DE3047077C2

DE3047077C2 - Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3047077C2
Application number: DE3047077A
Authority: DE
Inventors: Fujio Musashino Tokio/Tokyo Matsui; Hitoshi Niiza Saitama Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-12-13
Filing date: 1980-12-13
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE3047077A1; GB2065933A; GB2065933B; FR2485096A1; FR2485096B1; JPS6323377B2; US4411236A; JPS5685541A

Description

zum Ansteuern des Elektromagnetventils in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Integrierkreiseinrichtung, mit einer zweiten Bestimmungseinrichtung zum Feststellen einer starken Beschleunigung des Motors, mit einem Schalter in der Integrierkreiseinrichtung zum Unterdrücken des Betriebs der Integrierkreiseinrichtung und mit einer Einrichtung zum Steuern des Schalters, die auf das Ausgangssignal der zweiten Bestimmungseinrichtung anspricht, dadurch g. kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Steuern des Schalte"= eine logische Verknüpfungsgliedeinrichtung (45,56,57) ist, die auf ein einem mageren Luft-Brennstoff Gemisch entsprechendes Signal des Komparators (41) anspricht, wenn gleichzeitig ein Beschleunigungssignal der zweiten Bestimmungseinnchtung (21,22) anliegt.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs und damit die Emissionsregelung für einen katalytischen Dreiweg-Konverter.

In einer solchen Anordnung ist ein O2-Fühler vorgesehen, um den Sauerstoffgehalt der Abgase abzutasten, um ein elektrisches Signal als Anzeige des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des von einem Vergaser zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches zu erzeugen. Die Regelanordnung enthält einen Komparator zum Beurteilen des Ausgangssignals von dem Oj-Fühler. einen Integrierkreis mit einem mit dem Komparator verbundenen Proportionalitätskreis, einen Ansteuerkreis zum Erzeugen von Rechteckwellenimpulscn aus dem Ausgangssignal des Integrierkreises, und ein Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Korrigieren des I.uft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches. Die Regelanordnung arbeitet um /u beurteilen, ob das Signm νοη dem Qr Fühler höher oder ω niedriger als ein vorbestimmter Bezugswert entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, um ein Fehlersignal zum Betätigen des Auf-Zu-Elektromagnetventils zu erzeugen, um dadurch das Lufl-Brenrtstöff-Verhältnis des Gemisches zu regeln.

Bekannt ist auch Vorrichtung zum Regeln des einer Brennkraftmaschine gelieferten Kraftstoff-Luftgemisches mit den Merkmalen des Oberbegriffs des PatentlUFig Zum uC5tiiiiiiicii ucr otcuUxig uc5 x^rOSSciVCiitiiS,

Fig.3 ein Blockschaltbild einer elektronischen Regelschaltung nach der Erfindung,

Fig.3a ein Beispiel der elektronischen Regelschaltung der F i g. 3,

F i g. 4 ein Schaltbild einer weiteren Ai'sführungsform der Erfindung,

F i g. 4a ein Beispiel der Schaltung der F i g. 4 und

F i g. 5 ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß F i g. 1 steht ein Vergaser 1 mit einem Verbrennungsmotor 2 in Verbindung. Der Vergaser enthalt eine Schwimmerkammer 3, ein Venturirohr 4, eine Düse 5, die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Hauptbrennstoffkanal 6 verbunden ist, und eine Leerlauföffnung 10. die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Leerlaufbrennstoffkanal 11 in Verbindung steht. Luftkorrigierkanäle 8 und 13 sind jeweils parallel zu einer Hauptluftöffnung 7 und einer Leerlaui.'jftöffnung 12 an geordnet. Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 sind für die Luftkorrigierkanäle 8 und 13 vorgesehen. Eine Einlaßöffnung jedes Auf-Zn-Elektromagnetventils steht mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 in Verbindung. Ein 02-Fühler 19 ist an einer Abgasleitung 17 stromaufwärts eines katalytischen Dreiweg-Konverters 18 zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts der Abgase vorgesehen.

Ein Drosselfühler 20 ist vorgesehen, um den Grad der Öffnung des Drosselventils 9 zu bestimmen. Ausgangssignale der Fühler 19 und 20 wer en zu einer elektronischen Regelschaltung 21a zum Betätigen der Auf-Zu-Eltktromagnetventile 14 und 15 gesandt, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des Gemisches auf einen Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu regeln.

Gemäß F i g. 2. die den Drosselfühler 20 zeigt, ist das Drosselventil mit einem Schleifkontakt 21 eines Potentiometers 22 verbunden, dem eine Spannung V zugeführt wird Die Spannung von dem Schleifer 21 wird an einen Ausgangjan&chluß 55 und an Halte Kreise 24 und 25 über einen Verstärker 23 angelegt. Jeder der Halte-Kreise 24 und 25 enthält einen Haltekondensator und Tore. Der Halte-Kreis 24 ist mit den Eingangs-Anschlüssen eines Operationsverstärkerkomparalors 30 jeweils über Relaiskontakte 26 und 28 verbunden. Der Halte-Kreis 25 ist auch mit den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers 30 über Relaiskontakte 27 und 29 verbunden.

Andererseits ist ein Oszillator 33 zum Erzeugen eines Abtastimpulszuges vorgesehen. Der Abtastimpulsgenerator 34 erzeugt Abtastimpulse, die eine 180°-Phasenverschiebung gegeneinander aufweisen. Die Abtastimpulse des Generators 34 werden jeweils an den vorderen und hinteren Kanten der Impulse des Oszillators 33 erzeugt Die Abtastimpulse des Generators 34 werden dem Halte-Kreis 24, um dessen Verknüpfungsglied zu betätigen, und d^rn Verknüpfungsglied des Halte-Kreises 25 zugeführt Das Ausgangssignal des Oszillators 33 wird zu einem Relais 35 und des weiteren zu einem Relais 37 über einen Inverter 36 gesandt Das Relais 35 ist so ausgebildet daß es den Kontakt 26 betätigt, der den Halte-Kreis 24 mit dem nicht-invertierenden Eingang des Komparators 30 verbindet und den Kontakt 29 betätigt, der den Halte-Kreis 25 mit dem invertierenden Eingang des Komparators 30 verbindet. Kontakte 28 und 27 sinu in bezug auf die Eingänge des Komparators 30 in umgekehrter Beziehung mit den Kontakten 26 und 29 verbunden. Die Relais 35 und 37 betätigen jeweils die Schalter 26,29 und 28,27.

Ein geerdeter Kondensator 31 ist mit einer _>iode 38 verbunden, die zusammen mit einem Widerstand 39 rwischen den Komparator 30 und den Ausgangsanschiuß 32 geschaltet ist Die Spitzenspannung wird in den Kondensator 31 geladen. Wenn der Beschleunigungsvorgang des Drosselventils anhält entlädt sich die geladene Spannung des Kondensators 31 über den Widerstand 39. Die Spannung verringert sich. W;nn die Ausgangsspannung von dem Ausgangsanschluß 32 durch einen (nicht dargestellten) Differentiator differenziert wird, kann die Winkelbeschleunigung des Drosselventils 20 angegeben werden.

Eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhähnisses nach der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben, die ein Beispiel einer Anordnung zur Luft-Brennstoff-Verhältnis-Regelung zeigt.

Das Ausgangssignal des O2-Fühlers 19 wird zu einem Komparator -ί! über einen Anschluß 40 gesandt. Der Komparator 41 arbeitet, um sein Eingangssignal in bezug auf den Begrenzernegel zu beurteilen, der von einem Anschluß 42 zugeführt wird, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das größer oder kleiner als der Begrenzerpegel ist. Das Ausgangssignal wird einem Integrierkreis 43 zugeführt. Ein Proportionalitätskreis 50 ist mit dem Integrierkreis 43 als negativer Rückkopplungskreis verbunden. Das Ausgangssignal des Kreises 43 wird in einem Komparator 53 mit Dreieckwellenimpulsen verglichen, die von einem Dreieckwellenimpulsgenerator 54 zugeführt werden, um Rechteckimpulse zu erzeugen. Die Rechieckimpulsc von dem Komparator 53 werden den AufZu-Klekiromagnetvcntilen 14 und 15 über einen I teibe^rkreis46 zugeführt.

Das Ausgangssignal des Komparators 41 wird einer Vcrknüpfungsgliedeinrichtiing 45 zugeführt, und das Ausgangssignal der Schaltung der Γ i g. 2 zum Bestimmen der Betätigung des Drosselventils wird auch der Verknüpfungsgliedeinrichtung 45 und dem Summierkreis 48 über einen Anschluß 47 zugeführt. Das Ausgangssignal des Potentiometers 22 wird dem Summierkreis 48 über Anschlüsse 47 und 49 zugeführt. Steuersignale der Verknüpfungsgliedeinrichtung 45 werden einem Regelverknüpfungsglied eines Schalters 44 zugeführt, das in der Schaltung des Proportionalitätskreises 50 vorgesehen ist, und werden auch dem Summierkreis 48 zugeführt. Das Ausgangssignal des Summierkreises 48 wird an den Komparator 53 angelegt.

Im Betrieb wird das Ausgangssignal des O₂-Fühlers 19 dem Komparator 41 zum Vergleichen mit einem Bezugswert zugeführt, der dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis entspricht Das Ausgangssignal des Komparators 41 wird dem Komparator 53 über den Integrierkreis 43 zugeführt. Der Komparator 53 erzeugt Ausgangsrechteckwellenimpulse. Deren Impulsbreite ändert sich in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Integrierkreises 43 und des Proportionalitätskreises

50. Das Betriebsverhältnis der Elektromagnetventile 14 und 15 ändert sich somit entsprechend dem Ausgangssignal des Komparators 53 zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis.

Wenn der Motor schnell beschleunigt wird, wird ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch in die Zylinder eingeführt und ein Ausgangssignal wird an dem Ausgang 32 (F i g. 2) erzeugt Wegen dieses mageren Luft-Brennstoff-Gemisches verringert sich die Ausgangsspannung des OrFühlers 19 unter den Stellwer :'.es Komparators -Tt. tjGutit gCllt UaS r-iüSgangSSigiiai uCS 4 ^GuIpSrStGrS SUi einen niedrigen Pegel. Gemäß Fig.3a wird das Ausgangssignal mit niedrigem Pegel zu einem NAND-Verknüpfungsglied 56 und zu einem UND-Verknüptungsglied 45 gesandt. Andererseits wird ein höheres Ausgangssignal an dem Anschluß 32 (Fig.2) durch die schnelle Beschleunigung erzeugt. Das Signal mit hohem Pegel wird auch dem NAND-Verknüpfungsglied 56 und dem UND-Verknüpfungsglied 57 über einen Komparator 58 zugeführt. Das Ausgangssignal des NAND-Verknüpfungsglieds 56 ändert sich somit auf einen niedrigen Pegel, so daß der Schalter 44 durch das Signal niedrigen Pegels geöffnet wird. Die Regelung mit dem Proportionalitätskreis 50, nämlich eine proportionale Komponente in dem Ausgangsj.ignal des Integrierkreises 43, wird somit ausgeschaltet. Der Rückkopplungsregelungsvorgang der Regelungsanordnung wird somit unterdrückt, so daß eine Regelungsübersteuetung verhindert werden kann. Ein solcher Unterdrückungsvorgang dauert so lange, wie ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisc.i zugeführt wird und ein Beschleunigungssignal auftritt. Somit kann eine Abweichung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses aufgrund einer schnellen Oeschleunigung verhindert werden.

Wenn die Ausgangsspannung des O2-Fühlers 19 auf einen hohen Pegel durch ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch ansteigt oder das Eingangssignal des Komparators 58 auf einen niedrigen Pegel abfällt, ändert sich das Ausgangssignal des NAND-Verknüpfungsglieds 56 auf einen hohen Pegel, um den Schalter 44 zu schließen. Die normale Rückkopplungsregelung einschließlich der proportionalen Komponente wird somit ausgeführt, um da' Lu':-Brennstoff- Verhältnis zu korrigieren.

Wenn die Ausgangssignale der Komparatoren 41 und 58 hohe Pegel haben, geht das Ausgangssignal des UND-Verknüpfiingsglieds 57 auf einen hohen Pegel, um einen Schalter 59 zu schließen. Andererseits wird das Ausgangssignal an dem Anschluß 32 einer Addiereinrichtung 60 über einen Pufferkreis 61 und einen Inverter 62 zugeführt und das Ausgangssignal an dem Anschluß 55 des Potentiometers 22 wird auch der Addisrfcinrichtung 60 zugeführt, um zu dem Signal von dem Anschluß 32 addiert zu werden. Durch Schließen des Schalters 59 wird das Ausgangssir-nal der Addiereinrichtung 60, das

ei vom Betrieb des Drosselventils abhängig ist, auch dem Komparator 53 zum Einstellen der Rückkopplungsregelung zugeführt. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis kann somit zu dem stöchiometrischen Verhältnis konvergieren.

Die F i g. 4 und 4a zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei die Anordnung nicht mit der Addiereinrichtung zum Summieren der Ausgangssignale an den Anschlüssen 32 und 55 wie bei der vorangehenden Ausführungsform versehen ist.

Das Ausgangssignal an dem Anschluß 32 wird dem Komparator über einen Einstellkreis 63 und den Schalter 59 zugeführt. Das Ausgangssignal des UND-Verknüpfungsglieds 57 wird dem Schalter 59 über einen Verzögerungskreis 52 zugeführt. Wenn der Schalter 59 geschlossen ist, wird somit das eingestellte Ausgangssignal des Integrierkreises 43 dem Komparator 53 zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zugeführt.

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Schalter 44a entsprechend dem Schalter 44 der F i g. 3 in der Kurzschlußschaltung für einen Widerstand 64 vorgesehen ist Die anderen Teile entsprechen denen in Fig.3. Bei dieser Anordnung wird somit die Regelung des !ntegrierkreises durch Schließer; des Schalters 44a unterdrückt.

Obwohl bei den dargestellten Ausführungsformen ein Drosselfühler zum Bestimmen des Motorbetriebs vorgesehen ist, kann auch ein anderer Fühler, wie ein Unterdruckfühler zum Bestimmen des Unterdrucks in dem Ansaugkanal oder in dem Venturirohr verwendet werden.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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⁵⁰

Claims

ίο

Patentanspruch:

Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit einem Auspuffkanal, mit einem Drosselventil, mit einer ersten Bestimmungseinrichtung zum Feststellen der Konzentration eines Bestandteils der Auspuffgase, die durch den Auspuffkanal strömen, mit einer Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zur Zuführung des Luft-Brennstoff-Gemisches zu dem Ansaugkanal, mit einem Elektromagnetventil zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Luft-Brennstoff-Gemisches, das durch die Luft-Brennstoff-Gemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, mit einem Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignals der ersten Bestimmungseinrichtung mit einem vorbestimmten Wert, mit einer Integrierkreiseinrichtung mit einem Froportionalitätikreis zum Integrieren des Ausgangssilals des K.ornparators, mit einem AnsteuerkrciS anspruchs (DE-OS 26 35 308). Dabei werden Schalter in dem Integralregler in Abhängigkeit von Beschleunigungen und Verzögerungen des Fahrzeugs betätigt

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors zu schaffen, durch welche die Änderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses bei starker Beschleunigung des Motors und bei Zuführung eines mageren Luft-Brennstoff-Gemisches verringeit wird. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung kann eine Regelungsübersteuerung und folglich eine Abweichung des Lufl-Srennstoff-Verhältnisses aufgrund einer starken Beschleunigung verhindert werc-jn.

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

F i g. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses, F i g. 2 ein Blockschaltbild einer elektrischen Schal-