DE3029325C2

DE3029325C2 - Anordnung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Vergasers einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3029325C2
Application number: DE3029325A
Authority: DE
Inventors: Fujio Mitaka Tokio/Tokyo Matsui
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-08-02
Filing date: 1980-08-01
Publication date: 1986-09-18
Also published as: FR2463282B1; GB2056723A; US4356797A; FR2463282A1; DE3029325A1; GB2056723B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist durch die DE-OS 27 05 227 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird in Abhängigkeit von dem Mittelwert der Ausgangsspannung des Abgasfühlers eine Bezugsspannung geändert, die mit der Ausgangs- ^spannung des Abgasfühlers in einenvDiffer.enzsignalge^fnerator verglichen wird. Zur Vermeidung eines zu starken Abfalls oder Anstiegs der Ausgangsspannung des Abgasfühlers weist die bekannte Anordnung einen mit dem Differenzsignalgenerator verbundenen Begrenzer auf, der die Bezugsspannung innerhalb eines Bereichs auf einen oberen und unteren Grenzwert begrenzt. Durch diese Begrenzung werden die Regelschwingun

genüber dem stöchiometrischen Wert, und diese Abweichungen vergrößern sich beim Beschleunigen der Brennkraftmaschine, so daß es der Einrichtung zum Vermeiden der Abgabe von Schadstoffen nicht möglich ist die gewünschte Verringerung der Menge der Schadstoffe in den Abgasen herbeizuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu schaffen, die es ermöglicht, die Regelschwingungen des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu verringern und die Zurückführung auf den stöchiometrischen Wert in kurzer Zeit zu erreichen, wodurch ein einwandfreier Betrieb eines Dreiwege-Katalysators gewährleistet wird.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des .Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zfc.thnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses;

Fig.2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen elektrischen Regelschaltung;
Fig. 2a eine Mittelwert-Detektorschaltung;

F i g. 3 die Wellenform von Signalen, die in bestimmten Teilen der Schaltung nach F i g. 2 auftreten;

F i g. 4 Wellenformen zur Erläuterung der Wirkungsweise eines zu der Schaltung nach Fig. 2 gehörenden Komparators;und

F i g. 5 Wellenformen, die für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis gelten.

Gemäß F i g. 1 steht ein Vergaser 1 in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine 2. Zu dem Vergaser 1 gehören eine Schwimmerkammer 3, ein Venturirohr 4, eine mit der Schwimmerkammer 3 durch einen Hauptkraftstoffkanal 6 verbundene Düse 5 und eine Leerlauföffnung 10, die mit der Schwimmerkammer 3 durch einen Leerlaufkraftstoffkanal 11 verbunden ist. Parallel zu einer Hauptluftdüse 7 und einer Leerlaufluftdüse 12 sind ,. Korrekturluftkanäle.8 und 13 vorhanden. In die Korrekturlüftkanäle 8 und 13 sind ein- und äüsschaltbare Magnetventile 14 und 15 eingeschaltet. Bei jedem dieser Magnetventile steht ein Einlaßkanal über ein Luftfilter 16 in Verbindung mit der Atmosphäre. Ferner ist ein Sauerstoffühler 19 vorhanden, der an eine Abgasleitung 17 in der Strömungsrichtung vor einem Dreiwege-Katalysatorumwandler 18 angeordnet ist und dazu dient, den

Sauerstoffgehalt der Abgase zu ermitteln.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung dient ein Drosselklappenfühler 20 zum Ermitteln des Öffnungsgrades der Drosselklappe 9. Ausgangssignale der Fühler 19 und 20 werden einer elektronischen Regelschaltung 21 zugeführt, mittels welcher die Magnetventile 14 und 15 betätigt werden, um das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Gemisches auf einen Wert einzuregeln, der annähernd gleich dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist

Gemäß Fig.2 wird das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 19 über einen Verstärker 22 einer Beurteilungsschaltung 23 zugeführt, die das Eingangssignal unter Berücksichtigung eines Begrenzungspegels beurteilt, der einer Schaltung 24 zum Einstellen des Begrenzungspegels entnommen wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das höher oder niedriger ist als der Begrenzungspegel. Dieses Ausgangssignal wird über eine Integrationsschaltung 25 einer Mittelwert-Detektorschaltung 26 zugeführt

Bezüglich der nachstehenden Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung anhand von F i g. 3a sei bemerkt, daß der obere Teil von Fig.3a oberhsdb der Linie ST für das stöchiometrische Kraftstoff-Luft-Verhältnis für ein fettes Gemischverhältnis gilt Ein starker Anstieg R des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses erfolgt gemäß der F i g. 5A häufig bei einer Beschleunigung der Brennkraftmaschine, was auf die Gemischanreicherungswirkung der Beschleunigungseinrichtung des Vergasers zurückzuführen ist Der Sauerstoffühler 19 erzeugt eine Ausgangsspannung, die in der aus Fig.3a ersichtlichen Weise entsprechend dem Kraftstoff-Luft-Verhältnis nach F i g. 5A variiert Ist das Kraftstoff-Luft-Gemisch reich an Kraftstoff, hat die Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers einen höheren Pegel als die dem SiöchiöniciriäCiicn Weft cutSpFcCiicnuc Spannung, UHu wenn das Gemisch wenig Kraft enthält, hat die Ausgangsspannung einen niedrigeren Pegel. Das Ausgangssignal des Sauerstoffühlers 19 wird über den Verstärker 22 der Beurteiiungsschaltung 23 zugeführt, die das Eingangssignal dadurch beurteilt, daß sie es mit dem Begrenzungspegel vergleicht, welcher der Begrenzungspegeleinstellschaltung 24 entnommen wird, um ein impulswellenförmiges Ausgangssignal zu erzeugen, wie es in Fig.3b gezeigt ist Der Begrenzungspegel wird auf einen dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis entsprechenden Wert eingestellt. Das impulsförmige Ausgangssignal wird mit Hilfe der Integrationsschaltung 25 nach F i g. 2 in <^Jer aus F i g. 3c ersichtlichen Weise integriert. Die Mittelwert-Detektorschaltung 26 bestimmt den Mittelwert Co zwischen der höchsten und der niedrigsten Spannung jedes linearen Abschnitts C1 jeder integrierten Dreieckswelle. Fig.3d läßt die Veränderungen der Mittelwerte erkennen.

Bei einer bekannten Anordnung wird das Ausgangssigna! der !p.tegrationsschaltung 25 unmittelbar einer Vergleichsschaltung 31 zugeführt, wo dieses Signal mit den Dreieckswellenimpulsen aus dem Dreieckswellen-Impulsgenerator 32 verglichen wird, woraufhin am Ausgang der Vergleichsschaltung Treiberimpulse erscheinen. Fig.5B veranschaulicht die Schwankühgen des ' Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, die sich bei einer Fig. 5A entsprechenden bekannten Anordnung ergeben. Es ist ersichtlich, daß gemäß F i g. 5A das Kraftstoff-Luft-Verhältnis in einem Bereich in unmittelbarer Nähe der Linie ST gehalten wird, die dsn stöchiometrischen Wert bezeichnet, doch ist zu erkennen, daß sich gemäß F i g. 5B Schwankungen Vl, V2, V3, V4 usw. zwischen einem fetten und einem mageren Gemisch ergeben, die bei der Wellenform des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nach F i g. 5A nicht vorhanden sind. Diese Schwankungen sind darauf zurückzuführen, daß die Regelung unter Verwendung der tatsächlichen integrierten Welle erfolgt, so daß deren Schwankungen gemäß F i g. 5B zu erheblichen Schwankungen des eingeregelten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses führen.
Gemäß der Erfindung wird dieses Problem dadurch

ίο gelöst, daß der Mittelwert zwischen den höchsten und den niedrigsten Werten der integrierten Welle als Bezugssignal verwendet wird. Wie in F i g. 2 durch gestrichelte Linien angedeutet, wird das Ausgangssignal c/der Mittelwert-Detektorschaltung 26 einer Vergleichsschaltung 31 zugeführt, um die Magnetventile 14 und 15 zu regeln. Mittels einer solchen Anordnung ist es möglich, das Kraftstoff-Luft-Verhältnis sich dem stöchiometrischen Wert annähern zu lassen. Ferner ist ersichtlich, daß über den Mittelwert Co entschieden wird, wenn die Ausgangsspannung der Integrations „haltung 25 ein Maximum C i erreicht, und daß daher das Mitteiwertsignal C erzeugt wird, nachdem das Ausgangssignal der Schaltung den Mittelwert tatsächlich erreicht hat Dies macht sich insbesondere während der Beschleunigung der Brennkraftmaschine bemerkbar. Diese Verzögerung ist in F i g. 3c durch die Strecke Td angedeutet; sie bewirkt eine Verzögerung des Regelvorgangs. Außerdem verursacht die Beschleunigung einen starken Anstieg R des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses, durch den die Schwankung des geregelten Kraftstoff-Luft-Verhältnisses hervorgerufen wird.

Gemäß der Erfindung ist außerdem eine Einrichtung vorhanden, die es ermöglicht, die Regelverzögerung und die auf die Beschleunigung der Brennkraftmaschine zurückzuführende Schwankung zu verhindern. Diesem Zweck dient der Drcsselklappenfühler 20.

Das Ausgangssignal des Drosselklappenfühlers 20 wird einer Beschleunigungs- und Verzögerungs-Detektorschaltung 27 zugeführt, die eine Ausgangsspannung in Abhängigkeit von der Beschleunigung bzw. Verzögerung der Drosselklappenbewegung erzeugt.

Die Ausgangssignale der Schaltungen 26 und 27 werden durch einen Additionskreis 28 addiert. Das Ausgangssignal des Drosselklappenfühlers 20 wird außerdem einem Impulsgenerator 29 zugeführt, der eine Impulsreihe erzeugt, deren Folgefrequenz sich nach dem Öffnungsgrad und der Winkelbeschleunigung der Drosselklappe 9 sowie nach der Dauer des Beschleunigungsvorgangs richtet. Die Ausgangssignale der Schaltungen 28 und 29 werden einem weiteren Additionskreis 30 zugeführt, dessen Ausgangssignal durch die Vergleichsschaltung 31 mit den Dreieckswellenimpulsen aus dem Generator 32 verglichen wird. Das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 31 wird über die Treiberschaltung 33 den Magnetventilen 14 und 15 zugeführt, die nacn Bedarf ein- bzw. ausgeschaltet werden können.

Der Drosselklappenfühler 20 erzeugt entsprechend dem Betrieb der Brpnnkraftmaschine die in F i g. 3e dargestellten Beschleunigungs- und Verzögerungssignale.

6O₅,Diese Signale werden durch die Beschleunigungs· und ' Verzögerungs-Detektorschaltung 27 differenziert, wie es in Fig.3f gezeigt ist. Das Ausgangssignal der Schaltung 27 wird durch den Additionskreis 28 zum Ausgangssignal der Schalung 26 addiert. Das differenzierte Signal nach F i g. 3f wird vor der Erzeugung des Mittelwertsignais durch die Schaltung 26 erzeugt, so daß die Verzögerung Td des nachgewiesenen Mittelwertes durch die Hinzunahme des differenzierten Sienais aus-

. Ii II.

geglichen wird. Andererseits erzeugt der Impulsgenerator 29 eine Impulsreihe, deren Folgefrequenz entsprechend dem Öffnungsgrad, der Winkelbeschleunigung der Drosselklappe 9 und der Dauer des Beschleunigungsvorgangs variiert. Die Frequenz nimmt mit ansteigender Winkelbeschleunigung zu. F i g. 3g zeigt die Folgefrequenz entsprechend der Beschleunigung nach F i g. 3e. Die Impulsreihe nach F i g. 3g wird durch den Additionskreis 30 zu dem korrigierten Mittelwert-Ausgangssignal der Schaltung 28 addiert, so daß das korrigierte Mittelwert-Ausgangssignal in eine Impulsreihe umgewandelt wird, wie es in F i g. 3h gezeigt ist, wobei die Impulsfrequenz entsprechend der Beschleunigung nach F i g. 3e erhöht wird.

Das impulsförmige Ausgangssignal des Additionskreises 30 wird mit den Dreieckswellenimpulsen des Generators 32 durch die Vergleichsschaltung 31 verglichen. Gemäß Fig.3i und Fig.4 unterteilt das impulstörmige Äusgangssignai h die Dreiecksweiienimpuise / derart, daß Ausgangsimpulse j erzeugt werden. Diese Ausgangsimpulse werden über die Treiberschaltung 33 den Magnetventilen 14 und 15 zugeführt, um sie zu betätigen.

Wenn der Pegel des Signals h hoch ist, wird gemäß F i g. 4 ein impuls von größerer Einschaitdauer erzeugt. Wenn das Vorhandensein eines niedrigen Wertes des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses nachgewiesen wird, wird somit die Öffnungszeit der Magnetventile 14 und 15 verlängert, so daß der Brennkraftmaschine ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Beim Beschleunigen der Brennkraftmaschine wird die Folgefrequenz der Ausgangsimpulse j erhöht, so daß die Regeleinrichtung schneller anspricht, damit die Änderung des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses verkleinert werden kann. Außerdem kann die durch die Beschleunigung verursachte Regelverzögerung korrigiert werden. Fig.5C

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ses bei der erfindungsgemäßen Regelanordnung, bei der dieses Verhältnis innerhalb eines kleinen Bereichs gegenüber dem stöchiometrischen Verhältnis eingeregelt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

gen nach Laständerungen jedoch noch nicht ausreichend schnell herabgesetzt In der US-PS 41 32 199 ist eine Anordnung beschrieben, bei der es sich um eine Rückkopplungsregeleinrichtung handelt; zu dieser Anordnung gehört ein Sauerstoffühler, durch den der Sauerstoffgehalt der Abgase gefühlt wird und der ein elektrisches Signal als Maß für das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches liefert Die Regeleinrichtung dient dazu zu beurteilen, ob das Rückkopplungssignal des Sauerstoffühlers höher oder niedriger als der stöchiometrische Wert ist, um ein Fehlersignal zu erzeugen und das Kraftstoff-Luft-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zuzuführenden Gemisches entsprechend dem Fehlersignal zu regeln. Eine solche mit Rückkopplung arbeitende Regeleinrichtung neigt von Natur aus zum Pendeln, was auf die Ansprechgeschwindigkeit des Sauerstoffühlers, die Regelverzögerung bei der Regeleinrichtung und dergl. zurückzuführen ist Dieses Pendeln führt zu Abweichun Patentansprüche:

1. Anordnung zum Regeln des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses eines Vergasers einer Brennkraftmaschine mit einer Ansaugleitung, einer Abgasleitung, einer Drosselklappe, einer Detektoreinrichtung zum Ermitteln der Konzentration eines Bestandteils der durch die Abgasleitung strömenden Abgase, einer Einrichtung zum Zuführen eines Kraftstoff-Luft-Gemisches zu der Ansaugleitung, einer elektromagnetisch betätigbaren Ventilanordnung zum Korrigieren des Kraftstoff-Luft-Verhältnisses des durch die Gemischzuführungseinrichtung zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemisches, einer Schaltung zum Beurtei- ii len des Ausgangssignals der Detektoreinrichtung unter Bezugnahme auf einen vorbestimmten Wert sowie einer Treiberschaltung zum Betätigen der elektromagnetisch betätigbaren Ventile in Abhängigkeit voji Ausgangssignal der Beurteilungsschal- 20 rung derart, daß das Kraftstoff-Luft-Verhältnis auf gen des eingeregelten Kraftstoff-Luft-Gemisches ge-

einen Wert eingeregelt wird, der im wesentlichen gleich dem stöchiometrischen Kraftstoff-Luft-Verhältnis ist, und einer Integrationsschaltung zum Integrieren des Ausgangssignals der Beurteilungsschaltung, gekennzeichnet durch eine Mittelwert-Detektorschaltung (26} zum Erzeugen von Mittelwerten zwischen jeweils einem Maximalwert und einem unmittelbar folgenden Minimalwert des Ausgangssignals der Integrationsschaltung (25) zum Steuern de^r Treiberschaltung (33).

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Drosseiklappenfühlereinrichtung (20) zum Erzeugen eines Ausganf ssignals in Abhängigkeit von der Betätigung der Drosselklappe (9), durch eine Beschleunigungsdetektorschaltung (27) zum Differenzieren des Ausgangssignals der Drosselklappenfühlereinrichtung und durch eine Additionsschaltung (28) zum Addieren der Ausgangssignale der Mittelwert-Detektorschaltung (26) und der Beschleunigungsdetektorschaltung (27), wobei das Ausgangssignal der Additionsschaltung (28) die Treiberschaltung (33) steuert.

3. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (29) zum Erzeugen einer Impulsreihe, deren Folgefrequenz sich in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Drosselklappen-Fühleinrichtung (20) ändert, wobei der Impulszug zu dem Ausgangssignal der Additionsschaltung (28) addiert wird.