DE2553678A1

DE2553678A1 - Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2553678A1
Application number: DE19752553678
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aono; Kenji Masaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-11-29
Filing date: 1975-11-28
Publication date: 1976-06-16
Also published as: CA1052645A; GB1528054A; DE2553678C3; US4119074A; DE2553678B2; JPS5164137A

Description

München, 28, November 1975

Nissan Motor Company, Limited Yokohama City, Japan

Regeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines einem Verbrennungsmotor zugefuhrten Gemisches.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Regeleinrichtung, bei der zusätzlich Luft oder Brennstoff in Übereinstimmung mit einem oder mehreren erfaßten Motor-Betriebsparametern oder -variablen, beispielsweise der Sauerstoffkonzentration in den Auspuffgasen, in den Vergaser zugeführt wird, um eine exaktere Regelung des Luft/Brennstoff-Gemisches während der Ubergangs-Betriebszustände, des Motors

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zu erleichtern*

Es wurde bereits eine Vielzahl von Regeleinrichtungen fUr Vergaser vorgeschlagen, bei welchen unabhängig von einem Beschbunigungssignal, welches von einer den Motor bedienenden Person abgegeben wird, die Menge an Luft und/oder Brennstoff, die dem Motor zugeführt wird, in Übereinstimmung mit einem oder mit mehreren meßbaren Motorvariablen geregelt wird, um ein optimales Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu schaffen, welches ein stöchiometrischer Wert sein kann, jedoch nicht muß. Insbesondere wurde ein elektronisches Regelsystem entwickelt, welches sich für den oben erwähnten Zweck sehr wirksam eignet: Die variable Führungsgröße, die vom Wert der geregelten Variablen abhängt, beispielsweise wie die Konzentration des Sauerstoffs im Motor-Auspuffgas, wird erfaßt bzw. gemessen, um ein Führungssignal zu erzeugen« Dieses Signal wird dann an ein oder an mehrere elektromagnetische Absperrorgane angelegt, die in einem Kraftstoffkanal oder in einem Zusatz-Luftansaugkanal bzw« Hilfs-Luftansaugkanal vorgesehen sind, welche sich in den Kraftstoffkanal hinein öffnen, um die Menge an Luft oder Kraftstoff, die dem Motor zugeführt wird , zu steuern.

Wenn beispielsweise eine unzureichende Menge an Sauerstoff

in den Abgasen vorliegt, was anzeigt, daß das Gemisch zu fett ist,

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wird zusätzliche Luft oder Hilfsluft durch die Absperrorgane hinzugeführt, um ein magereres Luft/Kraftstoff-Geroisch zu erzeugen.

Das erläuterte Regelsystem ist Üblicherweise für eine stabile bzw. in eingeschwungenem Zustand befindliche Regelung ausgelegt und demzufolge zur Regelung eines stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnisses so lange wirksam, als sich der Motor in einem stabilen Betriebszustand_r beispielsweise während der Fahrt, befindet. In einem Übergangs-Betriebszustand des Motors, beispielsweise während der Beschleunigung, vermag ein derartiges Regelsystem nicht schnell genug eine aussergewöhnliche Änderung der Motorparameter kompensieren.

Als Übergangs-Betriebszustand des Motors werden die Beschleunigung, die Verzögerung, der Aufwärmprozess nach einem Motor-Kaltstart oder plötzliche Änderungen der Motorbelastung angesehen. Der letztgenannte Zustand tritt beispielsweise dann auf, wenn eine Klimaanlage, mit der ein Fahrzeug ausgerüstet ist, in Betrieb gesetzt wird, woraufhin der Motor-Betriebszustand instabil ist und häufig der Kraftstoff nicht richtig gezündet wird, insbesondere während des Leerlaufs.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,eine Regeleinrichtung zu schaffen, welche nicht nur eine angemessene Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhciltnisses während eines stabilen Betriebszustands gewährleistet, sondern auch schnell auf Motor-Ubergangszustände anspricht, wodurch eine angemessene Regelung des Luft/ Kraftstoff-Verhältnisses während dieses Zustande erfolgt.

Neben der Steuerung der Menge an Zusatzluft, die in den Kraftstoffkanal gelangen kann, wird außerdem eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch Regelung der Menge an Zusatzluft erreicht, welche direkt und übereinstimmend mit dem Signal des Auspuffgas-Sensors in den Ansaugkrümmer geleitet wird.

Außerdem wird neben der Steuerung der Zusatzluft, die direkt in den Ansaugstutzen geleitet wird, eine Regelung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses durch Regelung der Menge an zusätzlichem Kraftstoff erreicht, der von einer Kraftstoffquelle bzw. einem Tank direkt in don Ansaugstutzen geleitet wird.

Die Regeleinrichtung nach der Erfindung ermöglicht demzufolge eine Regelung an Zusatz- oder Hilfsluft und/oder -Kraftstoff sowohl in Übereinstimmung mit einem oder mehreren variablen Motorsignalen neben dem Sensorsignal, welches von dem Abgas erhalten wird.

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Die Erfindung schafft somit eine Regeleinrichtung fUr das Luft/Kraftstoff-Verhältnis eines Luft/Kraftstoff-Gemisches, welches einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugstutzen, einem Abgas-Kanal und einem Vergaser zugeführt wird, wobei in dem Vergaser im Luftansaugkanal und im Kraftstoffkanal eine Drosselklappe angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung weist wenigstens eine Sensor-Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer Motor-Betriebsvariablen auf, die in Beziehung zu dem Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Luft/Kraftstoff-Gemisches steht und erzeugt ein Ausgangssignal, welches der erfaßten Variablen entspricht. Ferner sind wenigstens ein Zusatz-Luftkanal, der zur Ermöglichung der Zufuhrung von Zusatzluft in den Kraftstoffkanal mit dem Kraftstoffkanal in Verbindung steht, eine elektromagnetische Einrichtung, die in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal zur Steuerung der Luftmenge durch den Zusatzluftkanal betätigbar oder ansteuerbar ist, eine Einrichtung zur Zuführung von Zusatzluft und/oder-Kraftstoff direkt in den Luftansaugkanal stromab der Drosselklappe, sowie eine Einrichtung vorgesehen, welche die Menge von Zusatzluft und/ oder-Kraftstoff in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal steuert.

Im folgenden werden bevorzugte Ausfuhrungsformen der Erfindung zur Veranschaulichung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Regeleinrichtung,

Fig. 2a und 2b graphische Darstellungen zur Erläuterung der

Regelcharakteristik der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung während unterschiedlichen Betriebszuständendes Motors,

Fig. 3 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer bevorzugten Schaltungsanordnung eines in Fig. 1 dargestellten Regeigeräts,

Fig. 4 eine graphische Darstellung verschiedener Wellenformen, die von unterschiedlichen Elementen der Schaltung nach Fig. 3 erzeugt werden,

Fig. 5 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebseigenschaften eines elektromagnetischen . Ventils der in Fig. 1 gezeigten Regeleinrichtung,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer abgewandelten AusfUhrungsform eines in Fig. 1 gezeigten Regelgeräts,

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Fig. 7a,b,c abgewandelte Schaltungsanordnungen der in Fig. 6 gezeigten Schaltung, und

Fig. 8 eine schematische Ansicht einer abgewandelten Regeleinrichtung gemäß der Erfindung.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine bevorzugte Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung erläutert. In Üblicher Weise weist der nicht dargestellte Motor einen Vergaser auf, der einen Teil der Regeleinrichtung bildet, welche einen Ansaugkanal 10 enthält, der durch eine Drosselklappe 11 in einen stromauf liegenden Abschnitt mit eine» Venturi-Bereich 13 und einen stromab liegenden Abschnitt 12 geteilt wird, der in direkter Verbindung mit dem Ansaugkrümmer des Motors steht. Ein Haupt-Brennstoffkanal bzw. eine Haupt-Brennstoffleitung 20 liefert den Brennstoff von einer Brennstoffquelle 14 zu einer Haupt-Brennstoffdüse 21, durch welche der Brennstoff in den Venturi-Abschnitt des Ansaugkanals 10 eingespritzt wird. Der Brennstoff wird vor seinem Eintritt in die HauptdUse 21 durch einen Haupt-Luftansaugkanal 22 mit Luft emulgiert, wobei sich der Haupt-Luftansaugkanal 22 in dem Haupt-Brennstoffkanal befindet. Von dem Haupt-Brennstoffkanal 20 geht stromauf des Haupt-Luftansaugkanals 22 gabelförmig ein Langsam-Brennstoffkanal 30 weg, der sich bei 31 in der Umgebung der geschlossenen Drosselklappen-

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stellung in den Ansaugkanal 10 öffnet. Der durch den Langsam-Brennstoffkanal 30 abgegebene Brennstoff wird in ähnlicher Weise durch einen Langsam-Luftansaugkanal 32 mit Luft emulgiert.

Die selbsttätige Regeleinrichtung enthält ferner Zusatz-Luftansaugkanäle 40 und 42, die jeweils derart angeordnet sind, daß sie Über den Haupt-Luftansaugkanal 22 mit dem Haupt-Treibstoffkanal 20 und durch den Langsam-Luftansaugkanal 32 mit dem Langsam-Brennstoffkanal 30, d.h. dem Brennstoffkanal 30 für niedrige Geschwindigkeit in Verbindung stehen. Das durch die Kanäle 40 und 42 hindurchtretende Luftvolumen wird durch entsprechende elektromagnetische Absperrorgane oder Ventile 41 und 43 gesteuert.

Ein Abgas-Sensor 60 befindet sich in dem Auspuffkrümmer 15 in Kontakt mit den Abgasen. Der Sensor 60 mißt beispielsweise die Sauerstoffkonzentration in den Abgasen, die sich im Verhältnis zu dem Luft/ Brennstoff-Verhältnis des Eingangsgemisches ändert und wird daher als sehr zweckdienliche Regelung verwendet, die für eine derartige selbsttätige Regeleinrichtung variabel ist. Der Sensor erzeugt ein Spannungssignal, welches der gemessenen Sauerstoffkonzentration proportional ist. Das Signal vird von einem elektronischen Regelgerät 100 analysiert und verarbeitet, so daß die Abweichung oder Differenz zwischen dem gemessenen Spannungssignal und einem vorbestimmten Be-

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zugssignal erfaßt wird und eine Serie von entsprechenden Impulssignalen erzeugt wird, welche an die elektromagnetischen Absperrorgane 41,43 angelegt werden, wie dies nachstehend näher erläutert wird. Auf diese Weise werden die elektromagnetischen Absperrorgane wechselweise in den geöffneten und geschlossenen Zustand bewegt, um in Übereinstimmung mit den Impulssignalen die durch die Kanäle 40 und 42 hindurchtretende Menge an Zusatzluft zu steuern und demzufolge die durch die Brennstoffkanäle 20 und 30 hindurchfließende Brennstoffmenge zu steuern, so daß auf diese Weise die vorerwähnte Abweichung von beispielsweise dem stöchiometrischen Luft/Brennstoff-Verhältnis kompensiert wird. Erwünschtenfalls können die elektromagnetischen Absperrorgane anstelle der EIN-AUS-Absperrorgane in allen Ausfuhrungsformen der Erfindung durch sich analog verschiebende Elemente ersetzt werden.

Wie beschrieben wurde, liefert das obige Regelsystem keine geeignete Ubergangsfunktion bzw. kein geeignetes Einschwingverhalten. Ein Grund dafUr liegt darin, daß die Zusatzluft in den Brennstoffkanal eingeführt wird und erst, nachdem die Regelung des Luft/Brennstoff-Gemisches ausgeführt wurde, die Zusatzluft dann in den Ansaugkanal 10 geleitet wird. Im stabilen bzw. eingeschwungenen Zustand des Motors ist diese Regelungsmethode angemessen, um das Luft/Brennstoff-Ausgangsverhältnis zu optimieren, weil die Abweichung

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des Luft/Brennstoff-Verhältnisses gegenüber den fetten oder mageren Zustand relativ klein ist und durch das System während seiner kontinuierlichen Arbeitsweise kompensiert werden kann. Demgegenüber vermag die oben erwähnte Anordnung jedoch nicht dem schnellen Ansprechen bzw. Einschwingen begegnen, das zur Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses in einem Übergangszustand notwendig ist, in welchem anormale fette oder magere Anforderungen an das Gemisch in einer momentanen Periode auftreten.

Um ein verbessertes, schnelleres Einschwingverhalten bzw. eine höhere Ansprechempfindlichkeit zu schaffen, wird erfindungsgemäß ein weiterer Zusatz-Luftkanal 50 vorgesehen, der in direkter Verbindung mit dem stromab liegenden Abschnitt 12 der Drosselklappe oder des AnsaugkrUmmers steht. Der Kanal 50 wird in ähnlicher Weise durch ein elektromagnetisches Absperrorgan 51 gesteuert, um die Strömung an Zusatzluft durch diesen Kanal zu gestatten oder zu begrenzen. Das elektromagnetische Absperrorgan 51 ist an den Eingang eines elektronischen Regelgeräts 200 angeschlossen, dessen Anordnung und Eigenschaften mit de« Regelgerät 100 identisch oder diesen gegenüber unterschiedlich sein können, wie dies später erläutert wird. Ein Signal eines Abgas-Sensors stellt eine variable Führungsgröße dar, wie dies unter Bezugnahme auf die elektromagnetischen Absperrorgane 41 und 43 bereits erläutert wurde;

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diese variable Führungsgröße bzw. das Sensor-Signal wird an den Eingang des elektronischen Regelgeräts 200 angelegt. Obgleich bei der beschriebenen Ausführungsform die geregelte Zusatzluft direkt zu der stromab liegenden Drosselklappe geliefert wird, ruft die Verwendung von Zusatz-Treibstoff die gleiche Regelwirkung hervor. Die Regelcharakteristik, die sich durch die oben erläuterte Anordnung erhalten läßt, wird in Fig. 2 dargestellt. Wenn das erforderliche Luft/Brennstoff-Verhältnis der Eingangsmischung sich stark gegenüber der Zeit ändert, wie dies durch die Kurve A in Fig. 2a dargestellt ist, wird ein entsprechendes Signal an die vorgenannten Absperrorgane angelegt. Wie bereits erläutert wurde, kann jedoch der Vergaser das Luft/Brennstoff-Verhältnis nicht so schnell ändern, wie dies das Signal verlangt. Die tatsächliche Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses wird in Fig. 2b abhängig von dem Ausgangssignal des Abgas-Sensors gegenüber der Zeitachse dargestellt; die Kurve C veranschaulicht das Verhältnis des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, wenn nur Absperrorgane 41 und benutzt werden. Die Kurve B verdeutlicht die Änderung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses, wenn Absperrorgane 41,43 und 51 verwendet werden. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Kurve B ziemlich parallel zur Kurve A verläuft, wobei die Kurve A einen sehr schnellen Wechsel des Luft/Brennstoff-Verhältnisses veranschaulicht.

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Eine beispielsweise Schaltungsanordnung des elektronischen Regelgeräts 100 zeigt Fig. 3. Ein Führungssignal, das vom Sensor 60 abgegeben wird und die gemessene Sauerstoffkonzentration wiedergibt, wird an einen. Differenzsignal-Generator 101 angelegt. Der Generator 101 erzeugt ein elektrisches Signal, welches den Differenzwert zwischen dem Signal des Sensors 60 und einem Bezugssignal darstellt, wobei das Bezugssignal beispielsweise ein stöchiometrisches Luft/Brennstoff-Verhältnis ist. Das den Differenzwert repräsentierende Signal des Differenzsignal-Generators wird dann an einen konventionellen PI-Regler 102,103 angelegt. Das Ausgangssignal des PI-Reglers wird dann in einem Addierglied 104 zu einer Reihe von sägezahnförmigen Wellensignalen B (Fig. 4) hinzuaddiert, wobei ein Teil des Ausgangssignals des PI-Reglers in Fig. 4 mit dem Bezugszeichen A versehen ist; die Sägezahnsignale B werden von einem Sägezahnsignal-Generator 105 erhalten, der seinerseits das mit C in Fig. 4 bezeichnete Signal liefert. Die Frequenz des Sägezahnsignals kann in gewünschter Weise gewählt werden und kann beispielsweise mit der Drehzahl des Motors synchronisiert sein. Das Signal C wird in einem Komparator 106 mit einem Bezugssignal D mit vorbestimmtem festen Pegel verglichen, um eine Serie von Ausgangsimpulsen E unterschiedlicher Breite zu liefern, wobei die Breite der Impulse dem Wert des FUhrungssignals A entspricht. Die Impulsreihe E wird dann an die elektromagnetischen

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Absperrorgane 41 oder 43 angelegt, um deren EIN-AUS-Betriebsart zu steuern, so daß ein erhöhter Betrag an Zusatzluft Über offene elektromagnetische Absperrorgane durch den Zusatz-Luftansaugkanal gefuhrt wird, wenn das Abgas-Sensorsignal anzeigt, daß das Gemisch zu fett ist,und umgekehrt.

Da im tatsächlichen Betrieb eine Zeitverzögerung nicht nur in der EIN- und AUS-Funktion des elektromagnetischen Absperrorgans, sondern auch in der Leitungskapazität der Kanäle oder Leitungen auftritt, durch welche die Zusatzluft oder der Brennstoff hindurchgeführt wird, wird die Strömungsmenge an Luft oder Brennstoff durch das elektromagnetische Absperrorgan linear geändert, wie dies in Fig. 5 durch die Linie 1 veranschaulicht wird. Auf diese Weise wird auch bei alternierender EIN-AUS-Bewegung des elektromagnetischen Absperrorgans ein stabiler Regelbetrieb gewährleistet.

Das Regelgerät 200 kann in ähnlicher Weise wie das bereits beschriebene Regelgerät 100 aufgebaut sein; ein Ausfuhrungsbeispiel einer unterschiedlichen Schaltungsanordnung des Regelgeräts ist in Fig. 6 veranschaulicht. Der PI-Regler in Fig. 3 ist in Fig. durch eine Differenzierschaltung 202 ersetzt. Das Signal des Differenz· signal-Generators 201 wird durch die Differenzierschaltung 202

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differenziert und das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 202 durch einen entsprechenden Verstärker 203 verstärkt. Der auf die Verstärkung folgende Verarbeitungsschritt ist identisch mit demjenigen gemäß Fig. 4. Es ist offensichtlich, daß das Regelgerät 200 mit dem Differenzierelement, welches mit dem elektromagnetischen Absperrorgan für zum Ansaugkrümmer gerichteter Zusatzluft verwendet wird, einen hohen Wirkungsgrad bei' der Übergangsregelungswirkung hat.

Unter den Übergangsbedingungen beeinflussen die Beschleunigung und Verlangsamung äußerst unterschiedlich das Verhältnis des dem Motor zugeführten Gemisches. Es wird daher vorgezogen, unterschiedliche Verstärkungsfaktoren im Verstärker 203 zu verwenden, die davon abhängen, ob das Ausgangssignal der Differenzierschaltung 202 während einer Beschleunigung und während einer Verlang· samung auftritt. Eine genauere Regelung wird dann gewährleistet, wenn mehr als ein Signal zur Korrektur des Ausgangssignals des Verstärkers zusätzlich verwendet werden und diese Signale Variable des Übergangszustands des Motors, beispielsweise die Stellung der Drosselklappe oder das Vakuum im Ansaugstutzen^darstellen.

In den Fig. 7a, b und c sind drei unterschiedliche Anordnungen der Differenzierschaltung 202 gezeigt. Fig. 7a veranschaulicht eine

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Differenzierschaltung üblichen Aufbaues, welche aus einen Kondensator C und einem Widerstand R besteht. In Fig. 7b ist ein Integrator an den Eingang des einen Differenzwert erfassenden Detektors angeschlossen, so daß eine angemessene Differenzierung dadurch gebildet wird, daß eine Differenz zwischen eine« Eingangssignal und einem integrierten Wert des Eingangssignals geliefert wird. Gemäß Fig. 7c wird ein Eingangssignal an eine Schaltung mit einer Verzögerungszeit erster Größenordnung angelegt, wobei diese Schaltung aus einem Widerstand R, und einem Kondensator C„ besteht; das Eingangssignal wird an eine weitere Schaltung out einer Verzögerungszeit einer zweiten Größenordnung angelegt, wobei diese Schaltung aus einem Widerstand R« und einem Kondensator C~ besteht und parallel zur erstgenannten Schaltung liegt. Zwischen den Ausgangssignalen der beiden Schaltungen wird eine Differenz gebildet, welche einen in angemessener Weise differenzierten Wert des Eingangssignals darstellt.

In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die im folgenden beschrieben wird. Ahnlich der bereits beschriebenen AusfUhrungsform sind Zusatz-Luftansaugkanäle 40 und 42 vorgesehen, die jeweils mit dem Haupt-Brennstoffkanal 20 und dem Brennstoffkanal 30 für niedrige Geschwindigkeit in Verbindung

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stehen. Die Kanäle 40 und 42 werden durch zugeordnete elektromagnetische Absperrorgane 41 und 43 gesteuert, die ihrerseits durch das Regelgerät 100 in Übereinstimmung mit dem Abgas-Sensorsignal des Sensors 60 gesteuert werden. Diese Regeleinrichtung regelt das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches optimal während des stabilen Betriebszustandes des Motors, wie beispielsweise während der Fahrt.

Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung fuhrt vom Ansaugkanal 10 ein weiterer zusätzlicher Luftansaugkanal 50* an einem Abschnitt weg, der geringfügig stromaufwärts des Venturi-Abschnitts 13 liegt und in Fluidverbindung mit dem AnsaugkrUmmer 12 steht; der Luftansaugkanal 50 bildet eine Bypass-Leitung zur Drosselklappe 11. Gemäß dieser Ausführungsform ist ein zusätzlicher Kraftstoff-Kanal 70 vorgesehen, um die Kraftstoffquelle oder den Tank 14 direkt mit der stromab liegenden Drosselklappe oder dem An»augkrUmmer 12 zu verbinden. Die Durchgänge oder Kanäle 50* und 70 werden jeweils durch elektromagnetische .Absperrorgane oder Ventile 51' und 71 gesteuert.

Ein weiteres elektronisches Regelgerät 210 ist gemeinsam für die Absperrorgane 51' und 71 zur selektiven Betätigung derselben in der nachstehend erläuterten Weise vorgesehen. Das Regelgerät 210 ist

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elektrisch mit dem Regelgerät 100 verbunden, um eine von letzterem abhängige Funktionsweise auszufuhren. Zwischen den beiden Regelgeräten 210 und 100 befindet sich ein Schaltkreis 100, dessen Funktion nachstehend erläutert wird.

Während des Betriebs der Regeleinrichtung gemäß dieser AusfUhrungsform erfaßt der Über das Regelgerät 100 mit dem Auspuffgas-Sensor verbundene Schaltkreis 100 bei Auftreten einer Abweichung des Auspuffgas-Sensorsignals gegenüber dem Bezugssignal Über eine vorbestimmte, längere Zeitperiode hinweg diesen Zustand, der eine Übergangsfunktion bzw. einen Einschwingzustand des Motors andeutet; dabei erzeugt der Schaltkreis 300 ein Schwellwert-Triggersignal. QLe Erfassung dieses Schwellwertsignals kann an jeder anderen Stufe des Regelgeräts, beispielsweise am Ausgang des Differenzsignal-Generators 101 oder am Ausgang des Vergleichers 106 ausgeführt werden. Das Schwellensignal wird dann an das Regelgerät 210 gegeben, woraufhin letzteres wirksam wird, um das elektromagnetische Absperrorgan 51' oder 71 in Ubereinstim- , mung mit einigen variablen Signalen des Motors zu betätigen, wie dies nachstehend noch erläutert wird. Das Regelgerät 210 hat zusätzlich zu dem Eingang fUr das Schwellensignal einige Eingänge, an welche die variablen Signale des Motors angelegt werden.

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Die variablen Motorsignale sind diejenigen, die besonders repräsentativ für den Hotor-Übergangszustand, beispielsweise die Motordrehzahl, die Drosselklappenposition, den Unterdruck im Ansaugkrüraraer, die Motortemperatur und dergleichen sind. Die Variablen werden an unterschiedlichen Teilen des Motors durch entsprechende, an sich bekannte und nicht dargestellte Sensoren gemessen bzw. erfaßt; die auf diese Weise erzeugten Signale werden an die zugeordneten Eingänge des Regelgeräts 210 angelegt. Sobald das Regelgerät 210 durch das Schwellensignal der Schaltungsanordnung 300 getriggert wird, analysiert er diese variablen Motor-Eingangssignale und erzeugt ein Ausgangssignal, welches einem speziellen Motor-Übergangszustand entspricht; dieses Ausgangssignal wird an das Absperrorgan oder Ventil 51' und/oder 71 angelegt. Wenn beispielsweise die Drosselklappe zum Zwecke einer Verzögerung bzw. Verlangsamung schnell geschlossen wird,, wird das den Beginn der Verzögerung anzeigende Ausgangssignal des Reglers an das elektromagnetische Absperrorgan 51' angelegt. In diesem Fall der Verzögerung wird eine beträchtliche Menge an Brennstoff weiterhin in einem Augenblick eines Zeitabschnitts aufgrund der Trägheit des Treibstoff-Flusses in die Verbrennungskammer eintreten. Diese relative Zunahme an Treibstoff gegenüber dem Luftvolumen wird durch die Zufuhr zusätzlicher Luft in den Ansaugstutzen, und zwar Ober das elektromagnetische Absperrorgan

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51' kompensiert, wobei dieses Absperrorgan 51' aufgrund des Signals des Regelgeräts 210 anspricht. Nach der anfänglichen Verlangsamung bzw. Verzögerung wird das Gemisch wegen des anomal hohen Vakuums im Ansaugstutzen verringert, wodurch häufig eine falsche Zündung verursacht wird. Um dann das verringerte Gemisch fetter zu machen, wird zusätzlicher Kraft- bzw. Treibstoff Über das elektromagnetische Absperrorgan 71 in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal des Regelgeräts 210 in den Ansaugkrümmer geleitet.

Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung schafft auf diese Weise eine exakte Regelung zur Kompensation einer öbergangsweisen Parameteränderung, und zwar derart, daß die Leerlaufgeschwindigkeit des Motors durch die Zuführung zusätzlichen Treibstoffs während des Aufwärmprozesses nach einem Kaltstart erhöht wird; die Emissionsregelung wird durch Optimierung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses während der Beschleunigung oder der Verzögerung gefördert; außerdem wird der Motorbetrieb bei einer plötzlichen Änderung der Motorbelastung stabilisiert, beispielsweise beim Starten einer Klimaanlage, usw.

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Claims

Patentansprüche

( 1. Regeleinrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/Brennstoff-Gemisches, welches einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkanal, einem Auspuffkanal und einem Vergaser zugeführt wird, wobei der Vergaser eine in einem Luftansaugkanal und einem Brennstoffkanal befindliche Drosselklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Erfassung wenigstens einer Motor-Betriebsvariablen vorgesehen ist, die in Beziehung zu dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Luft/Brennstoff-Gemisches steht und ein der erfaßten oder gemessenen Variablen entsprechendes Ausgangssignal erzeugt,

daß wenigstens ein zusätzlicher Luftkanal mit dem Brennstoffkanal in Verbindung steht, damit zusätzliche Luft in den Brennstoffkanal gelangen kann,

daß eine elektromagnetische Einrichtung entsprechend dem Ausgangssignal zur Steuerung der durch den zusätzlichen Luftkanal hindurchströmenden Luftmenge betätigbar ist,

daß eine Einrichtung zur Zuführung von zusätzlicher Luft und/oder Brennstoff direkt in den stromab der Drosselklappe liegenden Luftansaugkanal vorgesehen ist und

daß eine Einrichtung zur Steuerung der Menge an zusätzlicher Luft und/oder Brennstoff in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal ange-

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ordnet ist.
2. Regeleinrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/Brennstoff-Gemisches, welches einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkanal, einem Auspuffkanal und einem Vergaser zugeführt wird, wobei der Vergaser eine in einem Luftansaugkanal und einem Brennstoffkanal befindliche Drosselklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Einrichtung zur Erfassung oder Messung eines Bestandteils des Auspuffgases in dem Auspuffkanal vorgesehen ist, wobei sich der erfaßte Bestandteil auf das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Luft/Brennstoff-Gemisches bezieht, und ein für den erfaßten Bestandteil repräsentatives elektrisches Signal erzeugt, daß eine erste Einrichtung zur Durchführung zusätzlicher Luft in den Brennstoffkanal vorgesehen ist,

daß eine erste elektromagnetische Einrichtung zur Steuerung der Menge an Zusatzluft durch die erste Einrichtung angeordnet ist, daß eine zweite Einrichtung zur Durchführung von Zusatzluft in den Luftansaugkanal stromab der Drosselklappe vorgesehen ist, daß eine zweite elektromagnetische Einrichtung zur Steuerung der Menge an Zusatzluft durch die zweite Einrichtung angeordnet ist und daß ein auf das elektrische Signal ansprechendes Regelgerät ein Ausgangssignal erzeugt, welches an die erste und zweite

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elektromagnetische Einrichtung zum Betrieb derselben in Übereinstimmung mit dem Signal angelegt wird·
3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung eines Bestandteils oder einer Komponente des Auspuffgases einen Sauerstoff-Sensor enthält, der in Fluidkontakt mit den Auspuffgasen in dem Auspuffkanal angeordnet ist, um ein für die Konzentration des Sauerstoffs in den Auspuffgasen repräsentatives Spannungssignal zu erzeugen.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät einen Differenzsignal-Generator enthält, der auf das elektrische Signal anspricht und ein Differenzsignal erzeugt, welches der Differenz zwischen dem elektrischen Signal und einem vorbestimmten Schwellensignal entspricht, daß eine Einrichtung zum Integrieren dös Differenzsignals und zur Lieferung des integrierten Signals vorgesehen ist und eine Einrichtung zur Lieferung des Ausgangssignals in Form einer Impulsserie in Übereinstimmung mit dem Pegel des integrierten Signals angeordnet ist.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgerät eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals enthält, welches dem Differenzsignal proportional ist.

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6* Regeleinrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/ßrennstoff-Geraisches, welches einem Verbrennungsmotor «it einem Ansaugkanal, einem Auspuffkanal und einem Vergaser zugeführt wird, wobei der Vergaser eine in einem Luftansaugkanal und einem Brennstoffkanal befindliche Drosselklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Einrichtung zur Messung oder Erfassung einer Komponente des durch den Auspuffkanal gelangenden Auspuffgases vorgesehen ist, wobei diese Komponente in Beziehung zu dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Luft/Brennstoff-Gemisches steht, wobei diese Einrichtung ein der erfaßten Komponente entsprechendes elektrisches Signal erzeugt,

daß eine erste Einrichtung vorgesehen ist, welche den Durchgang von zusätzlicher Luft in den Brennstoffkanal gestattet, daß eine erste elektromagnetische Einrichtung die Menge an zusätzlicher Luft durch die erste Einrichtung hindurch steuert, daß eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, welche den Durchgang von zusätzlicher Luft in den Luftansaugkanal stromab der Drosselklappe gestattet,

daß eine zweite elektromagnetische Einrichtung zur Steuerung der Menge an zusätzlicher bzw. Zusatzluft durch die zweite Durchgangseinrichtung hindurch steuert,
daß ein erstes Regelgerät auf das elektrische Signal anspricht und

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ein erstes Ausgangssignal erzeugt, welches an die erste elektromagnetische Einrichtung angelegt wird, um dieselbe in Übereinstimmung mit dem Signal zu betätigen bzw. anzusteuern, und daß ein zweites Regelgerät auf das elektrische Signal anspricht und ein zweites Ausgangssignal erzeugt,welches an die zweite elektromagnetische Einrichtung zur Betätigung desselben in Übereinstimmung mit dem Signal angelegt wird.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelgerät einen Differenzsignal-Generator aufweist, der auf das elektrische Signal anspricht und ein die Differenz zwischen dem elektrischen Signal und einem vorbestimmten Schwellensignal anzeigendes Differenzsignal erzeugt, daß ferner eine Einrichtung zur Integration des Differenzsignals und zur Lieferung eines integrierten Ausgangssignals sowie eine Einrichtung zur Lieferung des ersten Ausgangssignals in Form einer Impulsreihe in Übereinstimmung mit dem Pegel des integrierten Signals angeordnet sind, daß das zweite Regelgerät einen Differenzsignal-Generator enthält, welcher auf das elektrische Signal anspricht und ein die Differenz zwischen dem elektrischen Signal und einem vorbestimmten Schwellensignal anzeigendes Differenzsignal erzeugt, daß eine Differenziereinrichtung zur Differenzierung des Differenzsignals und Lieferung

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eines differenzierten Ausgangssignals sowie eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Ausgangssignals in Form einer Impulsreihe in Übereinstimmung mit dem fögel des differenzierten Signals vorgesehen sind.
8. Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Regelgerät eine ein zum Differenzsignal proportionales Signal erzeugende Einrichtung aufweist.
9. Regeleinrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/Brennstoff-Gemischs, welches einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkanal, einem Auspuffkanal und einem Vergaser zugeführt wird, wobei der Vergaser eine in einem Luftansaugkanal und einem Brennstoffkanal befindliche Drosselklappe aufweist, und mit einem Haupt- Brennstoffkanal sowie einem Brennstoffkanal für niedrige Geschwindigkeit bzw. Drehzahl,
dadurch gekennzeichnet, daß

eine Einrichtung zur Erfassung bzw. zum Messen einer Komponente der durch den Auspuffkanal hindurch gelangenden Auspuffgase vorgesehen ist, wobei diese Komponente in Beziehung zu dem Luft/ßrennstoff-Verhältnis des Luft/Brennstoff-Gemisches steht, wobei diese Einrichtung ein elektrisches Signal erzeugt, welches für die erfaßte Komponente repräsentativ ist,

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daß ein erster Zusatz-Luftansaugkanal vorgesehen ist, der mit dem Haupt43renn stoffkanal in Verbindung steht, daß eine erste elektromagnetische Einrichtung zur Steuerung der durch den ersten Zusatz-Luftansaugkanal hindurchströmenden Luftraenge angeordnet ist,

daß ein zweiter Zusatz-Luftansaugkanal mit dem Kraftstoffkanal für niedrige Motor-Geschwindigkeit in Verbindung steht, daß eine zweite elektromagnetische Einrichtung zur Steuerung der durch den zweiten Zusatz-Luftansaugkanal hindurchströmenden Luftmenge vorgesehen ist,

daß ein dritter zusätzlicher bzw. Zusatz-Luftansaugkanal vorgesehen ist, der mit dem Luftansaugkanal stromab der Drosselklappe in direkter Verbindung steht,

daß eine dritte elektromagnetische Einrichtung die durch den dritten Zusatz-Luftansaugkanal hindurchströmende Luftmenge steuert, daß ein erstes Regelgerät auf das elektrische Signal anspricht und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, welches an die erste und zweite elektromagnetische Einrichtung zur Steuerung derselben in Übereinstimmung mit dem elektrischen Signal angelegt wird, und daß ein zweites Regelgerät auf das elektrische Signal anspricht und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, welches an die dritte elektromagnetische Einrichtung zur Betätigung derselben in Übereinstimmung mit dem Signal angelegt wird.

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10. Regeleinrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis eines Luft/Brennstoff-Gemisches, welches einem Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkanal, einem Auspuffkanal und einem Vergaser zugeführt wird, wobei der Vergaser eine in einem Luftaηsaugkanal und einem Brennstoffkanal befindliche Drosselklappe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß

eine erste Sensor-Einrichtung zur Erfassung oder Messung einer Komponente der durch den Auspuffkanal strömenden Auspuffgase vorgesehen ist, wobei diese Komponente in Beziehung zu dem Luft/Brennstoff-Verhältnis des Luft/Brennstoff-Gemisches steht und wobei diese Einrichtung ein elektrisches Signal erzeugt, welches der erfaßten Komponente entspricht, daß eine zweite Sensor-Einrichtung zur Erfassung oder Messung von wenigstens einer Motor-Betriebsvariablen angeordnet ist, die einen vorbestimmten Motor-Übergangszustand bzw. -Einschwingzustand anzeigt und ein elektrisches variables Signal erzeugt, das der erfaßten Motor-Variablen entspricht, daß eine erste Einrichtung zur Ermöglichung eines Durchgangs von zusätzlicher Luft in den Brennstoffkanal vorgesehen ist, daß eine erste elektromagnetische Einrichtung, die durch die erste Einrichtung hindurchströmende Menge an Zusatzluft steuert, daß eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, welche den Durchgang von Zusatz- oder Hilfsluft in den Luftansaugkanal stromab der

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Drosselklappe gestattet,

daß eine zweite elektromagnetische Einrichtung, die durch die
zweite Einrichtung hindurchströmende Menge an Zusatzluft steuert, daß eine dritte Einrichtung vorgesehen ist, welche den Durchgang von Brennstoff von einerBrenn stoffquelle bzw. einem Tank in
den Luftansaugkanal stromab der Drosselklappe gestattet,
daß eine dritte elektromagnetische Einrichtung die durch die
dritte Einrichtung hindurchfliessende Brennstoffmenge steuert,
daß ein erstes Regelgerät auf das Abgas -Signal der ersten Einrichtung zur Erfassung eines Bestandteils des Auspuffgases anspricht und ein erstes Ausgangssignal erzeugt, welches an die erste elektromagnetische Einrichtung zur Ansteuerung . desselben in
Übereinstimmung mit dem Signal angelegt wird,

daß ein zweites Regelgerät betrieblich mit dem ersten Regelgerät verbunden ist, um durch das aufgrund der Auspuffgase erhaltenen
Signals betätigt zu werden, wobei diese zweite Einrichtung auf
variable Signale der zweiten Einrichtung zur Erfassung einer Komponente des Auspuffgases anspricht und ein zweites Ausgangssignal
erzeugt, welches an die zweite und dritte elektromagnetische Einrichtung angelegt wird, um die zweite und/oder dritte elektromagnetische Einrichtung in Übereinstimmung mit dem zweiten Ausgangssignal selektiv anzusteuern.

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11. Regeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Venturi-Abschnitt im Vergaser vorgesehen ist, daß die zweite Einrichtung zur Durchfuhrung von Zusatzluft in den Luftansaugkanal eine Kanalöffnung in dem Luftansaugkanal stromauf des Venturi-Abschnitts aufweist.
12. Regeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die betrieblich zwischen der ersten Sensor-Einrichtung und der zweiten Steuereinrichtung zur Erfassung der Abweichung des Auspuffgas-Signals von einem vorbestimmten Schwellwert über eine vorbestimmte Zeitspanne hinaus liegt und ein Triggersignal erzeugt, das an die zweite Steuereinrichtung zur Ansteuerung derselben angelegt wird.
13. Regeleinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,

daß die die Abweichung des Auspuffgas-Signals erfassende Einrichtung Über die erste Steuereinrichtung mit der ersten Sensor-Einrichtung verbunden ist.

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