DE3201117C2 - Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs - Google Patents

Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs

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DE3201117C2
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Fuji Jukogyo KK
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1486Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
    • F02D41/1488Inhibiting the regulation
    • F02D41/1489Replacing of the control value by a constant

Abstract

Eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines von einem Verbrennungsmotor getriebenen Fahrzeugs enthält ein Emissionsregelsystem mit einem katalytischen Dreiwegkonverter zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses in Übereinstimmung mit dem Betrieb des Motors. Ein Unterdruckfühler zum Feststellen des Schwerlastbetriebs des Motors (ein Motordrehzahlfeststellkreis und ein Kreis zum Zuführen einer vorbestimmten Spannung) sind vorgesehen. Der Motordrehzahlfeststellkreis ist so ausgebildet, daß er ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Motordrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Wert ist. Ein Rückkopplungsregelkreis regelt das Luftbrennstoffverhältnis auf das stöchiometrische Luftbrennstoffverhältnis im normalen Betriebszustand. Eine erste Schaltvorrichtung wird durch das Ausgangssignal des Unterdruckfühlers betätigt, um den Ausgang des Kreises zum Zuführen einer vorbestimmten Spannung mit dem Eingang des Rückkopplungsregelkreises zu verbinden, wenn ein Schwerlastbetrieb festgestellt wird, und um den Rückkopplungsregelkreis unwirksam zu machen. Ein zweiter Schalter wird durch das Ausgangssignal des Motordrehzahlfeststellkreises betätigt, um die Regelung des Luftbrennstoffverhältnisses anzuhalten, um dem Motor durch den Vergaser ein fettes Luftbrennstoffgemisch zuzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs, die das Luft-Brennstoff-Verhältnis eines Luft-Brennstoff-Gemisches auf einen dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis angenäherten Wert regelt, bei dem ein Dreiwegekatalysator am wirkungsvollsten arbeitet.
Bei einer bekannten Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses wird das Luft-Brennstoff-Verhältnis des in den Zylindern des Motors verbrannten Luft-Brennstoff-Gemisches als Sauerstoffdichte in den Auspuffgasen mittels eines OrFühlers festgestellt, der in dem Auspuffsystem des Motors vorgesehen ist, wobei durch das Ausgangssignal des (^-Fühlers eine Beurteilung ausgeführt wird, ob das Luft-Brennstoff-Verhältnis fetter oder magerer als der Wert entsprechend dem stöchiometrischen Luft-Brennstoff-Verhältnis ist, und wobei ein Regelsignal erzeugt wird. Das Regebignal wird in Impulse umgewandelt, die ein elektromagnetisches Ventil zum Regulieren der Zuführungsmenge der mit dem Gemisch zu mischenden Luft betätigen. Das Luft-Brennstoff-Verhältnis wird somit auf das stöchiometrische Luft-Brennstoff-Verhältnis geregelt, bei dem der Dreiwegkatalysator am wirkungsvollsten arbeitet. Bei dieser Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses wird, wenn das Drosselventil des Motors bei schwerer Last weit oder voll geöffnet ist, der Rückkopplungsregelvorgang in Abhängigkeit von dem durch den 02-Fühler festgestellten Signal angehalten und das Regelsignal wird durch ein Anreicherungssystem auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, so daß die Korrekturluftmenge auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird, um das Luft-Brennstoff-Gemisch anzureichern und um die Antriebsfähigkeit zu verbessern.
F i g. 5 zeigt diese Regelbereiche. Eine Lastfeststellkurve durch einen Lastfühler befindet sich unter einer Kurve des weit offenen Drosselventils. In dem Bereich unter der Lastfeststellkurve wird der Rückkopplungsregelvorgang ausgeführt und in dem Bereich zwischen der Lastfeststellkurve und der Kurve des weit offenen Drosselventils wird die Rückkopplungsregelung nicht ausgeführt und das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einem vorbestimmten Wert festgehalten.
In F i g. 5 bezeichnet Y eine Ausgangsdrehmomentkurve relativ zur Motordrehzahl, wenn das Fahrzeug sehr schnell gestartet wird. Bei diesem Vorgang hat die Ausgangsdrehmomentkurve eine sehr steile Neigung. Das Ausgangsdrehmoment fällt in dem Bereich des festen Luft-Brennstoff-Verhältnisses wegen des ungenügenden Luft-Brennstoff-Verhältnisses des Gemisches ab. Um dieses Problem zu lösen, wird, falls das Luft-Brennstoff-Verhältnis auf einem geringen Wert gehalten wird, was ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch bedeutet, das Gemisch übermäßig fett im Bereich hoher Motordrehzahl, was zu einem Abfall der Ausgangsleistung des Motors führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu schaffen, bei der das Luft-Brennstoff-Verhältnis mit der Motordrehzahl im Schwerlastbetrieb geändert wird, um die Antriebsfähigkeit des Fahrzeugs zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der ist
F i g. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ausbildung einer Regelschaltung,
Fig. 3 ein Schaltbild der in Fig. 2 gezeigten Regelschaltung,
F i g. 4 eine graphische Darstellung der Betriebsbereiche einer Anordnung einer Ausführungsform der Erfindung und
F i g. 5 eine graphische Darstellung der Betriebsbereiche einer bekannten Anordnung.
In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Vergaser, der stromauf-
32 Ol
wärts eines Motors 2 vorgesehen ist, wobei ein Korrekturluftkanal 8 mit einer Luftöffnung 7 in Verbindung steht, die in einem Hauptbrennstoffkanal 6 zwischen einer Schwimmerkammer 3 und einer D äse 5 in einem Venturirohr 4 vorgesehen ist Ein weiterer Korrekturluftkanal 13 steht mit einer weiteren Luftöffnung 12 in Verbindung, die in einem Leerlaufbrennstoffkanal 11 vorgesehen ist, der von dem Hauptbrennstoffkanal 6 divergiert und sich zu einer Leerlaufmündung J9 erstreckt, di? sich in der Nähe eines Drosselventils 9 öffnet Die Korrekturluftkanäle 8 und 13 stehen mit Auf-Zu-Elektromagnetventilen 14 und 15 in Verbindung, deren Ansaugseiten mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 in Verbindung stehen. Des weiteren ist ein katalytischer Dreiwegkonverter 18 in einem Auspuffrohr 17 stromabwärts des Motors vorgesehen und ein Cb-Fühler 19 ist zwischen dem Motor 2 und dem Konverter 18 vorgesehen, um die Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase als Luft-Brennstoff-Vei iiältnis des in den Zylindern des Motors verbrannten Gemisches fest-•zustellen.
Ein Unterdruckfühler 20 ist stromabwärts des Drosselventils 9 vorgesehen, um den Unterdruck in dem Ansaugluftkanal festzustellen, und eine Zündimpulserzeugungsvorrichtung 21 ist vorgesehen, um Impulse in Syn-.chronismus mit der Motorzündung zu erzeugen. Ausgangssignale von den Fühlern 19 und 20 und der Vorrichtung 21 werden zu einer Regelschaltung 22 gesandt, die ein Ausgangssignal erzeugt, um elektromagnetische Ventile 14 und 15 zum öffnen und Schließen mit """ast-Verhältnissen zu betätigen, die entsprechend den Ausgangssignalen der Fühler 19 und 20 und der Vorrichtung 21 veränderbar sind. Somit wird eine große Luftmenge dem Brennstoffsystem über die Luftkorrigierkanäle 8 und 13 zugeführt, um ein mageres Luft-Brennstoff-Gemisch zu erzeugen, oder es wird eine geringe Luftmenge zugeführt, um das Luft-Brennstoff-Gemisch anzureichern.
Gemäß F i g. 2 wird das Ausgangssignal des 02-Fühlers 19 einem PI (Proportional- und Integrations)-Regelkreis 25 über einen Komparator 23 und einen Schalter 24 zugeführt. Das Ausgangssignal des PI-Regelkreises 25 wird an einen weiteren Komparator 26 angelegt. Der Komparator 26 vergleicht das Ausgangssignal des PI-Regelkreises 25 mit Dreieckwellenimpulsen von einem Dreieckwellenimpulsgenerator 27 und erzeugt Rechteckwellenimpulse als Ergebnis des Vergleichs. Die Rechteckwellenimpulse werden den elektromagnetischen Ventilen 14 und 15 über eine Treiberstufe 29 zum Betätigen der Ventile zugeführt. Das Ausgangssignal des Unterdruckfühlers 20 wird einem Kreis 31 zum Erzeugen eines Signals mit einem festen Tastverhältnis über einen Inverter 30 sowie dem Schalter 24 zugeführt. Das Ausgangssignal des Inverters 30 wird auch an den /^/-Regelkreis 25 und ein NAND-Verknüpfungsglied 32 angelegt. Das Ausgangssignal des NAND-Verknüpfungsglieds wird an einen Schalter 28 angelegt. Das Ausgangssignal der Zündimpulserzeugungsvorrichtung 21 wird zu einem Gleichrichterkreis 33 gesandt, dessen Ausgangssignal einem Umsetzkreis 35 über einen Inverterkreis 34 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Umsetzkreises 35 wird dem NAND-Verknüpfungsglied 32 über einen Komparator 36 zugeführt.
In F i g. 3 sind dieselben Teile wie in F i g. 2 mit denselben Bezugszeichen versehen.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Erfindung erläutert.
Motor wird im Leichtlastzustand betrieben
Da der Unterdruck in dem Ansaugkanal des Motors im Leichtlastzustand hoch ist, wird gemäß Fi g. 2 und 3 der Unterdruckschalter 20 ausgeschaltet um ein hochpegeliges Ausgangssignal zu erzeugen, das den Schaiter 24 einschaltet Ein niederpegeliges Ausgangssignal des Inverters 30 wird dem NAN D-Verknüpfungsglied 32 zugeführt so daß dessen Ausgangssignal auf einen hohen Pegel geht der den Schalter 28 einschaltet Andererseits vergleicht ein Operationsverstärker OfI in dem Komparator 23 das Ausgangssignal des 02-FühIers 19 entsprechend dem Luft-Brennstoff-Verhältnis des dem Motor zugeführten Gemisches mit einer durch einen Widerstand R 2 zugeführten Normalspannung. Das Ausgangssignal des Komparators 23 wird zu dem PI-Regelkreis 25 über den Schalter 24 gesandt Der PI-Regelkreis 25 führt einen Integrationsvorgang des Eingangssignals von dem Komparator 23 durch und sendet das Ergebnis zu dem Komparator 26. Der Komparator 26 vergleicht das Eingangssignal mit Dreieckwellen von dem Dreieckwellenimpulsgenerator 27, um Rechteckwellenimpulse zu erzeugen. Die Rechteckwellenimpulse schalten einen Transistor Tr 1 der Treiberstufe 29 ein und aus, so daß die elektromagnetischen Ventile 14 und 15 ausgesteuert werden und der Rückkopplungsregelvorgang ausgeführt wird, um das Luft-Brennstoff-Verhältnis des zuzuführenden Gemisches auf das stcchiometrische Verhältnis konvergieren zu lassen. Der Rückkopplungsregelvorgang wird in dem Bereich A der Fig. 4ausgeführt.
Motor wird im Schwerlastzustand
bei hoher Drehzahl betrieben
Da das Drosselventil 9 weit oder fast vollständig zum Aufnehmen der hohen Last geöffnet ist, fällt der Unterdruck in dem Ansaugkanal ab. Das Ausgangssignal des Unterdruckschalters 20 wird demgemäß eingeschaltet, um ein niederpegeliges Ausgangssignal zu erzeugen, was bewirkt, daß der Schalter 24 ausschaltet. Ein hochpegeliges Ausgangssignal des Inverters 30 wird dem NAND-Verknüpfungsglied 32 und den Schaltern SW 2 und SW 5 zugeführt, um das Einschalten dieser Schalter zu bewirken.
Andererseits werden Zündimpulse von dem Generator 21 einem Transistor Tr 2 zugeführt, um das Ein- und Ausschalten des Transistors zu bewirken, um Ein-Aus-Impulse zu erzeugen. Die Ein-Aus-Impulse werden durch den Inverterkreis 34 geformt und in einen Gleichstrom durch den Umsetzerkreis 35 umgesetzt. Das Ausgangssignal des Umsetzerkreises 35 wird einem Komparator OPS zugeführt, in dem es mit der invertierten Eingangsspannung verglichen wird, die durch die Widerstände R 25' und R 26 geteilt wird. Wenn die Motordrehzahl höher als ein vorbestimmter Wert, beispielsweise 2000 U/min, ist, erzeugt der Komparator OPi ein hochpegeliges Ausgangssignal. Das hochpegelige Ausgangssignal wird in einen niedrigen Pegel durch einen Inverter INV2 umgekehrt und dem NAND-Verknüpfungsglied 32 zugeführt.
Da einer der Eingänge des NAND-Verknüpfungsglieds 32 sich auf niedrigem Pegel befindet, wird der Schalter 28 geschlossen. Da der Schalter 24 ausgeschaltet ist, wird der Rückkopplungsvorgang nicht ausgeführt. Da der Schalter SW2 eingeschaltet ist, hält der PI-Regelkreis 25 seine Wirkung als Integrator an und wirkt als Verstärker, der mit einem festen Eineanessi-
32 Ol
gnal von dem Kreis 31 zum Erzeugen eines Signals mit festem Tastverhältnis zugeführt wird. Ein von dem Komparator 26 erzeugter Rechteckwellenimpulszug hat ein festes Tastverhältnis und ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch wird dem Motor zum Verbessern der Antriebsfähigkeit im Schwerlastbetrieb zugeführt. Der Betrieb wird im Bereich B der F i g. 4 ausgeführt.
Motor wird im Schwerlastzustand
bei einer niedrigeren Drehzahl
als ein vorbestimmter Wert betrieben
Wenn die Motordrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Wert (2000 U/min) ist, befindet sich das Ausgangssignal des Komparator 36 auf einem hohen Pegel. Da der Unterdruck in dem Ansaugkanal niedrig ist, ist der Unterdruckschalter 20 eingeschaltet. Eine hochpegelige Spannung wird deshalb dem NAND-Verknüpfungsglied 32 zugeführt, so daß das Ausgangssignal des NAN D-Verknüpfungsglieds auf einen niedrigen Pegel geht. Der Schalter 28 wird demgemäß ausgeschaltet und die elektromagnetischen Ventile 14 und 15 werden nicht ausgesteuert. Der Vergaser 1 gibt somit ein fettes Luft-Brennstoff-Gemisch zu dem Motor zum Verbessern der Antriebsfähigkeit Der Betrieb wird im Bereich C der F i g. 4 ausgeführt.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
30
35
40
45
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65

Claims (3)

32 Ol 117 Patentansprüche:
1. Anordnung zum Regeln des Luft-Brennstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs mit einem Ansaugkanal, mit einem Vergaser, mit einem elektromagnetischen Ventil zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses des dem Vergaser zugeführten Luft-Brennstoff-Gemisches, mit einem Ch-Fühler zum Feststellen der Sauerstoffdichte in den Auspuffgasen, mit einem Rückkopplungsregelkreis, der auf das Ansaug=ignal des O2-Fühlers anspricht, um ein Regelausgangssignal zum Aussteuern des elektromagnetischen Ventils zum Korrigieren des Luft-Brennstoff-Verhältnisses zu erzeugen, mit einer ersten Feststelleinrichtung zum Feststellen des Betriebes des Motors une zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn die Last des Motors einen vorbestimmten Wen übersteigt, mit einem Spannungsanlegekreis zum Anlegen einer vorbestimmten Spannung an den Eingang des Rückkopplungsregelkreises und mit einer ersten Schalteinrichtung, die auf ein Ausgangssignal der ersten Feststelleinrichtung anspricht, um den Ausgang des Spannungsanlegekreises mit dem Eingang des Rückkopplungsregelkreises zu verbinden und den Rückkopplungsregelkreis als Rückkopplungsregler unwirksam zu machen, gekennzeichnet durch eine zweite Feststelleinrichtung (21, 33 bis 36) zum Feststellen der Motordrehzahl und zum Erzeugen eines Signals, wenn die Motordrehzahl niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und
eine zweite Schalteinrichtung (28), die auf das Ausgangssignal der zweiten Feststelleinrichtung zum Betätigen des elektromagnetischen Ventils (14, 15) für das Zuführen eines fetten Luft-Brennstoff-Gemisches anspricht, wobei das Zuführen des fetten Luft-Brennstoff-Gemisches nur erfolgt, wenn gleichzeitig das Signal der zweiten Feststelleinrichtung vorhanden ist und die Last den vorbestimmten Wert übersteigt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Feststelleinrichtung ein Unterdruckfühler (20) ist, der auf den Unterdruck in dem Ansaugkanal anspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung (28) die Betätigung des elektromagnetischen Ventils (14,15) zum Zuführen eines fetten Luft-Brennstoff-Gemisches anhält.
DE3201117A 1981-01-16 1982-01-15 Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs Expired DE3201117C2 (de)

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