DE3642404C2

DE3642404C2 -

Info

Publication number: DE3642404C2
Application number: DE3642404A
Authority: DE
Inventors: Takuro Mitaka Tokio/Tokyo Jp Morozumi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1985-12-11
Filing date: 1986-12-11
Publication date: 1989-12-21
Also published as: JPS62139941A; JPH0726573B2; DE3642404A1; GB8629571D0; GB2184266B; GB2184266A; US4763634A

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des einem Kraftfahrzeug motor zugeführten Gemisches nach dem Oberbegriff des Patent anspruches 1 bzw. 3.

Aus der DE-OS 26 48 791 ist es bekannt, daß man beim Beschleunigen oder Verzögern des Motors den Integrations faktor des Reglers während einer bestimmten Zeitdauer er niedrigen kann, um so eine schnellere Anpassung zu erzielen, ohne dabei eine unruhige Regelung während des stationären Betriebs in Kauf nehmen zu müssen. In dieser Druckschrift wird jedoch die Möglichkeit nicht mit einbezogen, daß in einem Behälter gespeicherte Kraftstoffdämpfe in das Ansaug system des Motors eingeleitet werden sollen.

Aus der US-PS 43 77 142 sind Verfahren und Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Bei diesem System beginnt die Einführung von Kraftstoffdämpfen ausschließlich in Abhängigkeit vom Erreichen einer Betriebstemperatur. Dieses ist aber in dem Fall nachteilig, in dem nach einem kurzfristigen Abstellen des Motors - z. B. zum Tanken - der Motor wieder gestartet wird. In diesem Fall ist nämlich die Kühlmitteltemperatur des Motors dann noch so hoch, daß die Bedingung für die Einführung der Kraftstoffdämpfe erfüllt ist und diese somit nach dem Anlassen des Motors sogleich eingeführt werden. Andererseits ist aber der 02-Fühler aufgrund seiner geringen Wärmespeicherung so weit abgekühlt, daß er erst eine gewisse Zeit nach dem Wiederstart seine Betriebstemperatur erreicht und die Regelung wieder eingestellt werden kann. In der Zwischenzeit wird das Gemisch durch die Einführung der Kraftstoffdämpfe stark angereichert, was sowohl hinsichtlich des Betriebsverhaltens als auch hinsichtlich der Abgasemission schädlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vor richtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß bei der Einführung von Kraftstoffdämpfen stets ein Betrieb mit geringer Abgasemission sichergestellt wird.

Diese Aufgabe wird verfahrensmäßig durch die im Kennzeichen des Anspruches 1, vorrichtungsmäßig durch die im Kennzeichen des Anspruches 3 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere bevor zugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Abbildungen näher beschrieben. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer Regeleinheit;

Fig. 3 eine graphische Darstellung des Integrator ausganges der Regeleinheit; und

Fig. 4 ein Flußdiagramm, das die Wirkungsweise der Regeleinheit, also das Ver fahren zeigt.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Kraftfahrzeugmotor 1 mit einem Einlaßrohr 2, einem Drosselkörper 5 und einem Ein laßkrümmer 2 a versehen. Ein (Luft-) Strömungsfühler 14 ist im Einlaßrohr 2 angebracht. Ein O₂-Fühler 12 ist an einem Abgasrohr 3 vor einem Katalysator 3 a angebracht. Kraftstoffeinspritzdüsen 4 sind am Einlaßkrümmer 2 a vor gesehen, während ein Kühlmitteltemperaturfühler 11 an einem Wasserschlauch des Motors 1 angebracht ist. Ein Motor-Drehzahlfühler 13 ist vorgesehen, der ein der Drehzahl entsprechendes Signal abgibt.

Es ist ein mit Kohle gefüllter Behälter 6 mit einem Mantel 6 a vorgesehen, der eine Öffnung aufweist, die mit einem Kraftstofftank 7 und einem Ablaßventil 8 kommuni ziert. Das Ablaßventil 8 umfaßt ein Rohr 8 a mit einer Öffnung am oberen Ende, eine Membran 8 b, die eine Unter druckkammer 8 c definiert und eine Feder 8 d, welche die Membran auf das Rohr 8 a drückt, um dessen Öffnung zu schließen. Das Rohr 8 a steht mit einer Öffnung 5 b in Verbindung, die am Drosselkörper 5 in einer Position knapp über der Drosselklappe 5 a in ihrer geschlossenen Position angeordnet ist. Die Unterdruckkammer 8 c kommu niziert mit dem Einlaßkrümmer 2 a über ein Magnetventil 9.

Das Magnetventil 9 umfaßt eine Öffnung 9 a, die mit dem Einlaßkrümmer 2 a kommuniziert. Eine Öffnung 9 b kommuni ziert mit der Unterdruckkammer 8 c, während ein Rohr 9 c mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Es ist ein Ven tilkörper 9 d vorgesehen, der axial verschieblich im Ven tilgehäuse angebracht ist, sowie eine Magnetspule 9 e. Wenn die Magnetspule 9 e erregt wird, so wird der Ventil körper 9 d nach links verschoben und schließt die Öffnung 9 a, öffnet das Rohr 9 c und bringt so die Unterdruckkam ker 8 c mit der Atmosphäre in Verbindung. Wenn die Magnet spule nicht unter Strom steht, so ist die Öffnung 9 a ge öffnet und bringt die Unterdruckkammer 8 c mit dem Ein laßkrümmer 2 a in Verbindung.

Die Ausgangssignale des Luft-Strömungsfühlers 14 und der Fühler 11, 12 und 13 werden einer Regeleinheit 10 zugeführt, welche die Einspritzdüsen 4 mit einer Ein spritzpulsbreite ansteuert, die von den Signalen abhängt, wie dies im folgenden genauer beschrieben wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Ausgangssignale des Luft-Strömungsfühlers 14 und des Drehzahlfühlers 13 über Rechner 21 bzw. 22 in einen Basiseinspritzpulsbreiten rechner 23 geführt. Der Rechner 23 gibt ein Basispuls breitensignal TP in Abhängigkeit von der Motorendrehzahl N und der eingeführten Luftmenge Q ab. Ein Korrektur koeffizientenrechner 24 wird mit dem Ausgangssignal des Kühlmitteltemperaturfühlers 11 versorgt und gibt ein Korrekturkoeffizientensignal K ab, um die Anordnung im offenen Kreis zu steuern. Das Ausgangssignal des O₂- Fühlers 12 geht in einen Gemischverhältnisdetektor 25, der ein Fehlersignal abgibt, das die Differenz zwischen der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers und einer Bezugsspan nung darstellt. Das Fehlersignal wird einem Integrator 28 zugeführt. Der Integrator 28 gibt ein Integrations signal α für die Regelung in geschlossener Schleife ab.

Das Basiseinspritzpulsbreitensignal TP und das Korrektur koeffizientensignal K, sowie das Integrationssignal α werden einem Einspritzpulsbreitenrechner 29 zugeführt, der ein Einspritzpulsbreitensignal Ti abgibt. Das Signal Ti wird den Einspritzdüsen 4 zugeführt, welche dann Kraftstoff der Pulsbreite entsprechend bzw. dem Signal Ti entsprechend abgeben.

Der Integrator 28 umfaßt einen Proportional- und einen Integralanteil (PI-Regler), wobei die Proportionalkon stante (P) und die Integrationskonstante (I) für diesen Regler charakteristisch sind. Der PI-Regler gibt auf die Ausgangsspannung des Gemischverhältnisdetektors 25 hin ein Integrationssignal α ab, das eine Proportionalkompo nente P′ und eine Integralkomponente I′ aufweist, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.

Das Ausgangssignal des Kühlmitteltemperaturfühlers 11 wird einem Aufwärmdetektor 30 zugeführt. Die Ausgänge des Fühlers 12 und des Detektors 30 werden einem Regelbetriebsdetektor 31 zugeführt. Wenn der Motor aufgewärmt ist und die Rückkopplungsbetriebsweise zum Tragen kommt, bewirkt das Ausgangssignal des Detektors 31, daß die Spule 9 c abgeschaltet wird. Das Signal beim Abschalten der Spule wird einem Ablaßdetektor 26 zugeführt, dessen Ausgangssignal wiederum einer Konstanten-Veränderungsstufe 27 zugeführt wird. Auf das Ausgangssignal des Ablaßde tektors 26 hin gibt die Stufe 27 ein Konstanten-Veränderungs signal ab, das dem Integrator 28 zugeführt wird, um dessen Integrationskonstante I und dessen Proportional konstante P gleichzeitig oder auch entweder P oder I, insbesondere aber die Integrationskonstante I für eine vorbestimmte Zeit im Sinne einer beschleunigten Ausregelung anzuheben. Dementsprechend gibt der Integrator 28 ein Integrationssignal α ab, das für eine vorbestimmte Zeitdauer vergrößerte Anteile P′ und I′ auf weist.

Die Wirkung des Systems wird im folgenden anhand der Fig. 4 beschrieben.

Im Schritt S 1 wird entschieden, ob der Motor aufge wärmt ist, z. B. ob die Kühlmitteltemperatur über 50°C liegt. Wenn der Motor noch nicht erwärmt ist, so wird die Spule 9 c im Schritt S 4 eingeschaltet. Dement sprechend wird die Öffnung 9 a geschlossen und die Öff nung 9 c geöffnet, so daß die Unterdruckkammer 8 c des Ab laßventiles 8 mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wo durch wiederum die Öffnung des Ventilrohres 8 a geschlos sen wird.

Wenn der Motor aufgewärmt ist, so fährt das Programm zum Schritt S 2 fort, in dem entschieden wird, ob ein Regel betrieb vorliegt oder nicht. Die Ent scheidung hierüber hängt von der Ausgangsspannung des O₂-Fühlers 12 ab. Wenn die Regelung in Betrieb ist, so wird die Spule 9 c im Schritt S 3 abgeschaltet, so daß die Unterdruckkammer 8 c mit dem Einlaßkrümmer 2 a über die Öffnungen 9 b und 9 a in Verbindung steht. Dementspre chend wird die Membran 8 b über den Unterdruck im Einlaß krümmer verschoben und öffnet die Öffnung des Rohres 8 a, so daß Benzindampf aus dem Behälter 6 in den Einlaßkrümmer gelangt. Wenn weiterhin im Schritt S 5 die Spule abge schaltet wird, so wird ein Zeitgeber auf eine vorbestimm te Zeitdauer (z. B. 6 sec) im Schritt S 6 gesetzt. Wenn die Spule abgeschaltet ist, so wird entschieden, ob die gespeicherte Zeitdauer im Zeitgeber zu Null geworden ist (Schritt S 7). Wenn die gespeicherte Zeitdauer noch nicht zu Null geworden ist, so wird die gespeicherte Zeitdauer um einen Betrag von Eins im Schritt S 8 vermin dert. Im Schritt S 9 wird eine einfache Integrationskon stante I 0 mit einem Koeffizienten K 0 multipliziert, um eine angehobene Konstante Im abzugeben. Auf diese Weise wird die Integrationskonstante auf einen vorbestimmten Wert angehoben.

Fig. 3 zeigt die Veränderung des Integrationssignales α. Wenn Benzindampf aus dem Behälter ausgespült wird, so wird die Sauerstoffkonzentration im Abgas reduziert, so daß das Signal α abnimmt. In einem herkömmlichen System sinkt die Integrationskomponente I′ des Signales α gra duell, wie dies durch I 0′ gezeigt ist, mit derselben Ab klingrate wird die Komponenten I′. Demzufolge wird eine lange Zeit T 0 benötigt, um den erwünschten Pegel zu er reichen. Gemäß des hier vorliegenden Verfahrens (bzw. der Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens) wird die Integrationskonstante so verändert, daß sich eine Steigerung der Abklingkonstante der Integra tionskomponente I′ ergibt, was mit der Linie Im′ ge zeigt ist. Auf diese Weise wird die Zeitspanne bevor der gewünschte Pegel des Signales α erreicht wird, auf eine Zeitspanne T reduziert. Dies bedeutet, daß die Erzeugung des korrigierten Signales α um die Zeitspanne (T 0-T) vermindert wird im Vergleich mit einem herkömmlichen System. Auf diese Wei se kann die Abweichung des Brennstoffverhältnisses sehr schnell auf den stöchiometrischen Brennstoffverhältnis wert angeglichen werden.

Claims

1. Verfahren zum Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des einem Kraftfahrzeugmotor zugeführten Gemisches, mit folgenden Schritten:

- Feststellen, ob vorgegebene Bedingungen für die Durch führung einer Regelung des Luft-/Kraftstoff-Verhält nisses gegeben sind;
- zutreffendenfalls: Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhält nisses in einem Regelbetrieb mittels eines Abgasfühlers und eines Reglers mit Integralanteil;
- Messen der Temperatur des Motors;
- Einleiten von in einem Behälter gespeicherten Kraftstoff dämpfen in das Ansaugsystem des Motors, wenn die Tempera tur des Motors einen vorbestimmten Wert überschreitet;

gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte

- Einleiten der Kraftstoffdämpfe erst dann, wenn als weitere Bedingung die Durchführung des Regelbetriebs festgestellt wird;
- Verändern des Integralanteiles des Reglers im Sinne einer schnelleren Ausregelung der Regelabweichung für eine vorbestimmte Zeitdauer, die mit dem Einleiten der Kraftstoffdämpfe beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die vorbestimmte Zeitdauer ein Proportionalan teil des Reglers erhöht wird.

3. Vorrichtung zum Regeln des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses des einem Verbrennungsmotor zugeführten Gemisches zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit

- einem O₂-Fühler (12) in einem Abgasrohr (3) des Motors (1);
- einer Regeleinheit (10) mit einem Integralglied (28);
- einer Einrichtung (11, 30) zum Feststellen, ob eine Temperatur des Motors (1) einen vorbestimmten Wert über schreitet;
- einer Einrichtung (31) zum Feststellen, ob vorgegebene Bedingungen für die Durchführung einer Regelung des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses gegeben sind;
- einem mit Kohle gefüllten Behälter (6) zum Speichern von Kraftstoffdämpfen, der über ein Ablaßventil (8) mit dem Ansaugsystem (5) des Motors (1) verbindbar ist, und mit
- einer Einrichtung (31) zum Steuern des Ablaßventiles (8), die mit der Temperaturfeststelleinrichtung (11, 30) verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Einrichtung (31, 9) zum Steuern des Ablaßventiles (8) weiterhin mit der Einrichtung zum Feststellen der Bedingungen für die Durchführung einer Regelung verbun den ist;
- eine Einrichtung (27) zur Veränderung der Integrations konstante des Integralgliedes (28) vorgesehen ist, und daß
- ein Zeitgeber zur Vorgabe der vorbestimmten Zeitdauer für die Veränderung der Integrationskonstante vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinheit (10) weiterhin ein Proportionalglied umfaßt.