DE3642402A1 - Gemisch-verhaeltnisregelsystem fuer kfz-motoren - Google Patents

Gemisch-verhaeltnisregelsystem fuer kfz-motoren

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gemisch-Verhältnisregelsystem für Kraftfahrzeugmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Regelsystem, bei dem der Betriebszustand eines O2-Fühlers erkannt werden soll.
Ein O2-Fühler gibt so lange keine normale, verwendbare Ausgangs­ spannung ab, bis die Temperatur des Fühlerkörpers über einer be­ stimmten Aktivierungstemperatur liegt. Demzufolge kann die Ge­ mischregelung, welche ein Rückkopplungssignal vom O2-Fühler ver­ wendet, erst dann gestartet werden, wenn der O2-Fühler akti­ viert ist.
Die Aktivierung des O2-Fühlers kann durch die Tatsache entschieden werden, daß seine Ausgangsspannung einen vorbestimmten Bezugswert überschreitet. Aus der japani­ schen Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 58-8246 ist ein Regelsystem bekannt, bei dem die Summe aus Aus­ gangsspannung des O2-Fühlers und einer Standardspannung mit einer Bezugsspannung verglichen wird.
Hierbei besteht aber ein Problem bei der Detektion durch die Ausgangsspannung des O2-Fühlers. Wenn insbe­ sondere der Motor wieder gestartet wird in dem Zustand, in dem die Temperatur des O2-Fühlers sich in einem nie­ drigen Temperaturbereich bewegt, gibt der O2-Fühler eine hohe Fehlerspannung für eine bestimmte Zeitdauer ab, da er im inaktiven Zustand ist. Um eine derartige Fehlfunk­ tion zu vermeiden, wird die Bezugsspannung auf einen hohen Wert gesetzt. In diesem Fall vergeht jedoch eine lange Zeitperiode, bevor die (Rückkopplungs-)Regelung bei diesem unnormalen Aufwärmvorgang einsetzt.
Ausgehend vom obengenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelsystem der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß eine fehlerhafte Regelung des Gemisches vermieden wird.
Das erfindungsgemäße Gemisch-Regelsystem für eine Kfz- Maschine weist einen O2-Fühler auf, der eine Ausgangs­ spannung in Relation zur Sauerstoffkonzentration des Ab­ gases der Maschine abgibt. Es ist ein Rückkopplungsre­ gelsystem vorgesehen, das auf die Ausgangsspannung des O2-Fühlers hin das Luft-Brennstoffverhältnis des dem Mo­ tor zugeführten Gemisches regelt.
Erfindungsgemäß umfaßt das System Detektormittel zum De­ tektieren des Starts des Motors und zum Abgeben eines Motor-Startsignales, einen Zeitgeber, der auf das Motor- Startsignal hin über eine vorbestimmte Zeitdauer ein er­ stes Zeitgebersignal abgibt und der ein zweites Zeitge­ bersignal nach der vorbestimmten Zeitdauer abgibt, einen O2-Fühler-Aufwärmdetektor, der auf das erste Zeitgeber­ signal hin die Ausgangsspannung des O2-Fühlers mit einer hochpegeligen Bezugsspannung vergleicht und auf das zwei­ te Zeitgebersignal hin die Ausgangsspannung des O2-Füh­ lers mit einer niedrigpegeligen Bezugsspannung ver­ gleicht, deren Pegel unterhalb des Pegels der hochpege­ ligen Bezugsspannung liegt.
Der O2-Fühler-Aufwärmdetektor gibt ein Rückkopplungs- Startsignal ab, wenn die Ausgangsspannung des O2-Fühlers entweder die hochpegelige Bezugsspannung oder die nie­ drigpegelige Bezugsspannung übersteigt. Auf das Rück­ kopplungs-Startsignal hin wird das Rückkopplungssystem in Betrieb gesetzt.
Nachdem die Bezugsspannung zum Detektieren der Aktivie­ rung des O2-Fühlers für eine bestimmte Zeit nach dem Starten der Maschine auf einen hohen Wert gesetzt wird, kann die Detektion der Aktivierung ohne Fehler durchge­ führt werden. Die Rückkopplungsregelung über das Rück­ kopplungssignal aus dem O2-Fühler wird zum korrekten Zeitpunkt begonnen. Nachdem die Bezugsspannung auf einen niedrigen Pegel gesetzt wird, wenn die vorbestimmte Zeitdauer abgelaufen ist, beginnt die Rückkopplungsre­ gelung auch dann zu einem korrekten Zeitpunkt, also ohne Verzögerung, wenn die Maschine im kalten Zustand gestar­ tet wird.
Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den nachfolgenden Ausführungs­ beispielen der Erfindung, die anhand von Abbildungen näher beschrieben werden. Hierbei zeigt
Fig. 1 ein schematischs Blockdiagramm, das ein Re­ gelsystem gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 2 ein Flußdiagramm der Wirkungsweise des Systems, also eine Erklärung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Kraftfahrzeugmotor 1 ein Einlaßrohr 4, einen Drosselkörper 5 und einen Einlaß­ krümmer 6. Die Luft wird in den Motor über einen Luft­ filter 2, einen Luft-Strömungsmesser 3 und eine Drossel­ klappe 9 geführt. In einem Auspuffrohr 7 ist ein O2- Fühler 12 vor einem Katalysator 8 angebracht. Eine Kraftstoffeinspritzdüse 10 ist am Drosselkörper 5 ange­ bracht, während ein Kühlmitteltemperaturfühler 13 an einem Wasserschlauch angebracht ist, der zum Vorheizen der eingelassenen Luft vorgesehen ist, die durch den Einlaßkrümmer 6 strömt. Es ist ein Drehzahlfühler 11 vorgesehen, der ein zur Maschinendrehzahl proportiona­ les Ausgangssignal abgibt. Eine Zündspule 14 ist vorge­ sehen, die ein Motor-Startsignal beim Starten der Ma­ schine abgibt.
Die Ausgangssignale des Luftströmungsmessers 3, der Füh­ ler 11 bis 13 und der Zündspule 14 werden einer Regel­ einheit 15 zugeführt, die die Einspritzdüse 10 mit Ein­ spritzpulsen versorgt, deren Breite von den Signalen wie im folgenden beschrieben abhängen.
Die Ausgangssignale des Luft-Strömungsmessers 3 und des Drehzahlfühlers 11 werden einem Basiseinspritzpulsbrei­ tenrechner 16 zugeführt, der Basiseinspritzpulsbreiten­ signale TP abgibt. Der Kühlmitteltemperaturfühler 13 liefert sein Ausgangssignal an einen Korrekturkoeffi­ zientenrechner 17, der ein Korrekturkoeffizientensignal K für die Steuerung in der offenen Schleife abgibt. Das Ausgangssignal des O2-Fühlers 12 gelangt über einen O2- Fühler-Aufwärmdetektor 20 und einen Gemisch-Verhältnis­ detektor 21 zu einem Korrekturkoeffizientenrechner 22, der ein Korrekturkoeffizientensignal α für die Regelung in der geschlossenen Schleife abgibt.
Das Basiseinspritzpulsbreitensignal TP und das Korektur­ koeffizientensignal K und α werden einem Einspritzpuls­ breitenrechner 23 zugeführt, der Einspritzpulsbreiten­ signale Ti abgibt. Ein Treiber 24 gibt entsprechend dem Signal Ti Treibersignale zur Einspritzdüse 10.
Das Ausgangssignal der Zündspule 14 wird einem Motor- Startdetektor 18 zugeführt, der ein Motorenstartsignal dann abgibt, wenn der Motor gestartet wird. Das Motoren­ startsignal bewirkt, daß ein Zähler 19 eine in ihm ge­ speicherte Zahl herabzählt. Der Zeitgeber gibt ein Zeit­ gebersignal für eine vorbestimmte Zeit (z.B. 10 sec) ab. Auf das Zeitgebersignal hin gibt der Aufwärmdetektor 20 eine hochpegelige Bezugsspannung (z.B. 500 mV) für die bestimmte Zeitperiode nach Starten der Maschine ab. Der Aufwärmdetektor 20 vergleicht die Ausgangsspannung des O2-Fühlers mit der hochpegeligen Bezugsspannung. Wenn die Ausgangsspannung die Bezugsspannung überschreitet, gibt der Aufwärmdetektor ein Rückkopplungsstartsignal ab, das dem Gemisch-Verhältnisdetektor 21 zugeführt wird, so daß die Gemisch-Verhältnisregelung über das Rückkopplungssignal des O2-Fühlers beginnt. Wenn der Zähler 19 die gespeicherte Zahl herabgezählt hat (10 sec), so verschwindet das Zeitgebersignal, so daß der Aufwärmdetektor 20 eine niedrigpegelige Bezugsspannung (400 mV) abgibt, mit der die Ausgangsspannung des O2- Fühlers verglichen wird.
Im folgenden wird der Betrieb der hier gezeigten Vor­ richtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Fig. 2 näher erläutert. Im Schritt S 1 wird entschieden, ob der Motor gestartet ist. Nachdem der Motor nicht di­ rekt nach dem Schließen des Zündschalters startet, geht das Programm zum Schritt S 2 beim ersten Programmdurch­ lauf weiter. Im Schritt S 2 wird eine vorbestimmte Zahl entsprechend der vorzubestimmenden Zeit (10 sec) im Zeitgeber 19 gespeichert. Wenn das Programm das nächste Mal läuft, schreitet es nach dem Start des Motors zum Schritt S 3 fort, in welchem bestimmt wird, ob der Zeitgeber 19 gelöscht (die gespeicherte Zahl ist Null) ist. Wenn der Zeitgeber noch eine Zahl gespeichert hat, so wird diese Zahl kontinuierlich um Eins im Schritt S 4 vermindert. Im Schritt S 5 wird dann, wenn die gespeicher­ te Zahl noch nicht Null ist, zum Schritt S 6 weitergegan­ gen, in welchem die Bezugsspannung auf einen hohen Pe­ gel (500 mv) gesetzt wird. Wenn der Zeitgeber im Schritt S 3 oder S 5 gelöscht wird, so schreitet das Programm zum Schritt S 7 fort, in welchem eine niedrigpegelige Be­ zugsspannung (400 mV) gesetzt wird.
Auf diese Weise wird im System gemäß der vorliegenden Erfindung bzw. beim erfindungsgemäßen Verfahren die Be­ zugsspannung zum Detektieren der Aktivierung des O2- Fühlers auf einen hohen Wert für eine vorbestimmte Zeit nach dem Starten der Maschine gesetzt. Dementsprechend kann die Detektion der Aktivierung des O2-Fühlers ohne Fehler erfolgen und die Rückkopplung über das Rückkopp­ lungssignal des O2-Fühlers wird zu einem korrekten Zeit­ punkt gestartet. Nachdem weiterhin die Bezugsspannung auf einen niedrigen Wert verändert wird, wenn eine vor­ bestimmte Zeit nach dem Starten der Maschine vergangen ist, beginnt die Rückkopplungsbetriebsweise zum richtigen Zeitpunkt ohne Verzögerung auch bei Kaltstart.
Oben wurde die Erfindung anhand einer gegenständlichen Ausbildung beschrieben. Selbstverständlich wird auch das hieraus ersichtliche Verfahren als erfindungswesentlich beansprucht.

Claims (3)

1. Gemisch-Verhältnisregelsystem für Kfz-Motoren, wobei das System einen O2-Fühler (12) umfaßt, der eine Ausgangsspan­ nung proportional zur Sauerstoffkonzentration im Abgas der Maschine (1) abgibt, und wobei ein Regelsystem (15) vorgesehen ist, das auf die Ausgangsspannung des O2-Fühlers (12) hin das Gemisch-Verhältnis des dem Motor zugeführten Gemisches regelt, gekennzeichnet durch Detektormittel (18) zum Detektieren des Starts des Motors (1) und zum Abgeben eines Motor-Startsignales, einen Zeitgeber (19), der auf das Motor-Startsignal hin über eine vorbestimmte Zeitdauer hin ein erstes Zeitgebersignal abgibt und ein zweites Zeitgebersignal nach der vor­ bestimmten Zeitdauer abgibt, einen O2-Fühler-Aufwärmdetektor (20), der auf das erste Zeitgebersignal anspricht und die Ausgangsspan­ nung des O2-Fühlers (12) mit einer hochpegeligen Be­ zugsspannung vergleicht und der auf das zweite Zeit­ gebersignal hin die Ausgangsspannung des O2-Fühlers (12) mit einer niedrigpegeligen Bezugsspannung ver­ gleicht, die kleiner ist als die hochpegelige Bezugs­ spannung, und der ein Regel-Startsignal abgibt, wenn die Ausgangsspannung des O2-Fühlers entweder die hochpegelige Bezugsspannung oder die niedrigpegelige Bezugsspannung übersteigt, und durch Mittel, die auf das Regel-Startsignal hin das (Rück­ kopplungs-)Regelsystem in Betrieb setzen.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektormittel (20) auf ein Signal einer Zündspule (14) des Motors ansprechen, um das Motor- Startsignal abzugeben.
3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitgeber einen Zähler umfaßt, in dem eine gewünschte Zahl (ein gewünschter Betrag) gespei­ chert werden kann.
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