DE3201117C2 - Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs - Google Patents
Anordnung zum Regeln des Luft/Brennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines FahrzeugsInfo
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- F02D41/1486—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor with correction for particular operating conditions
- F02D41/1488—Inhibiting the regulation
- F02D41/1489—Replacing 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
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
50
55
60
65
Claims (3)
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.
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