DE3100457A1

DE3100457A1 - Anordnung zum regeln des luftbrennstoffverhaeltnisses eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3100457A1
Application number: DE19813100457
Authority: DE
Inventors: Fujio Musashino Tokyo Matsui; Makoto Musashimurayama Tokyo Shikata
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd; Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1980-01-10
Filing date: 1981-01-09
Publication date: 1981-11-26
Also published as: DE3100457C2; GB2067314B; GB2067314A; FR2473627B1; US4364358A; JPS5698545A; FR2473627A1

Description

-⁷J-

Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors

Priorität: 10. Januar 1980 Japan 55-1557

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Emissionsregelsystems für einen Verbrennungsmotor mit einem katalytischen Konverter, der einen Dreiwegkatalysator enthält. 5

Eine solche Regelanordnung ist eine Rückkopplungsregelanordnung, die einen Op-Fühler zum Bestimmen der Konzentration des Sauerstoffs in den Abgasen, eine Luftbrennstoff gemisch- Zuführeinrichtung, ein Auf-Zu-Elektromagnetventil zum Korrigieren des LuftbrennstoffVerhältnisses des Luftbrennstoffgemisches, das durch die Luftbrennstoff gemisch- Zuführeinrichtung zugeführt wird, und eine elektronische Regelschaltung enthält. Die elektronische Regelschaltung enthält einen Komparator zum Vergleichen des Ausgangssignals des 02-Fühlers mit einem vorbestimmten Wert, einen Integrierkreis, der mit dem Komparator zum Integrieren des Ausgangssignals des Komparators verbunden ist, una einen Treiberkreis, der mit dem Integrierkreis zum Erzeugen von Treiberimpulsen zum Antreiben des Auf-Zu-Elektromagnetventils verbunden ist. Der 02-Fühler erzeugt ein elektrisches Signal als Anzeige des Luftbrennstoffverhältnisses des Luftbrennstoff gemische, das in die Motorzylinder eingeführt wird.

Die Ausgangsspannung des 02-Pühlers ist höher als eine vorbestimmte Spannung, wenn die Sauerstoffkonzentration der Abgase geringer als ein vorbestimmtes Verhältnis entsprechend dem stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnis des Luftbrennstoffgemischs zur Verbrennung des Gemischs ist, und ist niedriger als eine vorbestimmte Spannung, wenn die Sauerstoffkonzentration größer als

130048/0545

das vorbestimmte Verhältnis ist. Das Tastverhältnis der Treiberimpulse ändert sich in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Integrierkreises, um das Luftbrennstoffverhältnis des Gemischs, das den Zylindern zugeführt wird, auf das stöchiometrißche Luftbrennstoffverhältnis zu regeln.

Um das Luftbrennstoffverhältnis genau zu regeln, ist es erwünscht, eine Bestimmungseinrichtung vorzusehen, die den Motorbetrieb im Leerlaufzustand, den Betrieb im stationären Zustand und den Betrieb mit weit geöffnetem Drosselventil feststellt, und eine Regelschaltung zum Regeln der Kreiskonstante der Rückkopplungsregelschaltung in Übereinstimmung mit dem Betrieb des Motors vorzusehen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine elektronische Regelschaltung zu schaffen, die genau den Motorbetrieb feststellen kann und welche die Konstante der Rückkopplungsregelschaltung in Übereinstimmung mit dem Motorbetrieb regelt, wobei eine Bestimmungsanordnung vorgesehen ist, die einen einfachen Aufbau aufweist und den Leerlaufbetrieb, den Betrieb im stationären Zustand und den Vollastbetrieb des Motors feststellen kann. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1. Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeichnung

beschrieben, in der sind
30

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses nach der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Drosselhebels und eines Drosselschaltteils, Fig. 3 eine Vorderansicht des Drosselschaltteils, Fig. 4- ein Schnitt eines Unterdruckschalters,

130048/0545

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer elektronischen Regelschaltung nach der Erfindung,

Pig. 6 eine graphische Darstellung der Ausgangsspannungen des Drosselschalters und des Unterdruckschalters und

Fig. 7 ein Schaltbild einer Ausführungsform der elektronischen Regelschaltung.

Gemäß Fig. 1 steht ein Vergaser 1 mit einem VerbrennungΒΙΟ motor 2 in Verbindung. Der Vergaser enthält eine Schwimmerkammer 3» ein Venturirohr 4, eine Düse 5» die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Hauptbrennstoffkanal 6 in Verbindung steht, und eine Leerlauföffnung 10, die mit der Schwimmerkammer 3 über einen Leerlaufbrennstoffkanal 11 in Verbindung steht. Luftkorrigierkanäle 8 und 13 sind jeweils parallel zu einer Hauptluftöffnung und einer Leerlaufluftöffnung 12 vorgesehen. Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 sind für die Luftkorrigierkanäle 8 und 13 vorgesehen. Eine Einlaßöffnung jedes Auf-Zu-Elektromagnetventils steht mit der Atmosphäre über einen Luftreiniger 16 in Verbindung. Ein 0₂-Fühler ist an einem Abgasrohr 17 stromaufwärts eines katalytischen Dreiwegkonverters 18 zum Bestimmen der Sauerstoffkonzentration der Abgase vorgesehen.

Ein Drosselventilschalter 20 ist vorgesehen, um den öffnungsgrad eines Drosselventils 9 zu bestimmen. Ein Unterdruckschalter 22 ist des weiteren in dem Ansaugkanal 39 zum Bestimmen des Unterdrucks in dem Ansaugkanal vorgesehen. Ausgangssignale des O2~Fühlers 19 und der Schalter 20 und 22 werden zu einer elektronischen Regelschaltung zum Betätigen der Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 gesandt, um das Luftbrennstoffverhältnis des Gemisches auf einen Wert in der Nähe des stöchiometrischen Luftbrennstoffverhältnisses zu regeln.

130048/0545

■■■■■- 6 -

Gemäß Pig· 2 sind ein Drosselhebel 24 und eine Schalterbetätigungsplatte 25 an einer Welle 23 des Drosselventils 9 befestigt. Der Drosselhebel 24· ist mit dem Gaspedal über ein Beschleunigungskabel 26 verbunden und durch eine Feder 28 zum Schließen des Drosselventils vorgespannt. Die Schalterbetätigungsplatte 25 hat Sektorform und Kerben 29 und 30 an gegenüberliegenden Enden der Platte. Der Drosselschalter 20 enthält einen Mikroschalter 31 mit einer Rolle 33,

die an einem Schalterbetätigungshebel 32 vorgesehen ist. Die Rolle 33 steht in Eingriff mit der Platte, um durch den Umfang der Platte betätigt zu werden.

Gemäß Fig. 4 steht das Gehäuse 34 des Unterdruckschalters 22 mit dem Ansaugkanal 39 in Verbindung und ist durch eine Membran 35 in zwei Kammern geteilt. Die Membran 35 weist eine Kontaktplatte 36 auf, die gegen ein Paar Kontakte 37 durch eine Feder 38 gedruckt wird. Wenn somit der Unterdruck gering ist, d.h. wenn das Drosselventil 9 für hohe Last voll geöffnet ist, werden die Kontakte 37 durch die Kontaktplatte 36 verbunden. Wenn der Unterdruck hoch ist (geringe öffnung des Drosselventils für eine geringe Last), wird die Membran 35 durch den Unterdruck durchgebogen, so daß die Kontakte 37 unterbrochen werden.

Gemäß Fig. 5 und 7 wird das Ausgangssignal des 0₂-Fühlers 19 einem Komparator 41 zugeführt. Der Komparator 41 arbeitet zum Vergleichen des Eingangssignals mit einem eingestellten Wert, der von einem Einstellwertkreis 44 (Fig. 7) zugeführt wird, um ein Abweichungssignal zu erzeugen. Das Abweichungssignal wird einem Integrierkreis 42 mit einem Proportionalkreis 47 zugeführt, so daß das Abweichungssignal in ein Proportional- und Integriersignal umgesetzt wird. Das Proportional- und Integriersignal wird einem Komparator 45 zugeführt, um mit Dreieckimpulsen von einem Dreieckwellenimpulsgenerator 46 verglichen zu werden, so daß

130048/0545

Rechteckwellenimpulse erzeugt werden. Die Sechteckimpulse werden einem Treiberkreis 43 und des weiteren den beiden Auf-Zu-Elektromagnetventilen 14 und 15 zugeführt. Der Drosselschalter 20 und der Unterdruckschalter 22 sind mit einem Bewertungskreis 40 verbunden. Der Bewertungskreis 40 arbeitet, um den Betriebszustand des Motors zu beurteilen, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das an den Integrierkreis 42 angelegt wird.

Der Integrierkreis 42 ist mit einer Einrichtung zum Hegeln dor Kreiskonstante, z.B. einer Integrierkonstantenrege !vorrichtung 48 und einer Proportionalkonstantenregelvorrichtung 49, versehen.

Wenn sich im Betrieb der Motor im Leerlaufzustand befindet, d.h. das Drosselventil 9 geschlossen ist, wie in Pig.2 gezeigt ist, kommt die Rolle 33 in Eingriff mit der Kerbe 29, wodurch der Drosselschalter 20, d.h. der Mikroschalter 31» geschlossen wird. Gleichzeitig ist der Unterdruck in dem Ansaugkanal 39 hoch, so daß der Schalter 22 geöffnet wird. Wenn das Gaspedal niedergedrückt wird, wird das Drosselventil 9 durch das Beschleunigungskabel 26 geöffnet. Die Rolle 33 läuft somit auf dem höheren Teil, wodurch der Drosselschalter 20 geöffnet wird.

Im stationären Zustand ist der Schalter 22 geöffnet oder geschlossen entsprechend der Änderung des Unterdrucks in dem Ansaugkanal 39· Wenn das Drosselventil voll geöffnet ist, ist der Drosselschalter 20 durch Eingriff der Rolle 33 in die Kerbe 30 geschlossen. Da in diesem Zustand der Unterdruck in dem Ansaugkanal niedrig ist, wird der Schalter 22 geschlossen. Wenn das Schließsignal des Schalters mit ¹¹H" bezeichnet wird und das öffnungssignal des Schalters mit ¹¹L" bezeichnet ist, können die Vorgänge der beiden Schalter 20 und 22 wie in Fig. 6 dargestellt werden, wobei (A) den Vorgang des Schalters 20 und (B) den Vorgang des Schalters 22 zeigen.

130048/0545

Durch Addieren dor Signale beider Schalter ist es möglich, den Zustand dor. Motorbetriebs zn beurteilen. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Beziehung zwischen den Signalen der beiden Schalter und dem Motorbetrieb.

Drosselschalter 20	22	H	L	H
Un't erdrucks chal t er		L	L oder H	H
Motorbetrieb	Leerlauf	stationärer Zustand	Voll last

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird die Kreiskonstante in Abhängigkeit vom Motorbetrieb geändert, der durch Signale von den Schaltern 20 und 22 beurteilt wird. Der Betrieb der Anordnung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 7 beschrieben. Im Leerlaufzustand ist der Drosselschalter 20 geschlossen und der Unterdruckschalter 22 geöffnet, so daß das Ausgangssignal E des Bewertungskreises 40 hoch ist, das Ausgangssignal F niedrig ist und das Ausgangssignal G niedrig ist.

Somit wird ein Halbleiterschalter SA- geschlossen und Halbleiterschalter S1, S2, S3 und S5 werden geöffnet. Deshalb wird eine geringe Proportionalkonstante durch einen größeren Widerstand R1 gegeben und die Integrierkonstante ist niedrig. Dadurch wird eine Luftbrennstoff-Verhältnisregelung, die für den Leerlaufvorgang geeignet ist, ausgeführt. Im stationären Zustand ist der Drosselschalter 20 geöffnet, so daß sich das Ausgangssignal P auf einen hohen Pegel ändert. Die Schalter S1 und S5 werden somit geschlossen und folglich ändern sich die Proportionalkonctante und die Integrierkonstante auf einen größeren Wert mit den Widerständen R1, R2 und R3. Wenn das Drosselventil voll geöffnet ist, sind der Drosselschalter 20 und der Unterdruckschalter 22 geschlossen Das Ausgangssignal E geht somit auf einen niedrigen Pegel, das Aus gangs signal i¹ geht auf einen niedrigen Pegel und das Ausgangssignal G ändert sich auf einen hohen Pegel. Die Schalter S1 und S5 werden somit geöffnet und die Schalter S2 und S3 werden geschlossen. Die

1 30048/0546

~⁹~ 3100A57

Integration arbeitet folglich nicht und eine Pestspannung wird von einem Pestspannungszuführkreis 50 an einen Operationsverstärker 51 über den Schalter S3 angelegt. Eine Pestausgangsspannung wird somit dem Komparator zugeführt, so daß ein Impulszug mit einem konstanten Tastverhältnis erzeugt wird. Die Auf-Zu-Elektromagnetventile 14 und 15 arbeiten deshalb mit einem festen Verhältnis.

Aus der vorangehenden Beschreibung ergibt sich, daß ein Luftbrennstoffverhältnis genau entsprechend dem Motorbetrieb geregelt werden kann. Da das Drosselventil nur durch einen Mikroschalter gebildet werden kann, ergibt 3ich eine im Aufbau einfache Anordnung.

130048/0545

Claims

REINLÄNDER & BERNHARDT

PATENTANWÄLTE

5/38 Orthstraße 12

D-8000 München 60

Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha

7-2 Nishishinjuku 1-chome Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Nissan Motor Co., Ltd.

2, Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-Pref., Japan

Patentansprüche

Λ J Anordnung zum Regeln des Luftbrennstoffverhältnisses eines Verbrennungsmotors mit einem Ansaugkanal, mit einem Abgaskanal, mit einem Drosselventil, mit einer Bestimmungseinrichtung zum Peststellen der Konzentration eines Bestandteils der durch den Abgaskanal strömenden Abgase, mit einer Luftbrennstoffgemisch-Zuführeinrichtung für die Zuführung zum Ansaugkanal, mit einer Elektromagnetventileinrichtung zum Korrigieren des Luftbrennstoffverhältnisses des Luftbrennstoffgemische, das durch die Luftbrennstoffgemisch-Zuführeinrichtung zugeführt wird, mit einer Komparatoreinrichtung zum Beurteilen des Ausgangssignals der Bestimmungseinrichtung unter Bezugnahme auf einen vorbestimmten Wert, mit einer Integrierkreiseinrichtung, die einen Proportionalkreis zum Integrieren des Ausgangssignals der Komparatoreinrichtung aufweist, und mit einer Treiberkreis einrichtung zum Treiben der Elektromagnetventileinrichtung in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Integrierkreiseinrichtung ,

gekennzeichnet durch einen Drosselventilschalter, durch eine erste,mit dem Drosselventil wirksam verbundene Vorrichtung zum Betätigen des Drosselventilschalters, durch einen Unterdruckschalter, durch eine zweite,mit dem Ansaugkanal derart verbundene Vorrichtung, daß sie

1 30048/0545

3100A57

durch, den Unterdruck zum Betätigen des Unterdruckschalters beaufschlagt wird, wenn das Drosselventil einen vorbestimmten Grad geöffnet wird, durch Schaltungseinrichtungen zum Ändern der Kreiskonstante des Integrierkreises und durch eine Beurteilungsschaltungseinrichtung, die auf die Vorgänge des Drosselventilschalters und des Unterdruckschalters zum Betätigen der Schalteinrichtungen anspricht, wodurch die Kreiskonstante entsprechend dem Motorbetrieb geändert werden kann.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie den Drosselventilschalter im Leerlaufzustand, im stationären Zustand und im Vollastzustand des Motors schaltet.

3· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Integrierkreiseinrichtung einen Festspannungszuführkreis aufweist und daß die Schalteinrichtungen so ausgebildet sind, daß die Proportionalkonstante und die Integrierkonstante der Integrierkreiseinrichtung im Leerlaufzustand verringert und im stationären Zustand des Motors erhöht werden und der Integriervorgang nicht ausgeführt wird und eine Fectspannung der Antriebskreiseinrichtung im Vollastzustand des Motors zugeführt wird.

1 30048/0545