DE2947940C2

DE2947940C2 - Steuereinrichtung für die Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2947940C2
Application number: DE2947940A
Authority: DE
Inventors: Yoshitaka Fujisawa Kanagawa Hata; Kenji Yokohama Kanagawa Okamura
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1978-11-30
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1982-07-08
Also published as: JPS5575548A; GB2036863A; US4290404A; DE2947940A1; FR2442968A1; FR2442968B1; GB2036863B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art.

Bei einer aus der DE-OS 25 53 699 bekannten Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art vergleicht der Differenzdruckmeßfühler die Größe des Ansaugunterdrucks stromab vom Drosselventil mit dem Atmosphärendruck, und er gibt diesen stromab des Drosselventils gemessenen Ansaugunterdruck immer dann an den Ansaugunterdruckmeßfühler weiter, wenn die Größe des Ansaugunterdruckes z. B. bei geschlossenem Drosselventil einen bestimmten Wert übersteigt. Der Ansaugunterdruckmeßfühler öffnet dann einen Kraftstoffanreicherungskanal in dem Vergaser, um Kraftstoffluftgemisch stromab von dem geschlossenen Drosselventil in den Einlaßkanal einzuleiten. Das Abgasrückführungsventil ist bei diesem Betriebszustand geschlossen, da stromauf von dem geschlossenen Drosselventil kein zur öffnung des Abgasrückführungsventils ausreichender Ansaugunterdruck herrscht. Bei hoher Belastung der Brennkraftmaschine, also bei annähernd vollständig geöffnetem Drosselventil, wird das Abgasrückführungsventil aufgrund des dann in dem Einlaßkanal herrschenden hohen Ansaugunterdrucks geöffnet und Abgas in den Einlaßkanal zurückgeführt. Dieser gleiche, das Abgasrückführungsventil öffnende Ansaugunterdruck schließt einen elektrischen Schalter, der seinerseits ein Elektromagnetventil öffnet, das den Differenzdruckmeßfühler überbrückt und damit den stromab vom Drosselventil herrschenden Ansaugunterdruck unmittelbar an den Ansaugunterdruckmeßfühler gibt. Dieser Ansaugunterdruckmeßfühler öffnet daher wiederum den Kraftstoffanreicherungskanal, so daß eine zusätzliche Kraftstoffmtnge dem Einlaßkanal der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Bei einer mittleren Belastung der Brennkraftmaschine findet keine Abgasrückführung statt, da der stromauf des Drosselventils herrschende Ansaugunterdruck nicht ausreicht, um das Abgasrückführungsventil zu öffnen. Dieser Ansaugunterdruck reicht auch nicht zum Schließen des elektrischen Schalters aus, so daß der Differenzdruckmeßfühler wirksam ist. Andererseits reicht aber aueh der stromab des Drosselventils herrschende Ansaugunterdruck nicht aus, den Differenzdruckmeßfühler so zu betätigen, daß dieser Ansaugunterdruck an den Ansaugunterdruckrneßfühler gelangt. Vielmehr verbindet der Differenzdruckmeßfühltr den Ansaugunterdruckmeßfühler mit der Atmosphäre, so daß der Kraftstoffanreicherungskanal geschlossen bleibt und damit kein zusätzlicher

Kraftstoff in den Einlaßkanal der Brennkraftmaschine gegeben wird, Diese bekannte Steuereinrichtung ermöglicht daher eine Kraftstoffanreicherung in Abhängigkeit von dem jeweils gemessenen Ansaugunterdruck nur im Leerlaufbetrieb, bei dem jedoch keine Abgasrückführung stattfindet, sowie im Hochlastbetrieb der Brennkraftmaschine, bei dem eine Abgasrückführung stattfindet, so daß dann eine aufgrund der Abgasrückführung bedingte Abmagerung des Kraftstoffluftgemisches kompensic-l werden kann. ι ο

Aus der DE-OS 27 00 266 ist eine Abgasrückführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der crie Unterdruckkammer des Abgasrückführungsventils über eine Druckausgleichskammer und eine in Form einer Blende ausgebildete Drosselstelle mit dem Einlaßkanal stromauf des Drosselventils verbunden ist, um das Abgasrückführungsventil nach Maßgabe des stromauf des Drosselventils herrschenden Ansaugunterdruckes zu steuern. Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht eine Abgasrückführung bei mittlerer BeIastung der Brennkraftmaschine, während sowohl im Leerlauf als auch irn Hochlastbctricb keine Abgasrückführung stattfindet

Aus der DE-OS 26 55 461 ist es bekannt, d-e dem Einlaßkanal einer Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der gemessenen Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem gemessenen Ansaugunterdruck zu steuern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art so μ weiterzubilden, daß mit Hilfe einfacher Bauelemente die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge nach Maßgabe der Abgasrückführungsströmung über einen breiten Lastbereich der Brennkraftmaschine korrigiert werden kann.

Bei einer Steuereinrichtung der genannten Art ist diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung mißt der Differenzdruckmeßfühler kontinuierlich den über der Blende herrschenden Differenzdruck, wobei diese als Drosselstelle wirkende Blende im Abgasrückführungskanal zwischen der seine Mündung in den Einlaßkanal bildenden ersten öffnung und dem Abgasrückführungsventil vorgesehen ist. Der Differenzdruckmeßfühler ist daher immer wirksam, solange das Abgasrückführungsventil auch nur geringfügig geöffnet ist, um damit die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge nach Maßgabe der jeweiligen Abgasrückführungsströmung korrigieren zu können. Die Abgasrückführungsströmung kann dabei durch den an der Blende herrschenden Druckunterschied vom Differenzdruckmeßfühler ermittelt werden. Die Genauigkeit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung wird dabei weiter optimiert, daß mit Hilfe des die Drehzahl der Brennkraftmaschine messenden Drehzahlmessers de dem Einlaßkanal zugeführte Einlaßluftstrom auch aus der Drehzahl ermittelt wird.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. mi

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

Fig. 1 schematisch die Steuereinrichtung für die Kraftstoffzufuhr und

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht im Schnitt eines (,-. Druckmeßfühlers. de^r in der Steuereinrichtung der Fig. 1 vorgesehen ist.

In Fi g. 1 ist schematisc'ji eine Brennkraftmaschine 10 dargestellt, die Einlaß- Jnd Auslaßkanäle 12 und 14 hat. Der Einlaßkanal 12 ist über ein Filter 16 zur Luftreinigung mit der Umgebungsluft verbunden und enthält ein Drosselventil 18, dem ein Drosselöffnungs-Meßfühler 20 zugeordnet ist Ein Kraftstoffeinspritzventil 22 ist im Einlaßkanal 12 nahe seinem stromabwärtsgelegenen Ende vorgesehen. Die Brennkraftmaschine 10 umfaßt auch einen Abgasrückführungskanal 24, der den Auslaßkanal 14 mit einer ersten öffnung 26 des Einlaßkanals 12 über ein Abgasrückführungsventil 28 verbindet, wobei die Öffnung stromabwärts vom Drosselventil 18 vorgesehen ist Das Abgasriickführungsventil 28 umfaßt ein Ventilgehäuse 30, sowie eine Membran 32, die sich quer zum Innenraum des Ventilgehäuses 30 erstreckt, um eine Abgaskammer 34 und eine Unterdruckkammer 36 voneinander zu trennen.

Die Unterdruckkammer 36 ist über; ein Steuerventil 38 für die Größe des Unterdrucks mit einer zweiten Öffnung 40 des Einlaßkanals 12 verbunden, der stromabwärts vom Drosselventil 18 "orgesehen ist, so daß die Abgasrückführungsströmung in Übereinstimmung mit dem Ansaugluftstrom oder dem Ansaugunterdruck gesteuert werden kann, der im Ansaugkanal 12 stromabwärts vom Drosselventil 18 auftritt. Eine Blende 42 ist im Abgasrückführungskanal 24 stromabwärts vom Abgasrückführungsventil 28 vorgesehen, d. h. zwischen dem Abgasrückführungsventil 28 und der ersten öffnung 26.

Um den Ansaugunterdruck zu messen, der im Einlaßkanal 12 Siromabwärts vom Drosselventil 18 auftritt, ist ein Ansaugunterdruckmeßfühler 44 vorgesehen, der ein Meßfühlergehäuse 46, eine Unterteilung 48, die mittig mit einem Durchgangsloch 50 ausgebildet ist und sich quer zum Innenraum des Meßfühlergehäuses 46 erstreckt, um eine erste und zweite Druckkammer 52 und 54 zu bilden, sowie ein druckempfindliches Halbleiterelement 56 umfaßt, das in Form eines Silicium-Dehnungsmeßstreifens ausgebilde' sein kann und an der Unterteilung 48 innerhalb der zweiten Druckkammer 54 derart angebracht ist, daß das Dur hgangsloch 50 verschlossen ist. Die erste Druckkammer 52 ist durch ein Unterdruckzuleitungsrohr 58 mit einer dritten öffnung 60 des Einlaßkanals verbunden, die stromabwärts vom Drosselventil 18 vorgesehen ist, und die zweite Druckkammer 54 ist ausgepumpt, so daß das Halbleiterelement 56 den Absolutwert des Ansaugunterdrucks messen kann.

Um den Unterschied zwischen dem Ansaugunterdruck und dem Druck im Abgasrückführungskanal zu messen, d. h. den Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Blende 42, ist ein Differenzdruckmeßfühler 62 vorgesehen, der ein MeIifühlerrohäuse 64, eine Unterteilung 66, die mittig mit einem Durchgangsloch 68 ausgebildet ist und sich quer zum Meßfühlergeh^use 64 erstreckt, um eins erste und zweite Druckkammer 70 und 72 herzustellen, sowie ein druckempfindliches Halbleiterelement 74 umfaßt, das in Form eines Silicium-Dehnungsmeßstreifens ausgebildet sein kann und an der Unterteilung 66 innerhalb der zweiten Druckkammer 72 derart angebracht ist, daß das Durchgangsloch 68 verschlossen ist.

Die erste Druckkammer 70 ist durch dai Unterdruckzuleitungsrohr 58 mit der dritten Öffnung 60 verbunden, und die zweite Druckkammer 72 ist durch ein Zuleitungsrohr 76 lüi' den Druck im Abgasrückführungskanal mit dem Abgasrückführungskanal 24 stromabwärts vom Abgasrückführungsventil 28 derart ver-

bunden, daß das Halbleiterelement 74 den Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Blende 42 messen kann, die im Abgasrückführungskanal 24 vorgesehen ist. Da das Zuleitungsrohr 76 für den Druck im Abgasrückführungskanal an seinem einen Ende mit der geschlossenen zweiten Druckkammer 72 verbunden ist, tritt kein rückgeführtes Abgas in die zweite Druckkammer 72 ein. Dieses gestattet die Verwendung eines druckempfindlichen Halbleitereleiiients ohne irgendeine Temperaturabdichtungseinrichtung.

Es ist zu erkennen, daß der Differenzdruckmeßfühler 62 im Aufbau dem Unterdruckmeßfühler 44 im wesentlichen ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß die zweite Druckkammer 72 mit dem Abgasrückführungskanal 24 verbunden ist. Somit kann die gleiche Prüfeinrichtung bei der Inspektion der Meßfühler 44 und 62 verwendet werden. Das Bezugszeichen 80 bezeichnet Verstärker, von denen lediglich einer dargestellt ist. um die Ausgänge des jeweiligen Meßfühlers 44 und 62 zu verstärken. Angesichts der Verringerung der Abmessungen und des einfachen Einbaus wird es bevorzugt, daß die Meßfühler 44 und 62 sowie die Verstärker 80 als eine Einheit auf derselben Grundplatte 82 angebracht sind, wie dieses in Fig. 2 gezeigt ist.

Die Ausgänge der Meßfühler 44 und 62, des Meßfühlers 20 für die Drosselöffnung und eines nicht gezeigten Drehzahlmeßfühlers werden mit den Eingängen einer nicht gezeigten elektronischen Steuer- bzw. Regelschaltung verbunden, die mit ihren Ausgängen mit dem Kraftstoffeinspritzventil 22 und dem Steuerventil 38 für die Größe des Unterdrucks verbunden ist, um die Tätigkeit dieser Einrichtungen zu steuern.

Beim Betrieb mißt, wenn keine Abgasrückführung vorliegt, der Differenzdruckmeßfühler 62 keinen Druckuruerschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Blende 42. In diesem Zustand wird die Menge des Kraftstoffs, der der Brennkraftmaschine zugeführt wird, in Übereinstimmung mit der Ansaugluftströmung bestimmt, die aus dem Ansaugunterdruck, der von dem Ansaugunterdruckmeßfühler 44 gemessen wird, und der Drehzahl ermittelt wird, die von dem Drehzahlmeßfühler gemessen wird.
Wenn irgendeine Abgasrückführungsströmung vor-

') liegt, dann mißt der Differenzdruckmeßfühler 62 einen Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Blende 42. Bei diesem Zustand wird die Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftstrom bestimmt, der aus dem Ansaugunterdruck, der

ίο durch den Ansaugdruckmeßfühler 44 gemessen wird, und der Drehzahl, die vom Drehzahlmeßfiihler gemessen wird, ermittelt und in Übereinstimmung mit der Abgasrückführungsströmung korrigiert wird, die aus dem Druckunterschied ermittelt wird, der durch den

¹"' Differenzdruckmeßfühler 62 ermittelt wird.

Die tatsächliche Abgasrückführungsmenge kann aus der ermittelten F.inlaßluftströmung und Abgasrückführungsströmung erhalten werden. Wenn irgendein

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mierten Abgasrückführungsströmungen vorliegt, dann liefert die elektronische Steuerschaltung ein Steuersignal an das Steuerventil 38 für die Größe des Unterdrucks, um die Unterdruckgröße der Unterdruckkammer 36 des Ansaugrückführungsventils 28 derart zu steuern, daß ein Druckunterschied, der der Abgasrückführungsmenge entspricht, an den gegenüberliegenden Seiten der Blende 42 auftritt.

Die A.ijaugluftströmung und die Abgasrückführungsströmung können aufgrund von Daten erzeugt werden, die vorher in die elektronische Steuerschaltung eingespeichert wurden, oder sie können einer Datentabelle entnommen werden. Letz;eres ermöglicht eine Vereinfachung der elektronischen Steuerschaltung.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel werden billige und genaue druckempfindliche Halbleitevelemente verwendet, um die Drücke zu messen, aus denen die Einlaßluftströmung ermittelt werden kann. Dieses erübrigt teure Meßfühler für die Ansaugluftströmung und gestattet eine genaue Steuerung der Kraftstoffmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird bzw. zugeführt werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für die Kraftstoffzufuhr an eine Brennkraftmaschine mit einem ein Drosselventil aufweisenden Einlaßkanal, einem Auslaßkanal und einem Abgasrückführungskanal, der den Auslaßkanal mit einer ersten öffnung des Einlaßkanals verbindet, die stromabwärts vom Drosselventil liegt, und ein Abgasrückführungsventil aufweist, einem ι ο Ansaugunterdruckmeßfühler zum Messen des Ansaugunterdrucks im Einlaßkanal stromab vom Drosselventil, einem Differenzdruckmeßfühler und einer Einrichtung zum Bestimmen der Kraftstoffmenge in Übereinstimmung mit dem Einlaßluftstrom, der aus dem Ansaugunterdruck bestimmt wird, der durch den Ansaugunterdruckmeßfühler gemessen und in Übereinstimmung mit der Abgasrückführungsströmung korrigiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blende (42) im Abgasrückfüh/ungskanal (24) zwischen der ersten öffnung (26) und dem Abgasrückführungsventil (28) vorgesehen ist, daß der Differenzdruckmeßfühler (62) den Druckunterschied zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Blende (42) mißt und daß ein Drehzahlmesser die Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) erfaßt, so daß der Einlaßluftstrom auch aus der Drehzahl bestimmt wird, und die Abgasrückführungsströmung durch den Druckunterschied ermittelt wird, der vom Differenzdruckmeßfühler w (62) gemessen wird.

2. Steuereiiiiichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß det Ansaugunterdruckmeßfühler (44) ein Meßfühlergehc-jse (46), eine Unterteilung (48), die mittig mit einem Dl· ohgangsloch (50) ausgebildet ist und sich quer zum Innenraum des Meßfühlergehäuses (46) erstreckt, um eine erste (52) und eine zweite Druckkammer (54) zu bilden, und ein druckempfindliches Halbleiterelement (56) umfaßt, das an der Unterteilung (48) im Inneren der zweiten Druckkammer (54) derart angebracht ist, daß es das Durchgangsloch (50) verschließt, wobei die erste Druckkammer (52) mit einer zweiten öffnung (60) des Einlaßkanals (12) verbunden ist, die stromabwärts vom Drosselventil (18) vorgesehen ist, und die 4i zweite Druckkammer (54) sich unter Vakuum befindet, so daß die druckempfindliche Halbleitereinrichtung (56) den Absolutwert des Ansaugunterdrucks mißt, der im Einlaßkanal (12) stromabwärts vom Drosselventil (18) auftritt.

3. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdruckmeßfühler (62) ein Meßfühlergehäuse (64), eine Unterteilung (66), die mittig mit einem Durchgangsloch (68) ausgebildet ist und sich quer zum Innenraum des Meßfühlergehäuses (64) derart erstreckt, daß eine erste (70) und zweite Druckkammer (72) gebildet sind, und ein druckempfindliches Halbleiterelement (74) aufweist, das an der Unterteilung (66) innerhalb der zweiten Kammer (72) derart < >o angebracht ist, daß es das Durchgangsloch (68) verschließt, wobei die erste Druckkammer (70) mit der zweiten öffnung (60) des Einlaßkanals (12) verbunden ist, die stromabwärts vom Drosselventil (18) vorgesehen ist und die zweite Druckkammer 6^r> (72) mit dem Abgasrückführungskanal (24) stromabwärts vom Abgasrückführungsventil (28) derart verbunden ist, daß das druckempfindliche Element

(74) den Druckunterschied zwischen den entgegengesetzten Seiten der Blende (42) mißt

4. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das druckempfindliche Halbleiterelement (56, 74) in Form eines Silicium-Dehnungsmeßstreifens bzw. einer -Dehnungsmeßeinrichtung ausgebildet ist

5. Steuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein Steuerventil ('8) zum Steuern der Größe des Unterdrucks in einer Unterdruckkammer (36) des Abgasrückführungsventils (28) derart, daß ein der jeweiligen Abgasrückführungsmenge entsprechender Druckunterschied an den entgegengesetzten Seiten der Blende (42) auftritt