid.

10. Anordning enligt något av patentkraven l-8, vid vilken blandningen regleras genom mätning av branslemäng- den, k ä n n e t e c k n a d därav, att regleranordning- en (3) är en förgasare, vars tillförselledning (5) strypes medelst en skruv (6), vars läge inställes medelst en steg- motor (7), som styres av pulssignaler från mikrodatorn (2).

11. ll. Anordning enligt något av patentkraven 1-8, vid vilken blandningen regleras genom mätning av den mängd luft, som blandas med bränslet, k ä n n e t e c k n a d därav, att regleranordningen är en ventil, som är belägen i luftintagsledningen och vars öppning styres av en signal från mikrodatorn (2).