DE3028303A1

DE3028303A1 - System und verfahren zum regeln des luft-brennstoff-verhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3028303A1
Application number: DE19803028303
Authority: DE
Inventors: Masaaiki Ohgami; Hitoshi Suzuki; Hiroki Yasuda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1981-02-26
Also published as: US4385608A; GB2061563B; DE3028303C2; GB2061563A; FR2463279B1; FR2463279A1; JPS5623551A

Description

System und Verfahren zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors

Priorität: 2. August 1979 Japan 54-98924-

Die Erfindung "betrifft ein System und ein Verfahren zum Kegeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Emissionsregelsystems eines Verbrennungsmotors mit einem Dreiwegkatalysator und insbesondere ein System zum Korrigieren der Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses während einer schnellen Beschleunigung des Motors.

Ein solches bekanntes Regelsystem (US-PS 4 132 199) ist ein Rückkopplungsregelsystem, bei dem ein Sauerstoffühler vorgesehen ist, um die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen zu bestimmen, um ein elektrisches Signal als Anzeige des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des verbrannten Luft-Brennstoff-Gemisches zu erzeugen.

Das fiegelsystem arbeitet, um eine Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zu betätigen, um das'Luft-Brennstoff -Verhältnis des Gemisches auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis entsprechend dem Signal von dem Sauerstoffühler zu regeln.

Das System kann genügend das Luft-Brennstoff-Verhältnis

während des normalen Betriebs des Motors regeln. Während einer schnellen Beschleunigung des Motors kann das System jedoch nicht sofort auf die Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches ansprechen, wie nachfolgend beschrieben wird.

Wenn der Motor schnell beschleunigt wird, steigt die Menge der plötzlich zugeführten Luft durch einen Anstieg des Vakuums in der Ansaugleitung an. Die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung arbeitet jedoch andererseits nicht sofort aufgrund des Anstiegs

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der Menge der eingeführten Luft. Als Ergebnis steigt das Luft-Brennstoff-Verhältnis an und folglich wird ein mageres Luft-Brennstoff- Gemisch zugeführt. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis nimmt allmählich auf das richtige Verhältnis ab, wenn die Geschwindigkeit des Motors ansteigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zu schaffen, das die Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zur mageren Seite unmittelbar nach einer schnellen Beschleunigung des Motors korrigiert. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 . Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Kennlinie der Impulsbreitenmodulationsschaltung,

Fig. 3(a) bis (c) graphische Darstellungen zum Erläutern der Arbeitsweise des Systems der Erfindung, Fig. A- ein Schaltbild einer elektronischen Regelschaltung und

Fig. 5 Wellenformen an verschiedenen Stellen der Schaltung der Fig. 4-.

Gemäß Fig. 1 steht ein Vergaser 1 in Verbindung mit einem (nicht dargestellten) Verbrennungsmotor. Der Vergaser Λ enthält eine Schwimmerkammer 2, ein Venturirohr 3» das in einem Ansaugkanal 1a gebildet ist, eine Düse 4-, die mit der Schwimmerkammer 2 über einen Hauptbrennstoffkanal 5 in Verbindung steht, und eine Leerlauföffnung 9, die nahe einem Drosselventil 8 in dem Ansaugkanal vorgesehen ist und mit der Schwimmerkammer

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über einen Leerlaufbrennstoffkanal 10 in Verbindung steht. Luftkorrigierkanäle 7 und 12 sind jeweils parallel zu einer Hauptluftöffnung 6 und einer Leerlaufluftöffnung 11 angeordnet. Auf-Zu-Elektromagnetventile 15 und sind jeweils für die Luftkorrigierkanäle 7 und 12 vorgesehen. Einlaßöffnungen 13a und 14-a jedes Auf-Zu-Elektromagnetventils 13 und 14 stehen jeweils in Verbindung mit der Atmosphäre über ein Luftfilter oder einen Luftreiniger 15. Ein Sauerstoffühler 17 ist in einer Abgasleitung 16 vorgesehen, die mit dem Verbrennungsmotor in Verbindung steht. Der Fühler 17 bestimmt die Sauerstoffmenge der Abgase. Ein (nicht dargestellter) katalytischer Dreiwegumsetzer ist in der Abgasleitung 16 stromabwärts des Sauerstoffühlers vorgesehen. Ein Vakuumfühler 19 steht mit dem Venturirohr 3 in Verbindung und spricht auf den darin herrschenden Vakkumzustand an. Der Fühler 19 enthält ein Potentiometer, das wirksam mit dem Venturirohr 3 verbunden ist, um das Vakuum in der Ansaugleitung in ein Spannungssignal umzusetzen. Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 17 wird an eine Beurteilungsschaltung

20 eines elektronischen Regelsystems angelegt. Die Beurteilungsschaltung 20 arbeitet, um das Eingangssignal von dem Sauerstoffühler 17 mit einem Bezugswert VR entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis zu vergleichen und zu beurteilen, ob das Eingangssignal reich oder mager verglichen mit dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-BeZugsverhältnis ist, um ein davon abhängiges Beurteilungssignal zu erzeugen.

Das Beurteilungssignal wird an eine Integrationsschaltung

21 angelegt, in der das Signal in ein Integrationssignal •umgesetzt wird, das sich in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen Richtung ändert, die durch das Eingangsbeurteilungssignal gegeben ist. Das Integrationssignal wird in einem Komparator 22 mit Dreieckwellenimpulsen verglichen, die von einem Norm-

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Dreieckwellenimpulsgenerator 23 zugeführt werden, so daß Rechteckwellenimpulse am Ausgang des Komparators 22 erzeugt werden. Die Rechteckwellenimpulse werden den beiden Auf-Zu-Elektromagnetventilen 13 und 14- über eine Treiberschaltung 24· zugeführt.

Wenn ein fettes Luft-Brennstoff-Verhältnis festgestellt wird, erzeugt die Komparatorschaltung 22 Ausgangsimpulse mit einem größeren Impulsnennverhältnis, wodurch die Öffnungszeiten der Auf-Zu-Elektromagnetventile 13 und 14- ansteigen und als Ergebnis steigt die Menge der durch die Ventile 13 und 14- strömende Luft .an. Auf diese Weise steigt die Menge der Luft in dem von dem Vergaser 1 zugeführten Gemisch an, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis ansteigt. Wenn ein mageres Luft-Brennstoff-Verhältnis festgestellt wird, hat das Ausgangssignal des Komparators 22 ein kleineres Impulsnennverhältnis, wodurch das Luft-Brennstoff-Verhältnis abnimmt, um das von dem Vergaser zugeführte Gemisch anzureichern.

Gemäß der Erfindung ist der Spannungsausgang des Vakuumfühlers 19 mit einer Impulsbreitenmodulationsschaltung verbunden. Die Impulsbreitenmodulationsschaltung 25 ist so ausgebildet, daß sie Impulsbreitenmodulationssignale erzeugt, wenn das Signal des Vakuumfühlers einen vorbestimmten Pegel durch eine schnelle Beschleunigung übersteigt. Die Größe des Impulsbreitenmodulationssignals steigt mit steigendem Vakuumdruck an, siehe Fig. 2.

Wenn das Drosselventil 8 zur Beschleunigung schnell geöffnet wird und wenn der Vakuumdruck über einen vorbestimmten Pegel ansteigt, siehe Fig. 3(a) und (b), arbeitet die Impulsbreitenmodulationsschaltung, um Impulsbreitenmodulationssignale zu erzeugen. Die Impulsbreitenmodulationssignale werden der Integrationsschaltung 21 und dem Eingang des Komparators 22

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zugeführt. Das Ausgangssignal der Integrationsschaltung 21 wird somit korrigiert und die Impulsbreite des durch die Komparatorschaltung 22 erzeugten Impulses wird geändert. Pig. 3(c) zeigt eine solche Impulsbreitenmodulation. Durch die Impulsbreitenmodulation fällt das Impulsnennverhältnis der Elektromagnetventile 13 und 14 ab, so daß das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches herabgesetzt wird. Das Gemisch kann somit in Abhängigkeit des Anstiegs des Vakuumdrucks bei der Beschleunigung angereichert werden. Die Anreicherung wird nur während einer schnellen Beschleunigung ausgeführt. Eine übermäßige Anreicherung des Gemisches während des normalen Betriebs des Motors kann deshalb verhindert werden.

Pig. 4 zeigt eine elektronische Regelschaltung, in der jeder durch strichpunktierte Linien bezeichnete Block einem Block des Blockschaltbilds der Fig. 1 entspricht. Die Impulsbreitenmodulationsschaltung der Fig. 1 enthält eine Impulserzeugungsschaltung 26, eine Schaltung 27 zum Erzeugen von Impulsen geringer Breite und eine Spannungsquelle 29 mit einem festen Nennverhältnis. Wenn die Ausgangsspannung des Vakuumfühlers 19 einen vorbestimmten Pegel übersteigt, erzeugt ein Operationsverstärker 30 in der Schaltung -26 ein Ausgangssignal C, siehe Fig. 5C\ und die Schaltung 26 erzeugt einen Impuls E, siehe Fig. ^E. Durch den Impuls E erzeugt die Schaltung 27 einen schmalen Impuls D, der den Gates der Schalter 31 und 32 zugeführt wird, um diese zu schließen, und der dem Gate eines Schalters 33 über einen Inverter 34 zugeführt wird, um diesen zu öffnen. Der Impuls E wird des weiteren dem Gate eines Schalters 35 und dem Gate eines Schalters 36 über einen Transistor 37 zugeführt. Folglich wird ein Integrator 38 in der Integrationsschaltung 21 in einen normalen Operationsverstärker umgewandelt und die Verstärkung der Rückkopplungsschaltung 21 wird

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erhöht. Während des Schließens des Schalters 32 wird die Spannung mit einem festen Nennverhältnis zum Anreichern der Mischung von der Quelle 29 an den Komparator 22 angelegt. Fig. 5B zeigt das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 17 an der Stelle B in Fig. 4· und Fig. 5A zeigt das Regelsignal an der Stelle A, das durch die Impulsbreitenmodulationssignale korrigiert wird. Das korrigierte Regelsignal veranlaßt den Komparator 22, ein Impulssignal mit kleinem Nennverhältnis zu erzeugen. Auf diese Weise wird das durch den Vergaser zugeführte Gemisch während des Impulses E angereichert.

Gemäß der Erfindung kann eine zeitweilige Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses nach der mageren Seite während einer schnellen Beschleunigung verhindert werden, wodurch die Beschleunigungsleistung des Motors verbessert werden kann.

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Claims

REINLÄNDER & BERNHARDT

Oiihstraße 12

D-8000 München 60

Fuji Jukogyo Kabushiki Kaislia

7-2 Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Nissan Motor Go., Ltd.

2, Takaracho, Kanagawa-ku, YOkohama-shi Kanagawa-Pref. ,· Japan

Patentansprüche

( 1.) System zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser, mit einem Ansaugkanal, mit einer Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal, der mit dem Motor in Verbindung steht, mit einem Drosselventil, mit einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Konzentration eines Bestandteils der Abgase, die durch den Abgaskanal strömen, und zum Erzeugen eines davon abhängigen Ausgangssignals, mit einer elektronischen Regelschaltungseinrichtung zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulsen in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Bestimmungseinrichtung und mit einer Auf-Zu-Elektromagnetventileinrichtung, die durch die Rechteckwellenimpulse von der elektronischen Regelschaltungseinrichtung betätigt wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff-Gemisches zu korrigieren, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, gekennzeichnet durch eine Beschleunigungsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen einer Beschleunigung des Verbrennungsmotors und zum Erzeugen eines davon abhängigen Ausgangssignals und durch eine Impulsbreitenmodulationseinrichtung zum Erzeugen eines Impulsbreitenmodulationssignals, wenn das Ausgangssignal der Beschleunigungsbestimmungseinrichtung über einen vorbestimmten Wert

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steigt, wobei die Im.pulsbreiteiuaodulationseinrich.tung mit der elektronischen Regelschaltung so verbunden ist, daß ein Impulsvrellenmodulationssignal der elektronischen Regelschaltung zugeführt wird, um die Breite der Rechteckwellenimpulse in Abhängig von der Beschleunigung zum Korrigieren einer zeitweiligen Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches zu modulieren.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsbestimmungseinrichtung das Ausgangssignal erzeugt, das sich in Abhängigkeit von der Größe der Beschleunigung ändert.
3. System nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung auf einen Vakuumzustand in einer Düse oberhalb eines vorbestimmten Werts anspricht.
4. Verfahren zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Vergaser, mit einem Ansaugkanal, mit einer Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zum Zuführen eines Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal, der mit dem Motor in Verbindung steht, mit einem Drosselventil, mit einer Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen der Konzentrations eines Bestandteils der Abgase, die durch den Abgaskanal strömen, und zum Erzeugen eines davon abhängigen Ausgangssignals, mit einer elektronischen Regelschaltungseinrichtung zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulsen in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Bestimmungseinrichtung und mit einer Auf-Zu-Elektromagnetventileinrichtung, die durch die Rechteckwellenimpulse der elektronischen Regelschaltungseinrichtung betätigt wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Luft-Brennstoff-Gemisches zu korrigieren, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zufuhreinrichtung zugeführt wird,

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dadurch, gekennzeichnet, daß die Beschleunigung des Motors bestimmt wird und daß ein davon abhängiges Ausgangssignal erzeugt wird, daß ein Impulsbreitenmodulationssignal erzeugt wird, wenn das Ausgangssignal der Beschleunigungsbestimmungseinrichtung über einen vorbestimmten Pegel steigt, und daß die Breite der Eechteckwellenimpulse durch das Impulsbreitenmodulationssignal moduliert wird.

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