DE2407859A1 - Kraftstoffregelsystem - Google Patents

Description

NACHQEREIOH*

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COHAUSZ & FLORACK

PATE NTANWALT S BÜRO 2407859

4 DÜSSELDORF SCHUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE: Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK · Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirfsdi.-Ing. A. GERBER

The Lucas Electrical Company Limited

Well Street

GB-Birmingham . 18. Februar 1974

Kraftstoffregelsystem

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffregelsystem zur Verwendung in Kraftfahrzeugen, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches System in zweckmäßiger Form vorzusehen.

Sin Kraft stoff regelsystem gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangsimpulses, dessen Länge die dem Motor zuzuführende Kraftstoffmenge bestimmt, in Erwiderung auf mindestens eine Betriebsgröße des Motors, Mittel zur Überwachung der Auspuffemission des Motors, auf die Mittel zur Überwachung ansprechende Mittel zur Ableitung eines Signals als Wiedergabe der Art der Auspuffemission und Mittel zur Einstellung der Länge des elektrischen Ausgangsimpulses entsprechend dem abgeleiteten Signal.

Die Erfindung besteht ferner in einem Kraftstoffregelsystem, wie es vorstehend beschrieben worden ist und bei dem mindestens zwei unabhängige Mittel zur Einstellung der Länge des elektrischen Ausgangsimpulses entsprechend dem abgleiteten Signal vorgesehen sind, zusammen mit Mittel zur selektiven Betätigung deer einen und/oder der anderen der mindestens zwei unabhängigen Mittel.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Blockschaltbild gezeigt ist, das ein Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffregelsystems gemäß der Erfindung darstellt.

In der Zeichnung ist ein Regelsystem für einen Motor in der Form eines 28 057

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Kraftstoffregelsystems gezeigt, das eine Massendurchflußmeßvorrichtung

10 aufweist, die einen elektrischen Ausgang erzeugt, welcher direkt proportional zum Massendurchfluß von Luft in der Ansaugsanifflelleiining

11 eines Brennkraftinotors ist. Die Ma ssendurchflußmeß vorrichtung 10 weist einen Ionenerzeuger (nicht dargestellt) auf, der in der Ansaugsammelleitung 11 sitzt, ferner eine oder mehrere Elektroden (nicht dargestellt), die ebenfalls in der Ansaugsammmelleitung 11 gegenüber dem Ionenerzeuger sitzen, derart, daß der an der Elektrode oder an den Elektroden gemessene Strom den genannten Ausgang der Massendorchflußmeßvorrichtung ergibt. Der Ausgang der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 wird zur Steuerung der Ausgangsfrequenz eines spannungsgeregelten Oszillatoxs

12 verwendet. Der iiusgang des Oszillators 12 wird einem binären Aufzähl-Zähler 15 zugeleitet, der die Zahl der Impulse zählt, welche vom spannungsgeregelten Oszillator 12 während eines Arbeitsspiels des Brennkraftmotors erzeugt werden. Eine Rückstellung des Zählers 13 nach jedem vollständigen Motorarbeitsspiel wird durch einen ersten zusätzlichen Kontaktunterbrecher 14 erreicht, der im Zündverteiler sitzt und der von der Selbstvorlauf- oder Saugkraftvorlaufwirkung unbeeinflußt bleibt.

Wenn der Kontaktunterbrecher 14 in Funktion gesetzt wird, wird eine ain diesem Augenblick vorhandene Zählung an zwei Digitalspeichereinheiten in der Form von binären Abzähl-Zählern 15 und 16 übermittelt, die jeweils einer Kraftstoffeinspritzeinheit des Motors zugeordnet sind. Ia vorliegenden Fall besteht eine Einspritzeinheit aus einer Gruppe von Einspritzdüsen, die gleichzeitig in Funktion setzbar sind, aber in einer Alternativausführung kann jede Kraftstoffeinspritzeinheit aus einer einzigen Einspritzdüse bestehen, die nur einem Zylinder des Motors zugeordnet ist.

Die Rückstellung des Hochzahl-Zählers 13 durch das Signal, das vom Kontaktunterbrecher 14 erzeugt wird, wird durch eine Yerzögerungsschaltung 17 verzögert, die in den Stromkreis zwischen dem Konbaktunterbrecher I4 und dem Zähler I3 eingeschaltet ist, und zwar eine kurze Zeit lang, die ausreeicht, um eine Übermittlung der Zählung im Hochzähl-Zähler I3 zu den Zählern I5 und 16 zu ermöglichen. In der Praxis ist diese Verzögerung kurz im Vergleich zur Zeitdauer eines Arbeitsspiels bzw. einer Periode des spannungsgeregelten Oszillators 12, und damit werden keine Zählun-

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gen auf Grund dieser Verzögerung verloren. Die Abzähl-Zähler I5 und 16 können durch einen Uhrimpulsgenerator 18 abgezählt werden, der mit den Zählern 15 und 16 durch TJND-Torschaltungen 19 bzw. 20 verbunden ist,' und dessen Frequenz kann in einer noch zu beschreibenden Weise eingestellt werden. Me UND-Torschaltungen 19 ^un-d- 20 haben j-eweils zwei Eingänge, von denen einer jeweils mit dem Uhrimpulsgeuerator 18 verbunden ist, während der andere Eingang jeder TJITD-Torschaltung 19, 20 mit dem Ausgang eines bistabilen Multivibrators 21 bzw. 22 verbunden ist.

Der bistabile Multivibrator 21 wird durch ein Signal gestellt, das durch den Kontaktunterbrecher I4 erzeugt wird. Eine Verzögerungsschalfc*ng 23 ist jedoch in Heihe zwischen den Kontaktunterbrecher I4 und den bistabilen Multivibrator 21 geschaltet, um eine Stellung des Multivibrators 21 zu verhindern, bis der Hochzähl-Zähler I3 zurückgestellt worden ist. Der bistabile Multivibrator 21 wird durch dien Zähler I5 zurückgestellt, wenn der letztere einen Hullwert annimmt.

Der bistabile Multivibrator 22 wird durch einen zweiten zusätzlichen Kontaktunterbrecher 24 gestellt, der ebenfalls im Zündverteiler sitzt, welcher dem Brennkraftmotor zugeordnet ist und der eine halbe Periode nach dem Betrieb des Kontaktunterbrechers I4 in Funktion tritt. Der bistabile Multivibrator 22 wird durch einen Ausgang vom Zähler 16 zurückgestellt, wenn der letztere einen Nullwert annimmt.

Da die Einspritzdüsen eine endliche Zeit brauchen, um zu offenen und zu schließen, ist es erforderlich,eine festliegende Zeit (unter der Annahme einer konstanten Betriebsspannung) zu der Zeit hinzuzuaddieren, die von der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 und von der Motordrehzahl bestimmt wird. Das wird durch Rückstellung des Eoehzähl-Zälers 13 auf eine endliche Zahl erreicht, anstatt auf Null, wobei diese Zahl, multipliziert mit der Uhrimpulsperiode, der Impuslbreite der Ausgangssignale von den bistabilen Multifevibratoren 21 und 22 während des Betriebs des Kraftstoff systems hinzuaddiert werden.' TJm einen Ausgleich für Änderungen in der Batteriespannung zu erreichen, braucht lediglich die Rückstellzahl des Zählers von der Batteriespannung gesteuert zu werden.

Eine Kaltstartanreicherung und eine .änderung im Luft/Kraftstoffverhält-

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nis als Erfordernis für einen richtigen Betrieb bei unterschiedliehen Kotortemperaturen während des Warmlaufens und eine Kraftstoffanreieherung bei maxiemaler Leistung bei voller Dorssel kann durch änderung der Ausgangsfrequenz des npannungsgeregelten Oszillators durch eine bei gezeigte Steuervorrichtung eingebaut werden.

Die Frequenz des Uhrimpulsgenerators 18 kann in Erwiderung auf die Art der Auspuffemission des Motors geändert werden, um die Länge der Impulse einzustellen, die an den Ausgängen der bistabilen Hultivibratoren 21 und 22 erzeugt werden, um damit sicherzustellen, daß das dem Motor zugeleitete Kraftstoff/Luft-Gemisch derart ist, daß eine vollständige oder im wesentlichen vollständige Verbrennung dieses Gemisches vonstattengeht. Das kann durch kontinuierliches Überwachen der Auspuffemission erreicht werden, während der Motor läuft, und zwar mittels eines Monitors 26, der in einem Rohr oder in einer Kammer sitzt, durch das oder die die Auspuffemission strömt und der beispielsweise die Porm eines Sauerstoffsensors haben kann. Der letztere erzeugt ein elektrisches Signal, dessen Amplitude die Sauerstoffmenge wiedergibt, die in der Auspuffemission vorhanden ist, und dieses Signal wird einem Iliederpaßfilter 27 zugeleitet, das als eine Mittelungsschaltung dient. Der Ausgang des Niederpaßfilters 27 wird an einen Eingang eines Fehlerverstärkers 28 angelegt, uessen anderer Singang eine Bezugsspannung von einem Potentiometer 29 erhält, wobei diese Bezugsspannung den optimalen Wert des Signals wiedergibt, das am Ausgang des liiederpaßfilters 27 für einen Massendurchfluß von Luft erzeugt wird, der größer als ein Sollwert ist. Der Ausgang vom Fehlerverstärker 28 wird durch einen Schalter 26a an einen Gleichstrommotor JO geleitet, der die Position eines Scheiebers 3I eines Potentiometers 52 bestimmt. Die an den Schieber 3I angelegte Spannung ändert sich entsprechend dem Ausgang des Fehlerverstärkers 28, und das wiederum ändert die Frequenz des Uhrimpulsgenerators 18.

Der Motor 26 kann in anderer Form vorgesehen sein, beispielsweise als Kohlenstoffmonoxidsensor.

Das vom Monitor 26 erzeugte elektrische Signal wird ferner an eine weiteres ITiederpaßfilter 33 angelegt, das ebenfalls als eine Mittelungs-

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schaltung dient. Der Ausgang¹ des .-iederpaBfliters ;■;' wird an einen Eingang eines Fehlerverstärkera j/> angelegt, dessen anderer Atuingang eine Bezugs spannung von einem Potentiometer J-5 erhält, wobei die?e Se zugsspannung den optimalen Wert des Signals darstellt, das am Ausgang des Kiederpaßfilters 35 für einen Kassendurchfluß von Luft erzeugt wird, der geringer als ein Sollwert ist. Der Ausgang vom »ehlerverstärker 34 wird durch einen weiteren Schalter 26b an einen Gleichstrommotor 35 angelegt, der die Position eines Schiebers j6 eines Potentiometers

37 bestimmt. Me an den Schieber 36 angelegte Spannung ändert sich entsprechend dem Fehlerverstarker 34, und das wiederum ändert den MuIldrift der MassendurchflußmeBvorrichtung 10.

Ferner sind Kittel zum selektiven Schließen der Schalter 26a und/oder 26b vorgesehen, derart, daß ein Signal als "viiedergabe d«s Ausgangs des Konitors 26 selektiv die Freuquenz des Uhrimpulsgenerators 16 und/oder den Kulidrift der Kassendurchflußmelivorrichtung einstellt. Solche Mittel bestehen aus zwei Komparatoren 38 und 39» deren erster Singang mit der Verbindung zwi sehen der Massendurchflußmeßvorrichatung 10 und dein spannungsgeregelten Oszillator 12 verbunden ist. Der andere Eingang des !Comparators 38 ist mit einer ersten Eezugsspannung verbunden, und ein Signal wird am Ausgang des !Comparators 38 erzeugt, wenn der Ausgang der Kassendurehflußvorrichtung 10 geringer als die Bezugsspannung ist, die an den anderen Eingang des !Comparators 38 angelegt ist, wobei ein solches Signal vom Komparator 38 ein Schließen des Schalters 26b bewirkt, der im übrigen die Form eines Halbleiter-Schalterlements haben kann, beispielsweise die Form eines Feidtransistore, oder der relaxsgeschaltet sein kann. Der andere Eingang des !Comparators 39 wird mit einer weiteren Bezugsspannung verbunden, die die gleiche oder eine andere als die Bezugsspannung sein kann, die an den anderen Eingang des !Comparators

38 angelegt wird. Ein Signal wird im Ausgang des Komparators 59 erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Hassendurchflußmeßvorrichtung 10 größer alo die Bezugsspannung ist, die an den anderen Hingang des Komparators 39 angelegt wird, und ein solches Ausgangssignal wird zum Beiwkrn eine Schließens des Schalters 26a verwendet, der ebenfalls die Form eines Halbleiter-Sehaltelements wie ein Fehldtransistör haben kann dder der relaisgeschaltet sein kann..

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Venn der Ausgang der l-Iassendurchflußmeßvorrichtung also einigermaßen gering ist, bewirkt das Ausgangssignal vom Monitor 26 eine Einstellung des Ivulldrifts der Kassendurchflußmeßvorrichtung 10, und diese Vorkehrungwird getroffen, weil das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors im starken Haße durch den Nulldrift in der Massendurchflußneßvorrichtung 10 Dei geringen Ausgängen derselben beeinflußt wird. Venn der Ausgang von der Kassendurchflußmeßvorrichtung 10 einen höheren l.'ert erreicht, wird der Schalter 26a geschlossen, derart, daß das vom Monitor 26 erzeugte Ausgangssignal die Frequenz des Uhrimpulsgenerators in einer vorstehend beschriebenen VJeise einstellt.

Es verstehe sich, daß diurch die richtige Wahl der an die anderen Eingangs der Komparatoren 38 iuid 39 angelegten Bezugsepannungen beide Schalter 26a und 26b geschlossen werden können oder beide Schalter geöffnet werden können, und zvar für bestimmte I.'erte der Ausgänge von der Kassendurchflußmeßvorrichtung 10.

Ansprüche

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Claims (8)

Ansprüche

1. Kraftsetoffregelsysteia, gekennzeichnet durch Mittel zur Urzeugung eines elektrischen Ausgangsimpulses, dessen Länge die mdeiii Hotor zuzuführende Kraftstoffmenge bestimmt, in Erwiderung auf mindestens eine Betriebsgröße des Motors, Mittel zur Überwachung der Auspuffemissioon des Motors, auf die Mittel zur Überwachung ansprechende Mittel zur Ableitang eines Signals als Wiedergabe der Art der Auspuffemission und Mittel zur Einstellung der Länge des elektrischen Ausgangsimpulses entsprechend dem abgeleiteten Signal.

2. Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur eüirzeugung eines elektrischen Ausgangsiiapulses einen Zähler, Mitte?- zum Einführen eines Zählzustands in den Zähler in variabeler Form entsprechend der mindestens einen Motorbetriebsgröjae, einen Uhrimpulsgenerator variabler Frequenz zur Zuleitung von Impulsen zu dem Zähler und Mittel zum Beenden des Ausgangsimpulses aufweisen, wenn der Zählzustand des Zählers einen Soliert erreicht.

3· Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 2, dao.urch gekennzeichnet, daß die Mittel zum ^anstellen öer Länge des Ausgangcimpulses entsprechend dem abgeleiteten Signal durch Mittel zur iinderung der Frequenz des Uhrimpulsgenerators gebildet sind.

4· Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Einführen eines Zählatistandc in den Zähler durch einen weiteren Zähler und einen Oszillator veränderlicher Frequenz gebildet sind, dessen Frequenz durch den Ausgang eines Wandlers bestimmt wird, der auf die mindestens eine Motorbetriebsgröße anspricht, wobei der Oszillator Impulse an den weiteren Zählsr für einen bestimmten Bruchteil eines Motorarbeitsspiels leitet.

5· Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung der Länge des Ausgangsimpulses durch Mittel zum Modifizieren des Ausgangs des Wandlers gebildet sind.

Wa/Ti - 2 -

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NACHGEREIOHT

6. Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 1, daduch gekennzeichnet, daß mindestens zwei unabhängige Mittel zum Einstellen der Länge des elektrischen Ansgangsimpulses entpsrecfaend dem abgeleiteten Signal vorhanden sind, zusammen mit Mitteln zum selektiven Betätigen der einen und/oder der anderen der mindestens zwei unabhängigen Mittel.

7· Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangsimpulses einen Wandler, der auf die mindestens eine Motorbetriebsgröße anspricht, einen Oszillator veränderlicher Frequenz, dessen Frequenz von dem Wandler bestimmt wird, einen Countup-Zähler zum Empfangen von Impulsen von dem Oszillator veränderlicher Frequenz während eines bestimmten Bruchteils eines Motorarbeitsspiels zur Erzeugung in dem Countup-Zähler einen Zählzustand als Wiedergabe der mindestens einen Motorbetriebsgröße, einen Countdown-Zähler, der mit dem Countup-Zähler für den Transfer des Zählzustands am Ende des Bruchteils des Motorarbeitsspiels verbunden ist, und einen Uhrimpulsgenerator veränderlicher Frequenz zur Lieferung von Impulsen an den Countdown-Zähler zum Bestimmen der Länge des Ausgangsimpulees aufweisen, wobei die unabhängigen Mittel zum Einstellen der Ausgangsimpulslänge durch Mittel zum Einstellen der Uhrimpulsfrequenz und durch Mittel zum Modifizieren des Ausgangs des Wandlers gebildet sind.

8. Kraftstoffregelsystem nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum selektiven Betätigen der einen und/oder der anderen der mindestens zwei unabhängigen Mittel durch Schaltmittel gebildet sind, die auf den Ausgang des Wandlers ansprechen.

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