DE3500608A1 - Gemischregelung fuer verbrennungsmotoren - Google Patents

Gemischregelung fuer verbrennungsmotoren

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DE3500608A1
DE3500608A1 DE19853500608 DE3500608A DE3500608A1 DE 3500608 A1 DE3500608 A1 DE 3500608A1 DE 19853500608 DE19853500608 DE 19853500608 DE 3500608 A DE3500608 A DE 3500608A DE 3500608 A1 DE3500608 A1 DE 3500608A1
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Burkhard Dipl.-Ing. 5980 Werdohl Brandner
Albert 5880 Lüdenscheid Stübs
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Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH
Schaeffler Engineering GmbH
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Atlas Fahrzeugtechnik 5980 Werdohl GmbH
AFT Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2496—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories the memory being part of a closed loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • 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)
    • F02D41/1479—Using a comparator with variable reference
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)

Description

α α φ 4
~\ Patentanwalt
Asenberg 62 9. Januar 1985
; 5880 Lüdenscheid A 84 202
Anmelderin: Firma Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
Eggenpfad 26
5980 Werdohl
Gemischregelung für Verbrennungsmotoren Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Gemischregelung für Verbrennungsmotoren mit einer Lambdasonde und mit einer Vergleicherschaltung zum Vergleich des Lambdasignals mit einem Sollwert sowie zur Abgabe eines Stellsignals für die Kraftstoffzufuhr.
Bekannt ist für ate Gemischregelung das sog. Magerkonzept, das mit einem Luftüberschuß arbeitet und zu einer Optimierung des Kraftstoffverbrauchs führt. Die NO -Werte werden in dieser Betriebsart beft kenntlich herabgesetzt. Die HC-Werte können unter Umständen leicht an-
/ steigen. Für einen solchen Betrieb im Magerbereich ist eine Lambdason-
de im Abgaskanal erforderlich. Die Lambdasonde kann unmittelbar den Sauerstoffanteil im Abngas messen oder den Lambdawert in anderer Weise bestimmen.
Die DE-OS 33 21 424 beschreibt eine Gemischregelung, bei der einerseits ein Lambdasollwert = 1 und andererseits ein Lambdasollwert im Magerbereich vorgegeben werden kann. Diese beiden Sollwerte werden in gesonderten Regelkreisen verarbeitet. Eine Umschaltung zwischen diesen beiden Sollwerten erfolgt parameterabhängig. Mit einem solchen Betrieb bei zwei Lambdasollwerten läßt sich keine ausreichende Optimierung erzielen. Insbesondere ist im Magergebiet die Vorgabe nur eines Lambdasollwertes für alJe Fahrzustände unzureichend, um Fahrfehler auszuschließen.
Eingehende Untersuchungen haben darüberhinaus ergeben, daß durch Vorgabe eines Kraftstoffeinspritzwertes entsprechend dem gewünschten Lambdawert allein ein optimales Fahrverhalten nicht erzielbar ist, weil die Exemplarstreuungen der Verbrennungsmotoren zu groß sind. Eine Berücksichtigung der Exemplarstreuungen ist im Rahmen dieses Konzeptes nicht mb'glch.
>r ■ BAD ORIGINAL
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Gemischregelung, die im gesamten Fahrbereich eines Verbrennungsmotors eine Verbrauchs- und/oder Emissionsoptimierung unter Berücksichtigung der Fahranförderungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein durch Betriebswerte des Verbrennungsmotors wie Drehzahl, Last, Temperatur und ähnliche anwählbarer Kennfeldspeicher Larabdasollwerte in Form eines Kennfeldes und außerdem Sollwerte für ein Abgasrückführventil enthält.
Die Erfindung unterscheidet sich insofern in nicht naheliegender Weise vom Stand der Technik, als die Lambdasollwerte im gesamten Betriebskennfeld des Verbrennungsmotors individuell vorgegeben werden. Die Festlegung dieser Lambdasollwerte berücksichtigt einerseits das Fahrverhalten des Verbrennungsmotors sowie die Leistungsanforderungen. Entsprechend den Lastwerten kann man einen Vollastbereich mit Lambdasollwerten nahe 1 und Teillastbereiche mit höheren Lamdasollwerten fahren. Die Lambdasollwerte können jeweils so festgelegt werden, daß Lauffehler oder Fahrfehler des Verbrennungsmotors ausgeschaltet sind. Da die Kraftstoffzufuhr unter Berücksichtigung der Lambda-Sollwerte geregelt wird, ist die Gemischregelung von Exemplarstreu- *
ungen der einzelnen Verbrennungsmotoren einer Serie unabhängig.
Zur Vermeidung der Überschreitung von Grenzwerten beim Betrieb des Verbrennungsmotors ist ferner vorgesehen, daß der Kennfeldspeicher auch Eckwerte für die Einstellung der Kraftstoffzufuhr enthält. Zur Verringerung der NO -Werte ist ferner forgesehen, daß eine Vergleicherschaltung für den Sollwert des Abgasrückführventils und das Istsignal eines Stellungsmelders vorgesehen ist, die auf der Leitung ein Stellsignal für einen Stellantrieb abgibt.
Insgesamt erzielt man mit der Gemischregelung nach der Erfindung eine drastische Reduzierung der CO- und NO -Anteile. Wenn die HC-Werte im Luftüberschußgebiet die zulässigen Grenzwerte übersteigen sollten, kann man einen Oxidationskatalysator nachschalten.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf das Blockschaltbild der anliegenden Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt einen Verbrennungsmotor 1 mit einem Ansaugkanal 2 und einem Abgaskanal 3. Der Ansaugkanal 2 ist durch eine Drosselklappe 4 gesteuert. Die Kraftstoffzufuhr ist im einzelnen nicht dargeste31t. Man kann einen steuerbaren Vergaser oder eine Kraftstoffeinspritzung vorsehen. Mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ist «
BAD
•it, eine Scheibe 5, z.B. die Schwungscheibe, mit Markierungen gekoppelt, die von einem Sensor, normalerweise einem Zahnkranzsensor 6, abgefühlt werden. Dieser Zahnkranzsensor β ermöglicht also die Erfassung der Drehzahl des Verbrennungsmotors. Ein weiterer Sensor 7 dient zur Erfassung der Temperatur des Verbrennungsmotors über das Kühlwasser oder über die Ansaugluft. Schließlich ist ein Lastsensor 8 vorgesehen, der über den Saugrohrdruck die Last des Motors erfaßt.
Die Werte der beschriebenen Sensoren 6, 7 und 8 liegen als Adreßeingänge an einem Adreßspeicher oder Kennfeldspeicher 9 an. Innerhalb dieses Kennfeldspeichers sind die Adreßplätze nach Kennlinien organisiert, die nach Betriebsparametern, wie dem Lastzustand und/oder dem Temperaturzustand des Verbrennungsmotors 1 geordnet sind. Die Speicherplätze des Kennfeldspeichers 9 enthalten in den einzelnen Bitstellungen einen 8-Bit-Lambdasollwert 10 und einen 6-Bit-Sollwert 11 für ein Abgasrückführventil 12. Die Bitzahl der jeweiligen Sollwerte hängt von der Organisation und Kapazität des Kennfeldspeichers 9 ab.
Im Abgaskanal 3 befindet sich fine Lambdasonde 13 zur Messung des Sauerstoffanteils in den Abgasen. Die Lambdasonde mißt kontinuierlich die Lambdawerte zwischen 0,9 und 1,9, wobei 1,0 bekanntlich dem H 20 stöchiometrischen Sauerstoffanteil entspricht. An den Abgaskanal 3 / ist eine Rückführleitung 14 angeschlossen, die über das bereits genannte Abgasrückführventil 12 gesteuert wird und durch die Abgas in den Ansaugkanal zurückgeführt wird. Der Abgaskanal 3 kann wahlweise in einen Oxidationskatalysator 15 münden.
Die Signale des Lambdasensors 8 werden in einem Verstärker 16 verstärkt. Das Ausgangssignal des Verstärkers 16 liegt zusammen mit dem 8-Bit-Lambdawert 10 an einer Vergleicherschaltung 17 an. Die Vergleicherschaltung 17 gibt entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs einen Stellwert 18 an eine Steuerschaltung 19 für die Vergasereinstellung oder die Kraftstoffzumessung bei einer Einspritzanlage ab.
Der Sollwert 11 für das Rückführverhältnis liegt an einer Vergleicherschaltung 20 an. Mit dem Abgasrückführventil ist ein Stellungsmelder 21 gekoppelt, der ein Istsignal über die Stellung des Abgasrückführventil s 12 an die Vergleicherschaltung 20 liefert. Die Vergleicherschaltung 20 gibt auf einer Leitung 22 ein Stellsignal an den Stellantrieb 23 des Abgasrückführventil 12 ab. Anstelle eines Stellungsmelders kann man auch einen Durchflußmesser in die Rückführleitung einbauen, deren Signal ensprechend ausgewertet wird.
Der Kennfeldspeicher 9 enthält ein Betriebskennfeld für den ge-
BAD ORJß'NAt
samten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors. Für jeden Betriebswert wird ein 8-Bit-Lambdasollwert gespeichert, damit ein ordnungsgemäßer Betrieb, d.h. ohne Lauf fehler des Verbrennungsmotors, im Luftüber*- schußgebiet gewährleistet ist. Dadurch wird die Emission von CO- und NO -Schadstoffen herabgesetzt. Die Kraftstoffzumessung für den Verbrennungsmotors erfolgt über einen Regelkreis, da eine einfache Vorgabe von Einspritzwerten zur Erzielung eines Lambdawertes infolge von Exemplarstreuungen verschiedener Verbrennungsmotoren nicht ausreichen würde. Mit Hilfe dieses Regelkreises über die Vergleicherschaltung 17 und die Steuerschaltung 19 ist ein sicherer Betrieb des Verbrennungsmotors im Magerbereich bei Verringerung der Schadstoffemission und unter gleichzeitiger Verbrauch sop timieruiig möglich. Ein nicht vermeidbarer Anstieg der HC-Werte in diesem Betriebsbereich kann durch den Oxidationskatalysator 15 herabgesetzt werden, dessen Betrieb gegenüber einem sonst notwendigen Dreiwegekatalysator wesentlich wirtschaftlicher ist.
BAD
- Le er seite -

Claims (3)

  1. Dr. Werner Haßler 35006Q8 ·*
    Patentanwalt
    Asenberg 62 9. Januar 1985
    Lüdenscheid A 84 202
    Anmelderin: Firma Atlas Fahrzeugtechnik GmbH
    Eggenpfad 26
    5980 Werdohl
    Gemischregelung für Verbrennungsmotoren Ansprüche
    Gemischregelung für Verbrennungsmotoren mit einer Lambdasonde und mit einer Vergleicherschaltung zum Vergleich des Lambdasignals mit einem Sollwert sowie zur Abgabe eines Stellsignals für die Kraftstoff zufuhr, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Betriebswerte des Verbrennungsmotors wie Drehzahl, Last, Temperatur und ähnliche anwählbarer Kennfeldspeicher (9) Lambdasollw^rte in Form eines Kennfeldes und außerdem Sollwerte für ein Abgasrückführventil (12) enthält. *
  2. 2. Gemischregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ^ der Kennfeldspeicher (9) auch Eckwerte für die Einstellung der Kraft- £
    stoffzufuhr enthält.
  3. 3. Gemischregelung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleicherschaltung (20) für den Sollwert des Abgasrückführventils (12) und das Istsignal eines Stellungsmelders (21) oder eines Durchflußmessers vorgesehen ist, die auf der Leitung (22) ein Stellsignal für einen Stellantrieb (23) abgibt.
    BAD OHlWM^r,-
DE19853500608 1985-01-10 1985-01-10 Gemischregelung fuer verbrennungsmotoren Ceased DE3500608A1 (de)

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