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DE3542310A1 - Regelvorrichtung fuer das luft-kraftstoffverhaeltnis fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Regelvorrichtung fuer das luft-kraftstoffverhaeltnis fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number
DE3542310A1
DE3542310A1 DE19853542310 DE3542310A DE3542310A1 DE 3542310 A1 DE3542310 A1 DE 3542310A1 DE 19853542310 DE19853542310 DE 19853542310 DE 3542310 A DE3542310 A DE 3542310A DE 3542310 A1 DE3542310 A1 DE 3542310A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel ratio
air
control
machine
value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19853542310
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Hamamatsu Shizuoka Osada
Fujiyuki Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP25309684A external-priority patent/JPH0672564B2/ja
Priority claimed from JP25309784A external-priority patent/JPS61132741A/ja
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
Publication of DE3542310A1 publication Critical patent/DE3542310A1/de
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1483—Proportional component
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoffverhältnisses für eine Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoff Verhältnisses für eine Brennkraftmaschine, die insbesondere die Menge an Schadstoffen im Abgas bei einem übergangsbetriebszustand der Maschine herabsetzt, wenn die Maschinenbetriebsverhältnisse aus dem Leerlaufzustand heraus verschoben werden, und befaßt sich gleichfalls mit einer Vorrichtung zum Regeln des Luft-Kraftstoffverhältnisses einer Brennkraftmaschine, die das Abgas bei einem Übergangsbetriebszustand schadstoffarmer machen kann, wenn die Maschine aus dem Leerlaufbetriebszustand in einen Teilbetriebszustand übergeht.
Bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge treten große Änderungen in der Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeuges, d.h. in der Drehzahl der Maschine und der Last, auf und werden hohe Arbeitskennwerte, wie beispielsweise ein niedriger Kraftstoffverbrauch, die Erzeugung einer möglichst geringen Menge an Schadstoffen in den Abgasen und ähnliches, bei verschiedenen Arten von Betriebsverhältnissen in Kombinationen mit diesen beiden Änderungsfaktoren gefordert. Zu diesem Zweck muß das Luft-Kraftstoffverhältnis in geeigneter Weise den verschiedenen Arten der Betriebsverhältnisse der Maschine entsprechend geregelt werden.
Um das Luft-Kraftstoffverhältnis in angemessener Weise zu regeln, wird bisher eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis mit Rückführung verwandt, bei der ein Abgassensor, der die Konzentration eines bestimmten Bestandteils im
Abgas wahrnimmt, beispielsweise ein (^-Sensor, vorgesehen ist, der die Sauerstoffkonzentration aufnimmt,und bei der ein Steuerventil vorgesehen ist, um die zugeführte Nebenluftmenge zu steuern, wobei dieses Ventil auf ein Ausgangssignal vom Op-Sensor ansprechend arbeitet, um dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis einzustellen. In dieser Weise wird das Luft-Kraftstoff verhältnis in angemessener Weise so geregelt, daß immer die besten Verbrennungsbedingungen entsprechend den verschiedenen Arten der Betriebszustände erhalten werden.
Bei einer derartigen Regelvorrichtung ist jedoch in einem Betriebsübergangszustand, in dem die Maschinenbetriebsverhältnisse vom Leerlauf auf den Teilbetrieb oder den Beschleunigungsbetrieb oder auf den Betrieb in großer Höhe übergehen, die Korrekturhöhe H des Luft-KraftstoffVerhältnisses, die beim Betrieb in großer Höhe benötigt wird, größer als die Korrekturhohe h, die für die normalen Betriebsverhältnisse bei normaler niedriger Höhe benötigt wird, wie es in Fig.1 und 2 dargestellt ist, was auf der Abnahme der Luftkonzentration und ähnlichem beruht. Das führt dazu, daß die Regelung des Luft-Kraftstoff Verhältnisses über ein Korrektursignal nach einer Zunahme der Maschinendrehzahl verzögert ist, so daß der Nachteil besteht, daß das Luft-Kraftstoffverhältnis angereichert wird und die Menge an CO als Schadstoff im Abgas beispielsweise um eine Menge zunimmt, die durch den schraffierten Bereich in Fig.4D dargestellt ist.
Andererseits wird bei herkömmlichen Regelvorrichtungen für das Luft-Kraftstoffverhältnis für Brennkraftmaschinen das Ausgangssignal von einem Abgassensor, beispielsweise von einem O2-Sensor, einer elektronischen Steuereinheit eingegeben und wird das im Vergaser vorgesehene Ventil durch diese Steuereinheit mit Rückführung geregelt, um dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis zu regeln.
Wie es oben bereits erwähnt wurde, ist bei derartigen herkömm-
lichen Regelvorrichtungen die Korrekturhöhe bei einem Betrieb der Maschine in großer Höhe größer als beim Normalbetrieb in niedriger Höhe bei Übergangsbetriebsverhältnissen, bei denen der Maschinenbetriebszustand vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, wie es in Fig.1 und 2 dargestellt ist.
Folglich wird die Korrektur des Luft-KraftstoffVerhältnisses verzögert, was zu dem Nachteil führt, daß die erzeugte Menge an CO als Schadstoffbestandtei1 im Abgas als Folge des angereicherten Luft-KraftstoffVerhältnisses zunimmt, wie es durch den schraffierten Bereich in Fig .6 D dargestellt ist.
Durch die Erfindung soll eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoff verhältnis für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, die den Schadstoffantei1 im Abgas bei Übergangsbetriebsverhältnissen der Maschine verringern kann, wenn die Maschine den Leerlaufbetriebszustand verläßt, und die dabei helfen kann, das Abgas schadstoffärmer zu machen.
Durch die Erfindung soll weiterhin eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, bei der die Regelkonstante des Korrekturwertes des Luft-KraftstoffVerhältnisses nur für ein vorbestimmtes Zeitintervall bei Übergangsbetriebsverhältnissen auf einen großen Wert festgelegt wird, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, um dadurch sofort das reiche Luft-Kraftstoff verhältnis arm zu machen und eine Verringerung der Schadstoffe im Abgas, beispielsweise von CO und ähnlichem, zu ermöglichen.
Ersteres wird gemäß der Erfindung durch eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis einer Brennkraftmaschine erreicht, die einen Abgassensor, der die Konzentration eines Abgasbestandteils aufnimmt, einen Leerlaufschalter, der Übergangsbetriebsverhältnisse wahrnimmt, wenn die Maschine den
Leerlaufbetriebszustand verläßt, eine elektronische Steuereinheit mit einem Mikrocomputer, an dem die Ausgangssignale vom Abgassensor und vom Leerlaufschalter liegen und der ein Steuersignal erzeugt, wobei für das Steuersignal ein gewünschter oberer Grenzwert festgelegt ist, und einen elektronisch gesteuerten Vergaser mit einem Steuerventil aufweist, das das Luft-Kraftstoffverhältnis der Maschine auf das Steuersignal von der elektronischen Steuereinheit ansprechend steuert.
Diese Regelvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß dann, wenn das Steuersignal den festgelegten oberen Grenzwert bei Übergangsbetriebsverhältnissen überschreitet, der Mikrocomputer das Steuersignal dem Steuerventil so ausgibt, daß das reiche Luft-Kraftstoffverhältnis schnell auf ein angemessenes Luft-Kraftstoffverhältnis geändert wird. Somit kann der Anteil an Schadstoffen im Abgas, beispielsweise an CO oder ähnlichem, verringert werden.
Das an zweiter Stelle genannte Ziel der Erfindung wird durch eine Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoff verhältnis der oben genannten Art erreicht, die sich dadurch auszeichnet, daß die Steuerkonstante des Korrekturwertes für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen großen Wert nur für ein vorbestimmtes Zeitintervall bei Übergangsbetriebsverhältnissen festgelegt wird, wenn die Maschine vom Leerlauf auf einen Teilbetriebszustand übergeht, um dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis zu korrigieren und mit Rückführung zu regeln. In dieser Weise kann die Menge an Schadstoffen im Abgas, beispielsweise an CO oder ähnlichem, verringert werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Abgassensor ein 02-Sensor, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas aufnimmt.
Die elektronische Steuereinheit weist insbesondere einen Zeit-
geber auf, wobei dann, wenn die Zeitspanne des Zeitgebers eine vorgegebene Zeitspanne überschreitet, das Steuerventil auf der Grundlage einer normalen Steuerkonstanten R1 des Korrekturwertes des Luft-KraftstoffVerhältnisses arbeitet, wohingegen dann, wenn das Zeitintervall des Zeitgebers kurzer oder gleich dem vorgegebenen Zeitintervall ist, das Steuerventil für ein bestimmtes Zeitintervall auf der Grundlage einer speziellen Steuerkonstanten R_ arbeitet <jie größer als die normale Steuerkonstante R. ist.
Im folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig.1 in einer graphischen Darstellung die
Änderung des Korektursignals für das Luft-Kraftstoffverhältnis bei Betriebsverhältnissen der Maschine auf normaler Höhe,
Fig.2 in einer graphischen Darstellung die Än
derung des Korrektursignals für das Luft-Kraftstoff verhältnis bei Betriebsverhältnissen der Maschine in großer Höhe,
Fig.3 das Blockschaltbild eines Ausführungs
beispiels der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis ,
Fig.4A bis 4D in jeweiligen Zeitdiagrammen die Arbeitskennlinien des Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig.5 das Flußdiagramm der Arbeit des ersten
AO
AusfJührungsbei spiels ,
Fig.6A bis 6D in Zeitdiagrammen die Arbeitskenn
linien eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig.7 in einem Flußdiagramm die Arbeit des
zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig.8A bis 8D in Zeitdiagrammen die Arbeitskenn
linien eines weiteres Ausführungsbeispiels der Erfindung, und
Fig.9 ein Flußdiagramm der Arbeit des
weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig.8A bis 8D.
In den Fig.3 bis 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Wie es in Fig.3 gezeigt ist, bildet eine elektronische Steuereinheit 2 einen Hauptregelschaltungstei1, um das Luft-Kraftstoffverhältnis eines Vergasers 4 mit Rückführung zu regeln. In der Abgasanlage ist ein CL-Sensor 6 vorgesehen, der als Abgassensor dient, um die Sauerstoffkonzentration im Abgas aufzunehmen. Die elektronische Steuereinheit 2 umfaßt einen Bezugsspannungskomparator 8, der ein Signal vom O^-Sensor 6 mit einem Bezugsspannungswert vergleicht, eine Eingangsschaltung 10, die Detektorsignale von verschiedenen Arten von Sensoren empfangen kann und die Arbeitsverhältnisse der Maschine wahrnimmt, einen Mikrocomputer 12 zum Steuern der Betriebsverhältnisse der Maschine auf der Grundlage des Ausgangssignals der Eingangsschaltung 10 und eine Treiberschaltung 16, die ein Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis, das vom Mikrocomputer 12 empfangen wird, einem Steuerventil 14 ausgibt. Ein Leerlaufschalter 18, der den geöffneten und geschlossenen Zustand eines Drosselventils des
/Λ
Vergasers wahrnimmt, und ein Maschinendrehzahlsensor 20, der die Drehzahl der Maschine wahrnimmt, sind mit der Eingangsschaltung 10 verbunden. Andere Detektoreinrichtungen zum Aufnehmen anderer Betriebsverhältnisse der Maschine können gleichfalls mit der Eingangsschaltung 10 verbunden sein.
Der Komparator 8 vergleicht das analoge Ausgangssignal des Sensors 6 mit einer vorbestimmten Bezugsspannung und gibt ein digitales Signal aus, das jeweils einen hohen und einen niedrigen Wert hat, wenn das Ausgangssignal des Sensors 6 jeweils über und unter der Bezugsspannung liegt.
In den Fig.4A bis 4D sind Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt. Fig.4A zeigt das zeitliche Verhalten des Leerlaufschal ters 18. Dieser Leerlaufschalter ist angeschaltet, wenn die Maschine sich im Leerlaufbetriebszustand befindet. Fig.4B zeigt den zeitlichen Verlauf eines Signals, das vom 02-Sensor 6 ausgegeben wird und angibt, ob die Sauerstoffkonzentration im Abgas reich oder arm ist. Fig.4C zeigt den zeitlichen Verlauf des Korrektursignals für das Luft-Kraftstoffverhältnis, das dem Steuerventil 14 geliefert wird. Fig.4D zeigt die zeitabhängige Änderung in der Menge an CO im Abgas.
Wie es in Fig.4C dargestellt ist, ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein oberer Grenzwert für das Korrektursignal des Luft-Kraftstoff Verhältnisses im Mikrocomputer 12 der elektronischen Steuereinheit 2 festgelegt. Der Mikrocomputer 12 ist gleichfalls mit einer Steuerschaltung versehen, die Übergangsbetriebsverhältnisse der Maschine wahrnimmt, wenn die Maschinenbetriebsverhältnisse vom Leerlauf auf den Teilbetrieb, einen Beschleunigungsbetrieb, einen Betrieb in großer Höhe oder einen ähnlichen Betrieb übergehen. Wenn das Korrektursignal des Luft-KraftstoffVerhältnisses den festgelegten oberen Grenzwert überschreitet, ändert diese Steuerschaltung schnell das
Korrektursignal, um sofort das reiche Luft-Kraftstoffverhältnis auf ein armes Luft-Kraftstoffverhältnis zu ändern, indem nämlich die Sprunghöhe erhöht wird. In Fig.3 sind weiterhin ein Zündschalter 22 und eine Batterie 24 dargestellt.
Im folgenden wird anhand des Flußdiagramms von Fig.5 die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben .
Die Brennkraftmaschine wird zunächst betätigt oder angelassen (Schritt 102), und es wird anschließend geprüft, ob der Leerlaufschalter 18 vom angeschalteten auf den ausgeschalteten Zustand übergegangen ist (Schritt 104). Wenn der Leerlaufschalter weiter angeschaltet ist, erfolgt eine Regelung mit Rückführung des Luft-Kraftstoffverhältnisses nach Maßgabe des Korrektursignals für das Luft-Kraftstoffverhältnis von der elektronischen Steuereinheit 2. Wenn andererseits im Schritt 104 festgestellt wird, daß der Leerlaufschalter 18 vom angeschalteten auf den ausgeschalteten Zustand übergegangen ist, wird geprüft, ob die Betriebsverhältnisse der Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb in einem Übergangsbetriebszustand übergegangen sind (Schritt 106). Wenn im Schritt 106 festgestellt wird, daß sich die Maschine nicht in einem Teilbetriebszustand befindet, wird in ähnlicher Weise die oben erwähnte Regelung mit Rückführung ausgeführt. Wenn andererseits im Schritt 106 festgestellt wird, daß sich die Maschine in einem Teilbetriebszustand befindet, beginnt der Mikrocomputer 12 damit, den oberen Grenzwert des Koreektursignals für das Luft-Kraftstoff verhältnis zu erfassen (Schritt 1OS^. Es wird geprüft, ob das Korrektursignal den oberen Grenzwert überschritten hat oder nicht (Schritt 110). Falls das nicht der Fall ist, wird das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Sprungkonstanten K. in Fig. 4C gesteuert (Schritt 112). Wenn andererseits das Korrektursignal den oberen Grenzwert überschritten hat, wird das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der Sprung-
konstangen K2 gesteuert, wie es in Fig.4C dargestellt ist (Schritt 114). Die Sprungkonstante K2 ist größer als die Sprungkonstante K1. Wenn bei diesem Verfahren die Maschinenbetriebsverhältnisse vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergehen, wird das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoff verhältnis schnell geändert, wie es durch die dünn ausgezogene Linie in Fig.4C dargestellt ist. In dieser Weise kann das Korrektursignal schnell auf den Korrekturwert des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses für den Teilbetrieb geändert werden.
Wie es insbesondere ganz links in Fig.4B und Fig.4C dargestellt ist, führt die Steuereinheit 2 die normale Regelung mit Rückführung aus, indem sie langsam das Luft-Kraftstoffverhältnis reicher macht, wenn der Detektor 6 anzeigt, daß das Abgas eine niedrige (^-Konzentration hat, und langsam das Luft-Kraftstoffverhältnis verarmt, wenn der Detektor anzeigt, daß die Abgase eine hohe (^-Konzentration haben. Wie es in Fig.4C dargestell.t ist, treten diese Änderungen im Luf t-Kraftstoff verhältnis mit einer niedrigen Geschwindigkeit und einer vorbestimmten Neigung auf.
Wenn sich die Maschine im Leerlauf befindet, ist der Leerlaufschalter 18 angeschaltet und wird das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen relativ reichen Wert geregelt, wie es bei 40 in Fig.4C dargestellt ist. Anschließend an einen Übergang der Maschinenbetriebsverhältnisse vom Leerlauf auf den Teilbetrieb in einem übergangsbetriebszustand schaltet der Leerlauf schalter 18 vom angeschalteten auf den ausgeschalteten Zustand um und wird das Luft-Kraftstoffverhältnis nahezu sofort geändert oder springt das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen konstanten Wert K1 bei 41, wonach das Luft-Kraftstoffverhältnis mit einer bestimmten Geschwindigkeit oder Neigung geändert wird, wie es bei 42 dargestellt ist. Gemäß der Erfindung wird im Gegensatz dazu dann, wenn der Leerlaufschalter vom angeschalteten auf den ausgeschalteten Zustand umschaltet und die Maschine sich
im Teilbetrieb befindet, geprüft, ob das Korektursignal einen vorbestimmten Grenzwert 39 überschritten hat. Wenn dieser Grenzwert 39 nicht überschritten ist, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis sofort auf den konstanten Wert K, in der oben beschriebenen Weise geändert und wird die normale Regelung...mit Rückführung bei 42 wieder aufgenommen, während dann, wenn der Grenzwert bei 39a überschritten wird, das Luft-Kraftstoffverhältnis sofort auf den konstanten Wert Kp bei 43 geändert und anschließend die normale/.Regelung mit Rückführung bei 44 wieder aufgenommen wird.
Wenn, wie es oben beschrieben wurde, die Maschine vom Leerlauf auf den Ubergangsbetriebszustand bei einem herkömmlichen System, insbesondere bei der Arbeit der Maschine in großer Höhe, übergeht, erreicht das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoff verhältnis verzögert einen Wert, der ein armes Luft-Kraftstoff verhältnis liefert, wie es durch die stark ausgezogene Linie bei 42 in Fig.4C dargestellt ist, so daß die Menge an CO bezeichnend zunimmt, wie es durch den schraffierten Bereich in Fig.4D dargestellt ist. Gemäß der Erfindung wird jedoch in der bei 43 in Fig.4C dargestellten Weise dadurch,daß die Sprunghöhe des Korrektursignals für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen großen Wert (SprUnkonstante K2) festgelegt wird, wenn der obere Grenzwert überschritten ist, ein armes Luft-Kraftstoffverhältnis schneller erreicht und eine bezeichnende Zunahme in der Menge an CO vermieden, wie es durch die dünn ausgezogene Linie in Fig.4D dargestellt ist. Die Menge an CO als Schadstoffbestandtei1 des Abgases kann somit verringert werden, was dazu beiträgt, daß das Ab gas schadstoffärmer wird.
Wie es insbesondere in Fig.4D dargestellt ist, führt das Verfahren gemäß der Erfindung dazu, daß die CO-Konzentration im Abgas ihren Spitzenwert bei 46 hat, wohingegen die Verwendung der normalen Regelung mit Rückführung zu einer Spitze der CO-
Konzentration bei einem wesentlich höheren Wert 47 führen würde. Das Verfahren gemäß der Erfindung führt somit zu einer bezeichnenden Abnahme der CO-Menge, die im Abgas ausgegeben wird.
Obwohl der obere Grenzwert für das Korrektursignal des Luft-Kraftstoff Verhältnisses auf einen einzigen Wert bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel festgelegt war, können mehrere verschiedene obere Grenzwerte verwandt werden und kann eine andere Sprungkonstante K für jeden oberen Grenzwert vorgesehen sein, um die Einstellung des Luft-KraftstoffVerhältnisses auf einen geeigneten Wert zu erleichtern.
Obwohl darüber hinaus der Übergang der Maschine vom Leerlauf auf den Übergangsbetriebszustand unter Verwendung des Leerlaufschalters 18 wahrgenommen wurde, kann dieser Übergangsbetriebszustand auch durch irgendeine andere geeignete Sensoreinrichtung, beispielsweise durch einen Unterdruckschalter, einen Beschleunigungsschalter, einen Sensor zum Wahrnehmen einer großen Höhe oder eine ähnliche Einrichtung wahrgenommen werden. Der Übergangsbetriebszustand kann auch durch eine Kombination der oben erwähnten Detektoreinrichtungen wahrgenommen werden.
Wie es sich aus der vorhergehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, das einen gewünschten oberen Grenzwert dazu benutzt, das Ausgangssignal der elektronischen Steuereinheit zu steuern, ergibt, wird dann, wenn das Ausgangssignal den festgelegten oberen Grenzwert überschreitet, während die Maschine vom Leerlauf auf Übergangsbetriebsverhältnisse übergeht, das Luft-Kraftstoffverhältnis schnell auf den angemessenen Wert geändert:* um dadurch die Menge an Schadstoffen, wie beispielsweise CO und ähnlichem im Abgas herabzusetzen und es möglich zu machen, zu einer höheren Schadstofffreiheit des Abgases beizutragen.
Im Fall einer herkömmlichen elektronischen Steuereinheit mit einem Mikrocomputer kann die erfindungsgemäße Regelung des Luft-KraftstoffVerhältnisses, wie sie oben beschrieben wurde, leicht dadurch realisiert werden, daß lediglich das Steuerprogramm des Mikrocomputers geändert wird und damit die oben beschriebene Wirkung erzielt wird. Dieses Ausführungsbeispiel setzt die Kosten herab und hat einen praktischen Nutzen
Im folgenden wird anhand der Fig. 6A bis 6A und 7 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis ist dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel von Fig. 3 ähnlich, das Luft-Kraftstoff verhältnis wird jedoch unter Verwendung des zweiten Ausführungsbeispiels nach einem Verfahren geregelt,das sich von dem in Fig. 5 dargestellten Verfahren unterscheidet. Die elektronische Steuereinheit 2 ist nämlich mit einer Steuereinrichtung versehen, die eine der Sprungkonstanten K. und K?, die beispielsweise zwei Arten von Steuerkonstantenwerten sein können, auf die Betriebsverhältnisse an der vorderen Stufe der Brennkraftmaschine ansprechend wählt und speichert und sofort das Luft-Kraftstoffverhältnis beim Betrieb an der hinteren Stufe nur durch die gewählte und gespeicherte Sprungkonstante ändert. Das heißt im einzelnen, daß dann, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, eine der Sprungkonstanten K. unter Verwendung des oberen Grenzwertes 50 als Bezug gewählt und gespeichert wird. Auf dem Betrieb an der hinteren Stufe, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbereich übergeht, wird das Luft-Kraftstoffverhältnis sofort nur durch die gespeicherte Sprungkonstante in ein armes Luft-Kraftstoffverhältnis geändert.
Die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispiels wird im folgenden anhand des Flußdiagramms von Fig. 7 beschrieben.
Das Programm beginnt zunächst auf einem Betrieb an der vorderen Stufe im Schritt 202. Es wird geprüft, ob die Brennkraftmaschine sich im Leerlauf oder in einem anderen Betriebszustand im Teilbereich befindet (Schritt 204). Falls die Antwort im Schritt 204 positiv ist, d.h. wenn der Maschinenbetriebszustand der Teilbereich ist, wird mit der Erfassung des festgelegten oberen Grenzwertes 50 begonnen (Schritt 206). Es wird dann geprüft, ob das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoff verhältnis als Ausgangssignal den oberen Grenzwert 50 überschritten hat oder nicht (Schritt 208). Wenn das ι Ergebnis im Schritt 208 negativ ist, d.h. wenn das Korrektur-' signal für das Luft-Kraftstoffverhältnis dem Korrektur- : signal 52 in Fig. 6 entspricht, wird die Sprungkonstante K,
im Speicher gespeichert (Schritt 210). Wenn das Ergebnis im Schritt 208 im Gegensatz dazu positiv ist, d.h. wenn das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis den oberen
; Grenzwert 50 überschreitet, wie es durch das Korrektursignal. 54 in Fig. 6C dargestellt ist, wird die Sprungkon-
; stante K2 im Speicher gespeichert (Schritt 212). Der Wert der Sprungkonstanten K2 ist größer als der der Sprungkonstanten
' K1, so daß das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffver- ; hältnis auf einen noch ärmeren Wert gesetzt wird. Das Luft-
■ Kraftstoffverhältnis wird grundsätzlich zur Steuerung in der Weise festgelegt, wie es oben beschrieben wurde. Auf einen Betrieb an der hinteren Stufe wird danach geprüft, ob die Brennkraftmaschine den Leerlaufbetrieb verlassen hat und
, vom Leerlaufbetrieb in den laufenden Betriebszustand überge- ; gangen ist, nämlich ob der Leerlaufschalter 18 vom ange- } schalteten Zustand ausgeschaltet wurde oder nicht (Schritt 214). Wenn das Ergebnis im Schritt 214 negativ ist, befindet [■ sich die Maschine in einem Betriebszustand, in dem der * Leerlauf fortgesetzt wird. In diesem Betriebszustand geht
■ das Programm auf den Schritt 202 über, da eine Steuerung nicht notwendig ist. Wenn das Ergebnis im Schritt 214 positiv ist, d.h. wenn der Ieerlauf scha lter 18 aus dem angeschalteten
Zustand ausgeschaltet wurde, wird das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage der in der oben beschriebenen Weise gespeicherten Sprungkonstanten K, oder K2 geändert. Wie es in Fig. 6C dargestellt ist, wird dann, wenn das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis an der vorderen Stufe unter dem oberen Grenzwert 50 liegt, das Korrektursignal 56 im Leerlauf mit der Sprungkonstanten K. bis zu einem ersten armen Luft-Kraftstoffverhältnis 58 geändert. Wenn das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoff verhältnis an der vorderen Stufe den oberen Grenzwert 50 überschreitet, wird das Korrektursignal 56 für das Luft-Kraftstoffverhältnis im Leerlauf mit der Sprungkonstanten K2 geändert, bis ein zweites armes Luft-Kraftstoff verhältnis 60 erreicht ist, das noch ärmer als das erste Luft-Kraftstoffverhältnis 58 ist. Ein Korrektursignal 62 für das Luft-Kraftstoffverhältnis zum Betreiben der Maschine auf großer Höhe kann sofort aufgrund der Steuerung mit dem Wert der Sprungkonstanten K? erhalten werden.
Bei Übergangsbetriebsverhältnissen, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, trat bisher eine Zeitverzögerung im Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf, wie es durch die stark ausgezogene Linie 70 in Fig. 6C dargestellt ist, so daß die Menge an CO stark zunahm, wie es durch den schraffierten Teil um die stark ausgezogene Linie 72 in Fig. 6D dargestellt ist. Wenn jedoch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, kann das Korrektursignal für das Luft-Kraftstoffverhältnis sofort durch die Sprungkonstante K2 ohne Zeitverzögerung auf ein armes Luft-Kraftstoffverhältnis geändert werden, so daß die Menge an CO merklich herabgesetzt werden kann, wie es durch eine dünne Linie 64 in Fig. 6D dargestellt ist, wodurch es möglich wird, zur größeren Schadstofffreiheit des Abgases beizutragen. Darüber hinaus ist beim zweiten Ausführungsbeispiel der
Aufbau einfach und die Zuverlässigkeit hoch und kann das Korrektursignal für das Luf-Kraftstoffverhältnis sofort und genau gesteuert werden.
Im folgenden wird anhand der Fig. 3, 8A bis 8D und 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Bauteile der Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis bei diesem Ausführungsbeispiel sind die gleichen wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel, wie sie nämlich in Fig. 3 dargestellt sind. Das Luft-Kraftstoffverhältnis wird bei dieser Vorrichtung in einer Weise geregelt, die sich von dem Verfahren unterscheidet, das im Flußdiagramm von Fig. 5 dargestellt ist.
Wie es in Fig. 3 dargestellt ist, regelt die elektronische Steuereinheit 2 das Luft-Kraftstoffverhältnis des Vergasers 4 mit Rückführung. Die elektronische Steuereinheit 2 bestimmt, ob die Maschine sich in einem Übergangsbetriebszustand befindet oder nicht, wenn sie vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, indem beispielweise das EIN-AUS-Signal des Leerlaufschalters 18 benutzt wird. Wenn sich die Maschine im Teilbetrieb befindet, wird eine Steuerkonstante, die die Neigung des Korrektursignals für das Luft-Kraftstoff verhältnis bestimmt, von einem Wert R. auf einen größeren Wert R2 geändert. Dann wird das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage des festgelegten Korrekturwertes R2 für das Luft-Kraftstoffverhältnis nur für ein bestimmtes Zeitintervall T. korrigiert und gesteuert, das durch einen nicht dargestellten Zeitgeber in der elektronischen Steuereinheit bestimmt ist, wie es dem Flußdiagramm von Fig. 9 entspricht, was später beschrieben wird.
Wie es oben beschrieben wurde, umfaßt die Steuereinheit 2 den Bezugsspannungskomparator 8, der das Ausgangssignal vom 02-Sensor 6, der als Abgassensor dient, mit einer Bezugs-
spannung vergleicht, die Eingangsschaltung 10, an der die Ausgangssignale vom Bezugsspannungskomparator 8, vom Leerlaufschalter 18, vom Maschinendrehzahlsensor 20, usw. liegen, den Mikrocomputer 12, der die Maschinenbetriebsverhältnisse auf der Grundlage des Ausgangssignals von der Eingangsschaltung 10 steuert,und die Treiberschaltung 16, die dem Steuerventil 14 ein Steuersignal überträgt, das vom Mikrocomputer 12 erzeugt wird. Es sind weiterhin der Zündschalter 22 und die Batterie 24 dargestellt.
Die Fig. 8A und 8B entsprechen in etwa den Fig. 4A bis 4D, so daß sich ihre separate Beschreibung im einzelnen erübrigt.
Im folgenden wird anhand des in Fig. 9 dargestellten Flußdiagramms die Arbeitsweise dieses Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Regelvorrichtung beschrieben.
Im Schritt 302 wird die Brennkraftmaschine zunächst betätigt oder angelassen. Es wird dann geprüft, ob der Leerlaufschalter 18 vom eingeschalteten auf den ausgeschalteten Zustand umgeschaltet hat (Schritt 304). Wenn der Leerlaufschalter 18 weiter angeschaltet ist, wird die Aufnahme des EIN-AUS-Ausgangssignals des Leerlaufschalters 18 wiederholt, bis der Leerlaufschalter ausgeschaltet ist. Wenn im Schritt 304 festgestellt wird, daß der Schalter 18 ausgeschaltet ist, wird geprüft, ob sich die Maschine in einem Teilbetriebszustand befindet (Schritt 306). Wenn das nicht der Fall ist, geht das Programm auf den Schritt 304 zurück. Wenn sich die Maschine andererseits im Teilbetriebszustand befindet, wird ein nicht dargestellter Zeitgeber in der elektronischen Steuereinheit 2 im Schritt 308 in Betrieb gesetzt. Anschließend wird geprüft, ob die Zeitspanne des Zeitgebers kürzer als ein vorbestimmtes Zeitintervall von T1 s ist (Schritt 310). Wenn das nicht der Fall ist, d.h.
ΙΑ
wenn das Zeitintervall des Zeitgebers langer als das vorgegebene Zeitintervall von T. s ist, wird der Korrekturwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis, beispielsweise eine Integrationskonstante, auf den normalen Wert R. gesetzt, um dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis so zu steuern, daß Änderungen mit einer Geschwindigkeit oder einer Neigung von R. auftreten (Schritt 312). Wenn im Schritt 310 andererseits festgestellt wird, daß das Zeitintervall des Zeitgebers kürzer als oder gleich T. s ist, wird die Steuerkonstante des Korrekturwertes für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf Rp gesetzt, wobei dieser Wert R2 etwas größer als der Wert R, ist, und wird das Luft-Kraftstoffverhältnis auf der Grundlage des Korrekturwertes R2 gesteuert, so daß Änderungen mit einer Geschwindigkeit oder Neigung von R2 auftreten.
Aufgrund dieses Verfahrens im übergangsbetriebszustand, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetriebszustand übergeht, kann das Luft-Kraftstoffverhältnis durch die Festlegung der Steuerkonstante des Korrekturwertes auf einen etwas größeren Wert nur für ein bestimmtes Zeitintervall, wie es insbesondere in Fig. 8C dargestellt ist, so korrigiert und gesteuert werden, daß Änderungen im Korrektursignal mit einer größeren Geschwindigkeit auftreten. Die Zeitverzögerung der erforderlichen Korrektur, die bei einer herkömmlichen Ausbildung auftritt, kann somit vermieden werden und es wird möglich, eine unnötige Anreicherung des Luft-Kraftstoff Verhältnisses zu vermeiden, was somit zu einer Abnahme der Menge an schädlichem CO-Gas im Abgas oder zu einer Abnahme des Luft-Kraftstoffwertes führt, wie es in Fig. 8D dargestellt ist.
Die Verwendung dieser Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis beim Betrieb der Maschine in großer Höhe ermöglicht es einerseits, die große Zeitverzögerung in der Korrektursteuerung zu vermeiden und erlaubt es andererseits,
die Menge an CO im Abgas herabzusetzen. Dieses Ausführungsbeispiel ist daher besonders zweckmäßig.
Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird ein Übergangsbetriebszustand, bei dem die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht, über das EIN-AUS-Schaltsignal vom Leerlaufschalter wahrgenommen. Die Übergangsbetriebsverhältnisse können jedoch auch von einer oder mehreren verschiedenen Sensoreinrichtungen, wie beispielsweise dem Leerlaufschalter, einem Drosselöffnungsschalter, einem Unterdruckschalter, einem Schalter für eine große Höhe, der die Arbeit der Maschine in großer Höhe wahrnimmt, oder ähnlichem wahrgenommen werden.
Wie es oben im einzelnen beschrieben wurde, wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Steuerkonstante des Korrekturwertes des Luft-Kraftstoffverhältnisses auf einen großen Wert nur für ein vorbestimmtes Zeitintervall im übergangsbetriebszustand gesetzt, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetrieb übergeht. Die Zeitverzögerung der herkömmlichen Steuerkorrektur wird somit vermieden und es wird möglich, eine unnötige Anreicherung des Luft-Kraftstoffverhältnisses zu vermeiden. Die Menge an Schadstoffen, wie beispielsweise CO oder ähnlichem,im Abgas kann gleichfalls verringert werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist als Gegenmaßnahme gegen die Beschränkung der Schadstofffreiheit des Abgases vorteilhaft. Die oben erwähnte Korrektursteuerung für das Luft-Kraftstoffverhältnis kann darüber hinaus leicht dadurch realisiert werden, daß lediglich das Steuerprogramm des Mikrocomputers der herkömmlichen elektronischen auf dem Mikrocomputer basierenden Steuereinheit geändert wird, so daß die Kosten verringert werden können.
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Betrieb der Maschine in großer Höhe kann weiterhin die große
Zeitverzögerung der herkömmlichen Korrektursteuerung vermieden werden und kann die Menge an CO im Abgas herabgesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet daher praktische Vorteile.
Leerseite

Claims (9)

  1. JWS-18
    3/40/my
    SUZUKI JIDOSHA KOGYO K.K.
    Regelvorrichtung für das Luft-Kraftstoffverhältnis für eine Brennkraftmaschine
    PATENTANSPRÜCHE
    Vorrichtung zum Regeln des Luft-KraftstoffVerhältnisses für eine Brennkraftmaschine,
    gekennzeichnet durch
    eine erste Sensoreinrichtung zum Aufnehmen der Konzentration eines Bestandteils des Abgases, eine zweite Sensoreinrichtung zum Aufnehmen eines übergangsbetriebszustandes, bei dem die Maschine den Leerlaufbetrieb verläßt, eine elektronische Steuereinheit mit einer Signalverarbeitungseinrichtung, an der die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Sensoreinrichtung liegen, die diese Ausgangssignale verarbeitet und ein Steuersignal erzeugt, wobei für dieses Steuersignal ein gewünschter oberer Grenzwert festgelegt ist, ein elektronisch gesteuerter Vergaser und ein Steuerventil für den Vergaser, das das Luft-Kraftstoffverhältnis der Maschine auf das Steuersignal von der elektronischen Steuereinheit ansprechend steuert, wobei in dem Fall, in dem das Steuer-
    signal den oberen Grenzwert während des übergangsbetriebszustandes überschritten hat, die Signalverarbeitungseinrichtung in der elektronischen Steuereinheit das Steuersignal dem Steuerventil über eine Treiberschaltung so ausgibt, daß das reiche Luft-Kraftstoffverhältnis sofort in ein geeignetes armes Luft-Kraftstoffverhältnis geändert wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die elektronische Steuereinheit mit einer Steuereinrichtung versehen ist, die vorläufig einen Steuerkonstantenwert unter Verwendung des festgelegten oberen Grenzwertes des Steuersignals als Bezugswert an der vorderen Stufe speichert, wenn die Maschine auf den Teilbetrieb übergeht, und die eine sofortige Änderung des Luft-Kraftstoffverhältnisses nur durch den gespeicherten Steuerkonstantenwert zuläßt, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetriebszustand bei einer Arbeit der Maschine an der hinteren Stufe übergeht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die erste Sensoreinrichtung ein Op-Sensor ist, der die Sauerstoffkonzentration im Abgas aufnimmt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zweite Sensoreinrichtung ein Leerlaufschalter ist, der ein Ausgangssignal erzeugt, das die Übergangsbetriebsverhältnisse der Maschine angibt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signal Verarbeitungseinrichtung in der elektronischen
    Steuereinrichtung einen Mikrocomputer einschließt.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die zweite Sensoreinrichtung die Übergangsbetriebsverhältnisse der Maschine wahrnimmt, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetriebszustand übergeht.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signal Verarbeitungseinrichtung dem Steuerventil einen Korrekturwert für das Luft-Kraftstoffverhältnis nach Maßgabe der Arbeitsverhältnisse der Maschine liefert.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Signal Verarbeitungseinrichtung eine Steuerkonstante des Korrekturwertes für das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen großen Wert nur für ein bestimmtes Zeitintervall bei Übergangsbetriebsverhältnissen der Maschine setzt, wenn die Maschine vom Leerlauf auf den Teilbetriebszustand übergeht, um dadurch das Luft-Kraftstoffverhältnis auf einen geeigneten Wert zu korrigieren und mit Rückführung zu regeln.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die elektronische Steuereinheit einen Zeitgeber aufweist, wobei dann, wenn die Zeitspanne des Zeitgebers ein vorbestimmtes Zeitintervall überschreitet, die Steuereinheit das Steuerventil auf der Grundlage einer ersten Steuerkonstanten des Korrekturwertes für das Luft-Kraftstoffverhältnis betreibt,und dann, wenn die Zeitspanne des Zeitgebers kurzer als das oder gleich dem vorbestimmten Zeitintervall ist, die Steuereinheit das
    Steuerventil auf der Grundlage einer zweiten Steuerkonstanten für den Korrekturwert des Luft-Kraftstoffverhältnisses nur für das genannte bestimmte Zeitintervall betreibt, wobei die zweite Steuerkonstante größer als die erste Steuerkonstante ist.
DE19853542310 1984-11-30 1985-11-29 Regelvorrichtung fuer das luft-kraftstoffverhaeltnis fuer eine brennkraftmaschine Granted DE3542310A1 (de)

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