DE3033864A1

DE3033864A1 - Steuereinrichtung fuer das luft-kraftstoff-verhaeltnis einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3033864A1
Application number: DE19803033864
Authority: DE
Inventors: Masaaki Yokosuka Saito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1981-03-19
Also published as: US4347821A; JPS5643448U

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rückkopplungs~Steuereinrichtung zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Luft-Kraftstoff-Gemisches, das einer Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei die Steuereinrichtung einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor einer Gasfühlerbauart und eine elektrisch betätigte Ventileinrichtung zum Indern der Größe der Kraftstoffzuführung von einem Vergaser an die Brennkraftmaschine nach Maßgabe eines Steuersignals aufweist, das aufgrund des von dem Detektor erzeugten Rückkopplungssignals erzeugt wird.

Bei Brennkraftmaschinen und insbesondere bei solchen für Kraftfahrzeuge ist es üblich geworden, eine Rückkopplungssteuerung für das Verhältnis des Luft-Kraftstoff-Gemisches durch Benutzung eines Luft-Kraft stoff-Verhältnis-Detektors, wie eines in einer Abgasleitung eingebauten Sauerstofffühlers, der ein Rückkopplungssignal erzeugt, durchzuführen. Bei einer mit einem Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine ist es üblich, eine elektrisch betätigte, die Strömung steuernde Ventil einrichtung entweder in einem Kraftstoffdurchlaß oder einem luft zuführenden Hilfsdurchlaß, der mit einem Kraftstoffdurchlaß verbunden ist, vorzusehen, und die Betätigung dieser Ventil einrichtung durch ein Steuersignal zu steuern, das aufgrund des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses erzeugt wird, das von dem iiihler erfaßt wird.

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Als elektrisch, betätigte, die Strömung steuernde Ventileinriclitung wird vorzugsweise ein Elektromagnetventil des Schaltertyps hauptsächlich, wegen ihrer "besseren Ansprechempfindlichkeit, verglichen mit anderen in der Praxis möglichen Verfahren "benutzt, wie der Verwendung eines durch einen elektromagnetischen Linearantrieb oder einen Schrittmotor über eine Getriebekette betätigten Nadelventils, ifenn eine Steuereinrichtung für das Luft-Eraft stoff-Verhältnis, die ein Elektromagnetventil des Schaltertyps benutzt, so ausgelegt ist, daß sie zwei Strömungsdurchlässe steuert, um nicht nur die Größe der Kraft stoff zuführung durch einen Kraftstoffhauptauslaß in einem Vergaser, sondern auch die Größe der Kraft stoff zuführung durch einen Kraftstofflangsamauslaß des gleichen Vergasers zu steuern, muß unbedingt ein Elektromagnetventil für jeden Kraftstoffauslaß vorgesehen sein, so daß die Steuereinrichtung zwei Elektromagnetventile haben muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer mit einem Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine zu schaffen, die so ausgelegt ist, daß sie sehr fein die Größe der Kraftstoffzuführung zu der Brennkraftmaschine aufgrund eines Rückkopplungssignals, das von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor erzeugt wird, prinzipiell in gleicher Weise steuert, wie eine herkömmliche Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, jedoch eine neue elektrisch betätigte, die Strömung steuernde Ventileinrichtung benutzt, die die gleichzeitige Steuerung von zwei Strömungsdurchlässen ermöglicht, ohne daß die Anzahl der Ventile erhöht werden muß.

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Diese Aufgabe ist bei einer Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer mit eiaem Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine, mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor, der ein ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches angebendes elektrisches Rückkopplungssignal erzeugt, einer elektrisch betätigten, die Strömung steuernden Ventil einrichtung zum sehr feinen Ändern der Größe der Kraftstoffzuführung vom Vergaser zur Brennkraftmaschine und einer Steuerschaltung, die ein Steuersignal für die Ventil einrichtung derart erzeugt, daß eine Abweichung des vom Rückkopplungssignal angegebenen tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vom voreingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu Null gemacht wird, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ventileinrichtung ein Drehventil ist, das von einem Schrittmotor betätigt ist, der nach Maßgabe des Steuersignals gespeist wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein Grundbauteil des Dr eh vent ils von einem äußeren Hohlzylinder gebildet, der mehrere, in ümfangsrichtung angeordnete radiale Öffnungen mit in Ümfangsrichtung gleichen Abständen zwischen ihnen aufweist und in einem Ventilgehäuse festgehalten ist, sowie aus einem inneren Hohlzylinder, der mit der gleichen Anzahl von in Ümfangsrichtung angeordneten radialen Öffnungen mit in Ümfangsrichtung gleichen Abständen zwischen ihnen versehen und drehbar in den Außenzylinder derart eingepaßt ist, daß das Drehventil entweder einen geöffneten Zustand, bei dem die jeweiligen Öffnungen des InnenzylInders und des Außenzylinders miteinander fluchten, oder einen geschlossenen Zustand ein-

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nimmt, bei dem die öffnungen des Innenzylinders gegenüber den öffnungen des Außenzylinders vollständig versetzt sind, wenn der Innenzylinder schrittweise durch den Schrittmotor gedreht wird. Die Dauer der jeweiligen Schritte der Drehung des Schrittmotors und damit die Zeitdauern des Öffnungszustandes und des geschlossenen Zustandes des Drehventils werden änderbar durch das Steuersignal gesteuert, das ein in seiner Phase oder Dauer moduliertes Impulssignal ist.

Da die Außen- und Innenzylinder mit mehreren radialen Öffnungen ausgebildet sein können, kann das Drehventil mit zwei Strömungsauslässen versehen sein, so daß gleichzeitig zwei Strömungsdurchlässe mit Hilfe eines einzigen Drehventils und eines einzigen Schrittmotors gesteuert werden können.

In vorteilhafter Weise kann die Erfindung bei einer Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis benutzt werden, die einen ersten, luft zuführenden Hilfsdurchlaß, der mit einem Kraftstoffhauptauslaß in einem Vergaser verbunden ist, und einen zweiten, luftzuführenden Hilfsdurchlaß aufweist, der mit einem Kraftstofflangsamauslaß in dem gleichen Vergaser verbunden ist, sowie ein einziges Drehventil hat, das beiden HiI fs durchlas sen zugeordnet ist und von einem einzigen Schrittmotor betätigt wird.

Außer der Möglichkeit der Steuerung von zwei Strömungsdurchlässen mit einem einzigen Drehventil, hat die erfindungsgemäße Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis den Vorteil, daß die Steuerung mit hoher Genauigkeit und guter Ansprechempfindlichkeit durchgeführt werden kann, und

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daß das Drehventil keine merkbaren Änderungen in seinen Arbeitskennlinien, wie der Ansprechempfindlichkeit, Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der Drehung, selbst dann zeigt, wenn es während einer langen Zeitdauer benutzt wird.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung hat also eine Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer mit einem Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine, die einen Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor eines Gasfühlertyps aufweist, der ein Rückkopplungssignal für eine Steuerschaltung erzeugt, ein Drehventil, das von einem Schrittmotor nach Maßgabe eines Steuerimpulssignals betätigt wird, das von der Steuerschaltung erzeugt wird, um die Kraftstoffzuführungsgröße derart zu regeln, daß eine Abweichung des erfaßten tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem voreingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis gleich Null wird. Die Steuereinrichtung kann zwei luftzuführende Hilfsdurchläsee, die jeweils mit einem Kraftstoffhauptdurchlaß und einem Kraftstofflangsamdurchlaß in dem Vergaser verbunden sind, haben, wobei in diesem Fall das einzige Drehventil so ausgelegt und angeordnet ist, daß es gleichzeitig die Zuführung von Luft in beide Hilfsdurchlässe steuert.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:

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Fig. 1 schematisch eine Kraftstoffzuführungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, die mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis ausgerüstet ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer bei der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung benutzten Drehventileinheit,

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2,

Fig. 4- die Anordnung von zwei elektromagnetischen Strömungs steuerventil en bei einer herkömmlichen Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die analog der ±a Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung ist,

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Steuerschaltung zum Speisen eines Schrittmotors, der das Drehventil bei der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung betätigt, und

Fig. 6(A) Signaldiagramme von elektrischen Signalen, ^{1S 0}^ ' die in der in Fig. 5 gezeigten Steuereinrichtung erzeugt oder verarbeitet werden.

Fig. Λ zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Brennkraftmaschine 10, die mit einem herkömmlichen Vergaser 12 ausgerüstet ist, bei einem Kraftfahrzeug. Eine mit einem Drosselventil 16 versehene Ansaugleitung 14 und eine Abgasleitung 18 sind bei der Brennkraftmaschine 10 in üblicher ¥eise vorgesehen.

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Bei dem Vergaser 12 erstreckt sich eine Kraftstoffhauptauslaßleitung 20 so, daß sie an. einer Hauptdüse 22 endet, die in die Ansaugleitung 14 an einem sekundären Venturiabschnitt 17 mündet, der stromauf eines Hauptventuriabschnitts 19 vorgesehen ist. Eine Lufthauptöffnung 26 ist an dem Kraftstoffhauptdurchlaß 20 in der üblichen Weise an einem Teil zwischen einer Meßdüse 21 und der Hauptdüse 22 vorgesehen. Außerdem ist eine Kraftstofflangsamauslaßleitung 28 vorgesehen, die an einer Langsamöffnung 30 endet, die in die Ansaugleitung 14- an einem Teil nahe des Drosselventils 16 mündet, und eine Luftlangsamöffnung 32 ist für diese Kraftstoffleitung 28 in der üblichen ¥eise an einem Teil zwischen einer Meßdüse 29 und der Langsamöffnung 30 vorgesehen.

Zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines der Brennkraftmaschine 10 über die Ansaugleitung 14 durch sehr feines Ändern der von dem Vergaser 12 abgegebenen Kraftstoffmenge zugeführten Luft-Kraftstoff-G-emisches ist ein luftzuführender Hilfsdurchlaß 34- an der Kraftstoffhauptleitung 20 an einem Teil nahe der Lufthauptöffnung 26 vorgesehen, und ein weiterer, luftzuführender Hilfsdurchlaß 36 zum gleichen Zweck ist mit der Kraftstofflangsamlextung 28 an einem Teil nahe der Luftöffnung 32 verbunden. Ein Drehventil 38, das von einem magnetischen Schrittmotor 4-0, der auch manchmal als Impulsmotor bezeichnet wird, betätigt wird, ist diesen zwei luft zufuhr enden Hilfsdurchlässen 34· und 36 zugeordnet, um die Luftzufuhr in diese Durchlässe 34, 36 über ein Luftfilter 40 zu steuern.

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Um das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 10 ausgesetzten Gemisches durch Erfassung der Konzentration eines "besonderen Bestandteils der Abgase erfassen zu können, ist ein Abgasfühler 4-8 in der Abgasleitung 18 angeordnet, um ein elektrisches Signal S- zu erzeugen, das die erfaßte Gaskonzentration oder das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis angibt und an eine elektronische Steuereinheit 50 gegeben wird, die ein Steuersignal S_ß in Form eines Impulssignals aufgrund der Sichtung und Größe einer Abweichung des tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von einem voreingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit Hilfe des Bückkopplungssignals S^ erzeugt. Ein typisches Beispiel für den Abgasfühler 4-8 ist ein Sauerstoffühler der Sauerstoffkonzentrationszellenbauart mit einer Schicht eines Sauerstoffionen leitenden festen Elektrolyten, wie Zirkondioxid, das mit Kalziumdioxid oder Yttriumdioxid stabilisiert ist, und mit auf seinen zwei gegenüberliegenden Seiten aufgebrachten Elektrodenschichten. Anstelle des Abgasfühlers 48 kann auch eine hier nicht gezeigte Erfassungseinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis benutzt werden, das in der Ansaugleitung 14· angeordnet ist. Nach Maßgabe eines jeden Impulses des Steuersignals S_c führt der Schrittmotor 4Ό einen Schritt einer bestimmten Winkelbewegung, z.B. 50° pro Schritt, aus, und das Drehventil 58 nimmt entweder einen offenen Zustand, bei dem Luft in die Hilfsdurchlässe 54-, 56 eingeführt wird, oder einen geschlossenen Zustand an, bei dem die Luftzufuhr in diese Durchlässe 54-, 56 unterbrochen wird, wenn der Schrittmotor 4-0 sich schrittweise dreht. Die Steuereinheit 50 ist so ausgelegt, daß sie das Verhältnis der Dauer des offenen Zustandes des Drehventils

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58 zu der Dauer des geschlossenen Zustandes in Abhängigkeit von der Sichtung der Abweichung des erfaßten tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem voreingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis ändert. Das heißt, wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis niedriger als das voreingestellte Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist, wird das erwähnte Verhältnis vergrößert, um damit größere Mengen an Luft in die Hilfsdurchlässe 34-, 56 einzuleiten, wodurch damit die Größe des in die Ansaugleitung 14- eingeleiteten Kraftstoffs vermindert wird. Wenn das tatsächliche Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als das voreingestellte Verhältnis ist, wird das erwähnte Verhältnis vermindert, um damit die Größe des der Ansaugleitung 14 zugeführten Kraftstoffes zu vergrößern. Das bedeutet, daß das Steuersignal S₀ durch Verwendung einer Impulsdauermodulationstechnik oder einer Impulsphasenmodulationstechnik erzeugt wird.

Wahlweise ist der luft zuführende Hilfsdurchlaß 34- mit einer öffnung 44- veränderbaren Querschnitts und einem durch Unterdrück betätigten Ventilmechanismus 4-6 ausgestattet, der über eine Unterdruck übertragende Leitung 4-5 mit dem Hauptventuriteil 19 der Ansaugleitung 14· derart verbunden ist, daß die Menge der in den Kraftstoff über den Hilfsdurchlaß 34· zugeführten Luft vermindert wird, wenn die Größe des Unterdrucks an dem Venturiteil größer wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine bevorzugte Ausbildung des Drehventils 38» das mit dem Schrittmotor 4Ό und dem Luftfilter 4-2 zusammengebaut ist, um eine einstückige Ventileinheit zu bilden.

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Prinzipiell wird das Drehventil 38 aus einem Ventilgehäuse 52, das mit einem geeignet geformten Hohlraum versehen ist, einem äußeren Hohl zylinder 54-, der fest in den Hohlraum des Gehäuses 52 eingepaßt ist, einem inneren Hohlzylinder 60, der konzentrisch und drehbar in den Außenzylinder 54-eingepaßt ist, einem weiteren Gehäuse 58) das an dem Gehäuse 52 montiert ist, um den Außenzylinder 54- zu befestigen, und Lagern 62, 64- gebildet, die jeweils von den Gehäusen 52 und 58 festgehalten sind, um den Innenzylinder

60 drehbar zu lagern. Der Außenzylinder 54- ist z.B. an seinem einen Ende mit einem Plansch versehen und an den Gehäusen 52 und 58 mit Hilfe von Positionierungsstiften 56 festgelegt. Der Schrittmotor 40 ist an dem Ventilgehäuse 52 mit Hilfe von Schrauben befestigt, und eine Antriebswelle 40a des Schrittmotors 40 ist in einen axial vorspringenden Teil des Innenzylinders 60 eingepaßt urd an diesem befestigt. Das Gehäuse 58 ist mit einer Lufteinlaßöffnung 59 versehen, die mit der Umgebung über das Luftfilter 4-2 verbunden ist und axial mit dem zylindrischen Hohlraum des Innenzylinders 60 fluchtet.

Der Außenzylinder 54- ist mit mehreren radialen Öffnungen 55 mit in Umfangsrichtung gleichen Abständen zwischen ihnen und der Innenzylinder 60 ist mit der gleichen Anzahl von radialen Öffnungen 61 mit in Umfangsrichtung gleichen Abständen zwischen ihnen versehen, so daß diese öffnungen

61 abwechselnd in eine erste Lage gebracht werden können, in der die Öffnungen 61 jeweils mit den Öffnungen 55 des Außenzylinders 54- fluchten, und in eine zweite Stellung gebracht werden können, in der die öffnungen 61 gegenüber den öffnungen 55 des Außenzylinders 54- alle versetzt sind,

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wenn der Innenzylinder 5^· schrittweise von dem Schrittmotor 40 gedreht wird. Das heißt, die Anzahl der öffnungen. 55 und 61 wird in Abhängigkeit von der Anzahl der Schritte bestimmt, die eine vollständige Umdrehung des Schrittmotors 40 bilden. Beim gezeigten Beispiel macht der Schrittmotor 40 eine vollständige Umdrehung in 12 Schritten, das heißt eine Drehung um 30° pro Schritt, so daß die Außen- und Innenzylinder 54 und 60 mit sechs radialen Öffnungen 55 und 61 jeweils versehen sind. Natürlich befindet sich dieses Drehventil 38 nur dann im offenen Zustand, wenn die öffnungen 61 des Innenzylinders 60 mit den Öffnungen 55 des Außenzylinders 54 fluchten.

Der Hohlraum in dem Gehäuse 52 ist derart geformt, daß ein Kingraum 53 um den Außenumfang des Außenzylinders ^A- in einem kleinen Bereich gebildet wird, der die öffnungen 55 enthält, und die Wand des Außenzylinders 54 hat zwei radiale Vor Sprünge 54a, die den Eingraum 53 in. zwei halbzylindrische Teile 53A und 53B unterteilen. Diese Räume 53A und 53B sind mit der Lufteinlaßleitung 59 über die Öffnungen 55 und 61 verbunden, wenn sich das Drehventil 38 in seinem offenen Zustand befindet. In dem Gehäuse 52 erstrecken sich zwei Luftdurchlässe 65A und 65B jeweils von den zwei halbzylindrischen Eäumen 53A und 53B nach außen, und zwei rohrförmige Verbinder 68A und 68B, die jeweils mit einer Öffnung 6°/A, 6°/B ausgebildet sind, sind fest in das Gehäuse 52 eingesetzt, um den Luftdurchlaß 65A mit dem luftzuführenden Hilfsdurchlaß 34 in Fig. 1 und den Luftdurchlaß 65B mit dem anderen, luft zuführenden Hilfsdurchlaß 36 zu verbinden.

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Das Luftfilter 4-2 ist im wesentlichen aus einem Filtergehäuse 74-, das an dem Gehäuse 58 "befestigt ist, und einem von dem Filtergehäuse eingeschlossenen Filterelement 72 gebildet, wobei luftzuführende öffnungen 75 in dem Filtergehäuse 4- vorgesehen sind. Der Lufteinlaßdurchlaß 59, der in dem Gehäuse 58 ausgebildet ist, mündet in einen Raum an der sauberen Seite des Filterelements 72.

Vorzugsweise ist ein Lüftungsdurchlaß 76 in. den Gehäusen 58 und 52 derart vorgesehen, daß er sich von dem Lufteinlaßdurchlaß 59 ^au.s erstreckt und in zwei Entlüftungsdurchlässe 76A und 76B verzweigt, die sich jeweils zu den zwei Luftdurchlassen 65A und 65B hin erstrecken, ohne durch die Öffnungen 55» 61 der Außen- und Innenzylinder 54- "und 60 hindurchzugehen, und Einstellschrauben 78A und 78B sind in dem Gehäuse 52 so eingesetzt, daß eine Feineinstellung der wirksamen Durchlaßquerschnitte der Entlüftungsdurchlässe 76A und 76B jeweils möglich ist. Dieses Entlüftungssystem ermöglicht es, Leckverluste von Luft durch einen sehr engen Spalt zwischen dem Außen- und Innenzylinder 54- und 60 auf einem praktisch konstanten Wert zu halten, so daß eine ausreichende Genauigkeit in den Strömungsgrößen des Kraftstoffes in den Kraftstoffhaupt- und Kraftstofflangsamauslaßleitungen 20 und 28 selbst dann aufrecht erhalten werden kann, wenn die Außen- und Innenzylinder 54- und 60 mit einer nur geringen Genauigkeit hergestellt werden, was im Hinblick auf die Verminderung der Herstellungskosten gewünscht wird.

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Ein prinzipiell in der zuvor "beschriebenen Weise ausgebildetes Drehventil kann nicht nur für die Steuerung der Zufuhr von Hilfsluft, sondern auch für eine unmittelbare Steuerung der Strömungsgröße des Kraftstoffes in einer Kraftstoffauslaßleitung in einem Vergaser benutzt werden.

¥ie zuvor erwähnt wurde, gibt es eine herkömmliche Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die analog der in Pig. 1 gezeigten Steuereinrichtung ist, mit der Ausnahme der Verwendung des Drehventils 38 zur Steuerung der Zufuhr von Hilfsluft. Fig. 4 zeigt das Verfahren zum Steuern der Zufuhr von Luft in die luft zuführenden Hilfsdurchlässe 34 und 36 bei einer solchen herkömmlichen Steuereinrichtung. In diesem Pail ist ein Elektromagnetventil 82 des Schaltertyps dem luft zuführenden Hilf sdurchlaß 34 zugeordnet, der mit dem Kraft stoffhauptdurchlaß verbunden ist, und ein weiteres Elektromagnetventil 84 des gleichen Typs ist dem luftzuführenden Hilfsdurchlaß 36 zugeordnet, der mit der Kraftstofflangsamauslaßleitung verbunden ist. Bei 86 ist ein beiden luft zuführenden Durchlässen 34- und 36 gemeinsam zu-, geordnetes Luftfilter gezeigt. Eine der in Pig. 1 gezeigten Steuereinheit 50 entsprechende elektronische Steuereinheit 5Oi. erhält das Ausgangssignal S„ des Abgasfühlers und erzeugt ein Steuersignal S' in Porm-eines Impulssignals für die jeweiligen Elektromagnetventile 82 und 84, um das Verhältnis der Öffnungs- und Schließdauern der Elektromagnetventile 82, 84 aufgrund der Richtung und Größe der Abweichung des erfaßten tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem voreingestellten Verhältnis zu steuern.

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Zur Erfindung zurückkehrend wird ein Beispiel eines Verfahrens zum Steuern der Arbeitsweise des Schrittmotors 40 bei der in Fig. 1 gezeigten Steuereinrichtung anhand des Blockschaltbildes der Fig. 5 "und der Signaldiagramme der Pig. 6(A) bis 6(F) erläutert.

In diesem EaIl dient die Luft-Kraft sto ff-Verhältnissteuerung dazu, ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis beizubehalten, und der Abgasfühler 48 ist ein Sauerstofffühler der zuvor erwähnten Sauerstoffkonzentrationszellenbauart. Im Abgas erzeugt dieser Sauerstoffühler eine Ausgangsspannung, die einen hohen Pegel beibehält, wenn die Brennkraftmaschine 10 mit einem fetten Gemisch versorgt wird, und einen unterscheidbaren nxedrxgen Pegel annimmt, wenn die Brennkraftmaschine mit einem mageren Gemisch versorgt wird. Fig. 6(A) zeigt die Signalform des Ausgangssignals dieses Sauerstoffühlers. Die Steuereinheit 50 hat eine Signalformerschaltung 90, um die Ausgangsspannung des Sauerstoffühlers 48 in ein in Fig. 6(B) gezeigtes Rechtecksignal zu formen. Das Ausgangssignal dieser Signalformerschaltung 90 wird an eine P-I-Signalgeneratorschaltung 92 gegeben, die einen Proportionalverstärker, einen Integrationsverstärker und einen Addierer aufweist, um ein Proportional-Integral-(P-I)-Steuersignal, wie es in Fig. 6(C) gezeigt ist, aufgrund der Zeitdauern der hohen und nxedrxgen Pegel des Aus gangs signals des Sauerstoffühlers 48 zu erzeugen. Gleichzeitig erzeugt eine Generatorschaltung 94 für ein Dreieckssignal in der Steuereinheit 50 laufend ein Dreieckssignal einer konstanten Frequenz, wie es ebenfalls in Fig. 6(C) gezeigt ist. Die Ausgangssignale dieser beiden Schaltungen 92 und 94 werden beide einer Impulssignal-

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generatorschaltting 96 zugeführt, die ein in der Impulsdauer moduliertes Impulssignal erzeugt, wie es in Pig. 6(D) gezeigt ist, indem das Dreieckssignal und das P-I-Steuersignal benutzt wird, die in Pig. 6(G) gezeigt sind. Bei der herkömmlichen Steuereinrichtung, die in Verbindung mit Fig. 4 erwähnt wurde, dient das Impulssignal der Pig. 6(D) als das Steuersignal S' . Die Steuereinheit hat eine weitere Impulsgeneratorschaltung 98, die das in der Impulsdauer modulierte Impulssignal aus Fig. 6(D) in ein in der Phase moduliertes Impulssignal umformt, wie es in Fig. 6(E) gezeigt ist. Das Steuersignal S in Fig. bezieht sich auf dieses Impulssignal, jedoch wird tatsächlich dieses Impulssignal an eine Treiberschaltung für den Schrittmotor gegeben, die in der Steuereinheit enthalten sein kann oder andererseits in dem Schrittmotor 40 als eine getrennte Schaltung vorgesehen sein kann.

Der Schrittmotor 4-0, der pro Schritt in der zuvor angegebenen Vfelse eine Winkel drehung von 30° vornimmt, wird als ein Drei-Phasen-Motor angenommen und durch einen aufeinanderfolgenden Erregungsvorgang gespeist, bei dem Micklungen von einer Phase und von zwei Phasen abwechselnd in Abhängigkeit von einem jeden Impuls des Impulssignals der Fig. 6(E) erregt werden. Die Art der wahlweisen und aufeinanderfolgenden Erregung der Wicklungen der ersten, zweiten und dritten Phasen ist in der folgenden Tabelle angegeben sowie in Fig. 6(F) gezeigt.

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	1te Phase	2 te Phase	3 te Phase	Drehventil
lter Schritt	ein	ein	aus	auf
2ter Schritt	aus	ein	aus	zu
3ter Schritt	aus	ein	ein	auf
4-ter Schritt	aus	aus	ein	zu
5ter Schritt	ein	aus	ein	auf
6ter Schritt	ein	aus	aus	zu
7ter Schritt	ein	ein	aus	auf
(«lter Schritt")

Nach Maßgabe der schrittweisen Drehung des Schrittmotors 4-0 wird der Imienzylinder 60 des Dreh vent ils 38 schrittweise mit einer Winfceldrehung um 30° pro Schritt gedreht» und er niüsmt abwechselnd den offenen und geschlossenen Zustand ein. Die Dauern der jeweiligen Schritte sind unterschiedlich und werden von den änderbaren Impulsintervallen des Impulssignals der Fig. 6(E) bestimmt. Die Zufuhr von Luft in die Hilfsdurchlässe 34 und 36 kann daher in einer Ein-Aus-Weise mit gesteuerten Änderungen des Verhältnisses der Zeitdauern für den offenen und geschlossenen Zustand gesteuert werden.

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Wenn der Schrittmotor 40 mit der zuvor beschriebenen aufeinanderfolgenden Erregung angetrieben wird, kann der offene oder geschlossene Zustand des Drehventils 38 in einfacher ¥eise bestimmt werden, da angenommen werden kann, daß das Drehventil 38 sich in seinem offenen Zustand befindet, wenn die Wicklungen der zwei Phasen gleichzeitig erregt sind. Andererseits ist es möglich, den Zustand des Drehventils 38 unter Benutzung eines bestimmten Umdrehungsfühlers zu erfassen, der dem Innenzylinder 60 zugeordnet ist.

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Claims

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

CHPL-WG.

H. KINKELDEY

DR-INQ

W. STOCKMAIR

DR-INGL-AeElCALTCCH)

K. SCHUMANN

« DRRERlMAT-DlPL-PHYa

P. H. JAKOB

G.BEZOLD

DR RERNAT- OPL-CHEM

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

8· September 1980 P 15 44-9 -

HISSAlT MOTOR CO. , LTD.

2, Takara-cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
einer Brennkraftmaschine

Pat ent ansprüche

Steuereinrichtung für aas Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer mit einem Vergaser ausgerüsteten. Brennkraftmaschine, mit einem Luft-Kraft stoff-Verhältnis-Detektor, der ein ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches angehendes elektrisches Sückkopplungssignal erzeugt, einer elektrisch betätigten, die Strömung steuernden Ventileinrichtung zum sehr feinen Ändern der Größe der Kraftstoff-Zuführung vom Vergaser zur Brennkraftmaschine und einer

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TELEFON (Ο8Θ) 22 28 β2 ' TELEX OS-293BO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

Steuerschaltung, die ein Steuersignal für die Ventileinrichtung derart erzeugt, daß eine Abweichung des vom Rückkopp lungs signal angegebenen tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vom voreingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu Hull gemacht wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventil einrichtung ein Drehventil (58) ist, das von einem Schrittmotor (4-0) "betätigt ist, der nach Maßgabe des Steuersignals gespeist wird.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Vergaser (12) eine Kraftstoffhauptauslaßleitung (20) und eine Kraftstofflangsamauslaßleitung (28) aufweist und daß das Drehventil (58) so angeordnet ist, daß es sowohl die Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstoffhauptauslaßleitung als auch die Kraftstoffzufuhr durch die Kraftstofflangsamauslaßleitung steuert.
3. Steuereinrichtung für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer mit einem Vergaser ausgerüsteten Brennkraftmaschine, der eine mit einer Luft öffnung versehene Kraftstoffhauptauslaßleitung und eine mit einer Luftöffnung versehene Kraftstoff langsamauslaßleitung hat, mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Detektor, der ein ein tatsächliches Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisches angebendes elektrisches Bückkopplungssignal erzeugt, mit einem mit der Kraftstoffhauptauslaßleitung verbundenen, luft zuführenden ersten Hilfsdurchlaß, mit einem mit der Kraft stoff langsamauslaßleitung verbundenen, luft zufuhr enden zweiten Hilfsdurchlaß, mit einer elektrisch betätigten, die Strömung steuernden Ventileinrichtung zum Steuern der Zuführung von Luft in die

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ersten und zweiten Hilf sdurchlässe und mit einer Steuerschaltung, die ein Steuersignal für die Ventileinrichtung derart erzeugt, daß eine Abweichung des von dem Eückkopplungssignal angegebenen tatsächlichen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses von dem voreingestellten Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu Null gemacht wird, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventil einrichtung ein einziges Drehventil (38) ist, das derart angeordnet ist, daß es gleichzeitig die Zuführung von Luft in beide erste und zxireite Hilf sdurchlässe (34-, 36) steuert, und von einem einzigen Schrittmotor (40) betätigt ist, der nach Maßgabe des Steuersignals gespeist wird.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Drehventil (38) einen hohlen Außenzylinder (54), cLer in- einem Ventilgehäuse (52) festgehalten ist und mit mehreren in Umf angsrxchtung angeordneten radialen Öffnungen (55) mit in Umf angsrxchtung gleichen Zwischenräumen zwischen ihnen versehen ist, und einen hohlen Innenzylinder (60) aufweist, der mit der gleichen Anzahl von in Umfangsrichtung angeordneten radialen Öffnungen (61) xvie die Öffnungen des Außenzylinders mit in Umfangsrichtung gleichen Abständen zwischen ihnen versehen ist und drehbar in den Außenzylinder derart eingepaßt ist, daß der Innenzylinder von dem Schrittmotor (40) schrittweise drehbar ist, um abwechselnd eine erste Stellung, bei der die Jeweiligen radialen Öffnungen des Innenzylinders mit den jeweiligen radialen Öffnungen des Außenzylinders fluchten, und eine zweite Stellung einzunehmen, bei der die radialen Öffnungen des Innenzylinders alle und voll- ständig gegenüber den radialen Öffnungen des Außenzylinders

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versetzt sind, und daß das Drehventil so angeordnet ist, daß ein zu steuerndes Strömungsmittel in einen Raum innerhalb des Innenzylinders von einem offenen Ende des Innenzylinders her strömt und durch die radialen öffnungen der Trinen- und Außenzylinder nach außen strömt, wenn der Innenzylinder seine erste Stellung einnimmt.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilgehäuse (52) mit einem Ringraum (53) um die Außenmantelflache des Außenzylinders (54-) herum in einem begrenzten Bereich, der die radialen Öffnungen (55) enthält, ausgebildet ist, daß der Außenzylinder mit zwei radialen Vor sprängen (54-a> 54-b) in. dem begrenzten Bereich versehen ist, um den Ringraum in einen ersten halbzylindrischen Raum (53-A-), der mit einer Hälfte der radialen öffnungen des Außenzylinders verbunden ist, und einen zweiten halbzylindrischen Raum (53B) zu unterteilen, der mit der anderen Hälfte der radialen Öffnungen des Außenzylinders verbunden ist, und daß das Ventilgehäuse mit zwei Strömungsmittelauslässen (65A, 65B) versehen ist, die jeweils sich nach außen von den ersten und zweiten halb zylindrisch en Räumen her erstrecken.
6. Steuereinrichtung nach Anspruch 4- oder 5» dadurch gekennzeichnet , daß das Ventilgehäuse (52) mit einem Entlüftungsdurchlaß (76) versehen ist, der die schließbaren Strömungsmitteldurchlässe, die in dem Außen- und Innenzylinder (54-» 60) vorgesehen sind, überbrückt, und daß das Drehventil (38) außerdem mindestens eine einstellbare Verengungseinrichtung (78A, 78B) aufweist, die jeweils so angeordnet ist, daß sie den wirksamen Durchlaßquerschnitt des Entlüftungsdurchlasses ändern kann.

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