DE3340518A1

DE3340518A1 - Anordnung zum regeln des luftbrennstoffverhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3340518A1
Application number: DE19833340518
Authority: DE
Inventors: Takeshi Mitaka Tokyo Matsuzaki
Original assignee: Fuji Jukogyo KK; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1982-11-10
Filing date: 1983-11-09
Publication date: 1984-05-10
Also published as: US4489693A; JPS5987243A; DE3340518C2; GB2131980A; GB2131980B; GB8330063D0

Description

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5/140 _n Fuji Jukogyo K.K.

Anordnung zum Regeln des LuftbrennstoffverhäLtnisses eines Verbrennungsmotors

Priorität: 10. November 1982 Japan 57-197953

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum RegeLn des Luftbrennstoffverhältnisses eines elektrisch geregelten Vergasers in einem Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors mit einem katalytisehen Dreiwegkonverter in dem Auspuff system. Die Anordnung zum Regeln des Luft brennstoffverhäItnisses regelt das Luftbrennstoffverhä I tnis des Luftbrennstoffgemisches auf ein stöchiometrisches LuftbrennstoffverhäItnis, bei dem der Dreiwegkonverter am wirksamsten arbeitet, und das Luftbrennstoffverhältnis auf ein festes Luftbrennstoffverhältnis (kleines Luftbrennstoffverhältnis) beim Fahren mit schwerer Last im gesamten Bereich der Motordrehzahl,

so daß der geregelte LuftbrennstoffverhäItnisbereich und der feste Luftbrennstoffverhältnisbereich in geeigneter Weise auf die Fahrzeugfahrbedingungen eingestellt werden.

Eine bekannte Luftbrennstoff regelanordnung ist mit einer Feststellvorrichtung zum Feststellen eines Schwer lastbetriebs des Motors und mit einer Regelschaltung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses auf ein festes fettes Verhältnis versehen, um eine hohe Leistung für den Schwer lastbetrieb zu erzeugen.

Da in einer solchen Anordnung der Ansaugkanalunterdruck und der Drosselöffnungsgrad sich in Abhängigkeit von der Last ändern, wird ein bestimmter Wert des Ansaugkanalunterdrucks oder des Drosselöffnungsgrads zum Feststellen des Schwer lastbetriebs ausgewählt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Lastkennlinie stellt z.B. eine Kurve A das Drehmoment bei voller Drossel dar und die Kurve B zeigt eine der

BAD ORIGINAL

Drehmoment-MotordrehzahLkennlinien einer UnterdruckfeststeL L vorri chtung . Unter Verwendung des Ansaugkanalunterdruckfeststellverfahrens wird in dem Bereich unter der Kurve B das LuftbrennstoffverhäLtnis auf das stöchiometrisehe LuftbrennstoffverhäLtnis für einen Teilleistungsbetrieb geregelt, während in dem Bereich über der Kurve B das VerhaLtnis auf ein fettes LuftbrennstoffverhäLtnis für einen Hoch Leistungsbetrieb festgeLegt wird. Auch bei dem Drosselöffnungsgradverfahren werden die Bereiche der zwei Betriebsarten durch eine Kurve C begrenzt,

Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist der feste LuftbrennstoffverhäLtnisbereich über der Kurve B im Gebiet niedriger und mittlerer MotordrehzahL breit und im Gebiet hoher DrehzahL schmaL. Für Fahren mit hoher Geschwindigkeit unter Schwer Lastbedingungen ist es ungünstig, daß der feste fette Luftbrennstoffverhältnisbereich im Gebiet hoher DrehzahL s chma L ist.

Andererseits ist bei Verwendung des DrosseLöffnungsgradfeststeLLverfahrens der feste LuftbrennstoffverhäLtnisbereich im Gebiet niedriger DrehzahL schmaLer aLs unter Verwendung des UnterdruckfeststeLLverfahrens, jedoch ist die Auspuffgasreinigungswirkung noch nicht ausreichend. Der feste Luftbrennstoffverhältnisbereich ist des weiteren im Gebiet mittLerer und hoher DrehzahL breit, was zu einem Anstieg der Emission schädlicher Gase führt.

Um diese Nachteile der bekannten Verfahren zu vermeiden, besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Anordnung zum RegeLn des LuftbrennstoffverhäLtnisses für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, die den Hochleistungsbereich bei fettem LuftbrennstoffverhäLtnis verbessert, so daß ein breiter Hoch Leistungsbereich im gesamten Drehzahlbereich des Motors erhalten werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand der Zeichnung beschrieben, in der zeigen

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Bereiche des festen LuftbrennstoffverhäItnisses in einer bekannten

Regelanordnung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der AusbiLdung- einer

Luftbrennstoffregelanordnung der Erfindung, Fig. 3 ein Schaltbild einer Regelschaltung, die in der

Anordnung der Fig. 2 verwendet ist, und Fig. 4 eine graphische Darstellung eines Bereichs des festen Luftbrennstoffverhä I tnisses der Anordnung der Erfi ndung .

Gemäß Fig. 2 ist ein Verbrennungsmotor 1 mit einem Doppel" vergaser 2, der eine Primärseite und eine Sekundärseite aufweist, und mit einer Auspuffleitung 3 versehen. Ein katalytischer Konverter 4 mit einem Dreiwegkatalysator ist in dem Auspuffrohr 3 angeordnet und ein 0-,-Fühler ist auch in dem Auspuffrohr 3 stromaufwärts des kata lytischen Konverters 4 zum Feststellen der Sauerstoffkonzentration der Auspuffgase angeordnet.

Der Vergaser 2 ist mit einem primärseitigen Kanal 6a und einem sekundärseitigen Kanal 6b, mit Venturi rohren 7a und 7b und mit Drosselventilen 8a und 8b versehen. In engen Teilen der Venturirohre 7a und 7b sind Unterdruckmündungen 9a und 9b angeordnet. Beide Mündungen stehen mit einer Unterdruckkammer 12 einer durch Unterdruck angetriebenen Betätigungseinrichtung 11 mit einer Membran über einen Unterdruckkanal 10 in Verbindung. Die Betätigungseinrichtung enthält eine Membranfeder 13, eine Membran 14, die Unterdruckkammer 12 und eine Gestängeeinrichtung 15, die mit einem Hebel 16 des Drosselventils 8b in der Sekundärseite verbunden ist. Eine sich zu dem Venturirohr 7a der Primärseite öffnende Hauptdüse 17 steht in Verbindung mit einem Hauptbrennstoffkana I 18, der mit einer Luftöffnung 19

versehen ist. Die Luftöffnung 19 steht in Verbindung mit einem Ein-Aus-ELektromagnetventiL 21 über einen Luftkorrigierkanal 20 zum Zuführen von Luft an die Luftöffnung Abzweigend von dem KanaL 18 steht ein Leer Laufbrennstoffkanal 23 mit einer Leer laufÖffnung 22 in Verbindung, die sich in der Nähe der geschlossenen Stellung des Drosselventils 8a öffnet. Eine Leerlaufluftöffnung 24 steht in Verbindung mit einem Ein-Aus-E lektromagnetventiI 26 über einen LuftkorrigierkanaI 25. Obwohl das Venturirohr 7b der Sekundärseite mit einer Hauptbrennstoffanordnung versehen ist, wird andererseits eine Luftkorrigieranordnung so wie bei der Primärseite nicht vorgesehen, da es nicht notwendig ist, das LuftbrennstoffverhäItnis während des Hochleistungsbetriebs durch Betätigung der Sekundärseite des Vergasers zu regeln. Wenn die LuftbrennstoffverhäItnisregelung im Hochleistungsbetrieb erforderlich ist, kann das Elektromagnetventil 26 für die Rege I funktion verwendet werden, da das Elektromagnetventil 26 für den Leichtlastbetrieb für einen solchen Hochleistungsbetrieb nicht verwendet wird.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist eine Mündung

28 in einem Ansaugrohr 27 gebildet und ein Unterdruckschalter

29 ist so vorgesehen, daß er mit der Ansaugleitung über die Mündung 28 in Verbindung steht. Der Unterdruckschalter

29 ist so ausgebildet, daß er eingeschaltet wird, wenn der Unterdruck höher als ein vorbestimmter Wert ist. Eine Mündung 30 ist des weiteren so angeordnet, daß sie mit dem SekundärseitenkanaI 6b in Verbindung steht. Die Mündung

30 ist an einer Stelle stromaufwärts des geschlossenen Drosselventils 8b und an einer Stelle stromabwärts des Drosselventils 8b, wenn das Drosselventil 8b über einen vorbestimmten Grad hinaus geöffnet wird, angeordnet. Ein Unterdruckschalter 31 ist an der Mündung 30 so vorgesehen, daß er eingeschaltet wird, wenn der Unterdruck höher als ein vorbestimmter Wert ist.

Die Drehmoment-Motordrehzahlkennlinie des UnterdruckschaLters 29 ist so ausgewählt, daß sie Längs einer Kurve B in Fig. verläuft, und die Kennlinie des Unterdruckschalters 31 ist so wie die Kurve D ausgewählt. Die Kurve B entspricht der Kurve B in Fig. 1 .

Die Ausgänge des 0.,-Fühlers 5 und der Schalter 29 und 31 sind elektrisch mit den Elektromagnetventilen 21 und 26 über eine Regelschaltung 32 verbunden.

Gemäß Fig. 3 wird das Ausgangssignal des O_-Fühlers 5 einem Komparator 34 zugeführt. Der Komparator 34 arbeitet in der Weise, daß er das Eingangssignal mit einem Bezugswert vergleicht, das von einem Bezugswertkreis 33 zugeführt wird, um ein Abweichungssignal zu erzeugen. Das Abweichungssignal wird einem Proportional- und Integrierkreis 35 zugeführt, so daß das Abweichungssignal in ein ProportionaI- und Integriersignal umgewandelt wird. Das Proportiona I- und Integriersignal wird einem Komparator 37 über einen Halbleiterschalter 3 6 zugeführt und wird mit Dreieckimpulsen verglichen, die von einem Dreieckwellenimpulsgenerator

38 zugeführt werden, so daß Rechteckwellenimpulse erzeugt werden. Die Rechteckwellenimpulse werden einer Treiberstufe

39 und des weiteren den beiden Ein-Aus-Elektromagnetventilen 21 und 26 zugeführt.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist ein Kreis zum Erzeugen eines Signals mit festem Tastverhältnis mit dem Komparator 37 über einen Halbleiterschalter 41 verbunden.

Andererseits sind die Ausgänge der Unterdruckschalter 29 und 31 mit Eingängen eines EXKLUSIV-ODER-VerknüpfungsgIieds 42 verbunden und die Ausgänge des Verknüpfungsglieds 42 und des Unterdruckschalters 29 sind mit Eingängen eines ODER-Verknüpfungsg I ieds 43 verbunden. Der Ausgang des ODER-Verknüpfungsglieds 43 ist mit einem Regelgate des Schalters 36 über einen Inverter 44 und mit einem Regelgate des Schalters 41 verbunden.

Im LeichtIastbetrieb und bei niedriger Motordrehzahl fällt der Unterdruck an der primärseitigen Mündung 9a durch den Atmosphä rendri'c k an der Sekunda r se i te 6b ab, so daß die Betätigungseinrichtung 11 nicht arbeitet und das Drosselventil 8b geschlossen wird. Ein solcher Leichtlastbetrieb liegt im Bereich a unter den Kurven B und D in Fig. 4 und die Unterdruckschalter 29 und 31 sind ausgeschaltet.

Die Arbeitsweise der Anordnung wird im einzelnen nachfolgend erläutert. Im Gebiet niedriger Drehzahl oder im Gebiet mittlerer oder hoher Drehzahl ist bei leichter Last der an der Unterdruckmündung 9a erhaltene Venturi unterdruck niedrig und wird durch den Atmosphärendruck an der Mündung 9b aufgehoben. Der Unterdruck in der Unterdruckkammer der Betätigungseinrichtung 11 ist deshalb fast Null, so daß die Membran 14 und die Gestängeeinrichtung 15 durch die Feder 13 so betätigt werden, daß das sekundäre Drosselventil 8b geschlossen wird. Zu dieser Zeit sind die Unterdruckschalter 29 und 31 ausgeschaltet. Die Ausgangssignale des EXKLUSIV-ODER-Verknüpfungsglieds 42 und des ODER-Verknüpfungsglieds 43 befinden sich demgemäß auf niedrigen Pegeln. Das Ausgangssignal des Inverters 44 ist deshalb hochpegelig, so daß der Sch alt er 36 geschlossen und der Schalter 41 geöffnet wird. Der Proportional- und Integrierkreis 35 wird auf diese Weise mit dem Komparator 37 verbunden. Wenn in diesem Zustand Auspuffgase mit geringer Sauerstoffkonzentration durch den 0_-Fühler 5 festgestellt werden, erzeugt der Proportional- und Integrierkreis 35 ein Ausgangssignal zum Korrigieren der Abweichung des Luftbrennstoff ve rhä I tni sses . Entsprechend dem AusgangssignaL erzeugt die Treiberstufe 39 Ausgangsimpulse mit einem größeren Impulstastverhältnis, wodurch die Öffnungszeiten der Ein-Aus-Elektromagnetventile 21 und 26 ansteigen und als Ergebnis die Menge der durch die Kanäle 20 und 25 strömenden Luft ansteigt. Das Luftbrennstoffverhä I tnis des von dem Vergaser 2 zugeführten Gemisches steigt somit an. Wenn ein mageres Luftbrennstoffverhä I tnis festgestellt wird, werden

AntriebsimpuL se mit kleinem ImpuLstastverhäLtnis erzeugt, wodurch das LuftbrennstoffverhäItnis ansteigt, um das von der Primärseite des Vergasers zugeführte Gemisch anzureichern,

Wenn die MotordrehzahI ansteigt und der Venturiunterdruck bei Schwerlast ansteigt, wird die öffnung des primären Drosselventils 8a auf eine Schwerlaststellung vergrößert. Der Venturiunterdruck an der Unterdruckmündung 9a steigt sehr schnell an und demgemäß wird der Unterdruck in der Unterdruckkammer 12 wegen des Unterdrucks erhöht, der in die Kammer über den Kanal 10a eingeführt wird, wodurch die Membran 14 durchgebogen wird, um das sekundäre Drosselventil 8b zu öffnen. Ein Venturiunterdruck wird demgemäß auch an der Unterdruckmündung 9b erhalten und mit dem Unterdruck an der Unterdruckmündung 9a vereinigt, was zu einem sehr schnellen Anstieg des Öffnungsgrads des sekundären Drosselventils 8b führt. Der Brennstoff wird der Sekundärseite 6b zugeführt, um die Leistung zu erhöhen. In den Leistungsbereichen b und c (Fig. 4) ist der Unterdruckschalter 29 geschlossen, so daß das Ausgangssignal des ODER-VerknüpfungsgIieds 43 auf einen hohen Pegel geht und der Schalter 36 wird geöffnet und der Schalter 41 wird geschlossen. Ein Signal mit festem Tastverhältnis für ein fettes Luftbrennstoffgemisch wird deshalb von dem Kreis 40 dem Komparator 37 über den Schalter 41 zugeführt. Bei mittlerer und hoher Drehzahl des Motors ist des weiteren, wenn das Drosselventil 8b weit geöffnet ist, der Unterdruckschalter 29 ausgeschaltet. Der Unterdruckschalter 31 ist im Bereich d der Fig. 4 eingeschaltet, da die Mündung 30 stromabwärts des Drosselventils 8b angeordnet ist. Das Ausgangssignal des EXKLUS I V-ODER-VerknüpfungsgIieds 42 geht somit auf einen hohen Pegel. Dadurch wird das Luftbrennstoffverhältnis auf einen niedrigen Pegel in derselben Weise wie oben beschrieben festgelegt.

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Bei der Anordnung der Erfindung wird im Vergleich mit dem bekannten Ansangkanalunterdruckverfahren und dem Drossel-Öffnungsgradverfahren ein weiter Leistungsbereich bei einem festen LuftbrennstoffverhäLtnis in dem Gebiet der gesamten MotordrehzahL erhalten und die Antriebsfähigkeit und die Beschleunigung werden verbessert.

Claims

Patentansprüche

(1-) Anordnung zum Regeln des LuftbrennstoffverhäLtnisses eines Doppe I Vergasers eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit zwei Venturirohren in der Primärseite und der Sekundärseite des Vergasers, mit zwei Drosselventilen in den Primär- und Sekundärseiten, mit einem Auspuffkanal, mit einem O_-Fühler zum Feststellen der Konzentration der Bestandteile der durch den Auspuffkanal strömenden Auspuffgase, mit einem Ein-Aus-E I ektromagnetventiI zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses des durch eine Luftbrennstoffgemischzuführeinrichtung zugeführten Luftbrennstoff gemisches und mit einer elektronischen Regelschaltung, die einen Komparator zum Vergleichen eines Ausgangssignals des O_-Fühlers, einen Integrierkreis und einen Treiberkreis zum Erzeugen von Antriebsimpulsen zum Aussteuern des Elektromagnetventils in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal des Integrierkreises zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses auf einen Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnisses enthält, gekennzeichnet durch eine durch Unterdruck angetriebene Betätigungseinrichtung, die auf den Unterdruck an den Venturirohren als Anzeige des Zustands des Betriebs des Verbrennungsmotors anspricht, durch einen Kreis zum Erzeugen eines festen Signals zum Zuführen eines Signals eines fetten Luftbrennstoffverhä Itnisses an den Treiberkreis und durch eine Schalteinrichtung, die so ausgebildet ist, daß sie durch Unterdrucke in der Sekundärseite und dem Ansaugkanal

betätigt wird, um das AusgangssignaL des 0.,-Fühlers unwirksam zu machen, wenn die Pegel der Unterdrucke oberhalb vorbestimmter Pegel sind, und um ein festes Sign<?l dem Treiberkreis zuzuführen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die durch Unterdruck angetriebene Betätigungseinrichtung eine Membran aufweist, die eine Unterdruckkammer begrenzt, die mit den Venturi rohren des Vergasers in Verbindung steht, um durch den Unterdruck in dem Vergaser zum öffnen des Drosselventils in der Sekundärseite betätigt zu werden.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schaltereinrichtung einen ersten Unterdruckschalter, der durch den Unterdruck in dem Ansaugkanal, und einen zweiten UnterdruckschaLter enthält, der durch den Unterdruck in der Sekundärseite des Vergasers an einer Stelle nahe dem Drosselventil betätigt wird.