DE2350208C3 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zum elektronischen Messen des augenblicklichen
Durchsatzes von Ansaugluft bei Teillastbedingungen eines Verbrennungsmotors mit einem Luftansaugsystem
mit Drosselklappe, einem Drosselstellungsfühler, der ein elektrisches Drosselöffnungssignal erzeugt, das
analog dem Ausmaß der Öffnung der Drosselklappe ist, einer elektronischen Recheneinheit, die mit dem
Drosselöffnungssignal gespeist ist und ein elektrisches Durchsatzsignal erzeugt, das analog zu dem dem
Ausmaß der Drosselöffnung entsprechenden Durchsatz der Ansaugluft ist, und einer Einrichtung, die auf den
Druck stromab von der Drosselklappe anspricht
Aus der DE-AS 20 35 149 ist eine solche Meßvorrichtung in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritz-Steueranlage
bekannt, wobei das elektrische Drosselöffnungssignal oder das den Druck stromab von der
Drosselklappe angebende Signal an einen Rechteckwellen-Umformer gegeben wird, dessen Ausgangssignal
hinsichtlich seiner Impulsbreite die Einspritzventile steuert. Gibt das elektrische Drosselöffnungssigna! eine
Bewegung der Drosselklappe in Schließrichtung oder aber eine fehlende Bewegung der Drosselklappe an und
ist gleichzeitig der Druck in der Ansaugleitung niedriger als der dem Leerlaufzustand des Motors entsprechende
Druck, so wird die Impulsbreite des Ausgangssignals des Rechteckwellen-Umformers auf Null vermindert. Dadurch
werden aber die Einspritzventile nicht länger geöffnet und die Kraftstoffzufuhr an den Motor
unterbunden. Wird in diesem Betriebszustand die Drosselklappe wieder etwas geöffnet und ein entsprechendes
Drosselöffnungssignal an den Rechteckwellen-Umformer gegeben, so erhält dessen Ausgangssignal
sofort wieder eine gewisse Impulsbreite, wodurch auch sofort wieder die Kraftstoffzufuhr an den Motor
einsetzt d. h. eine annähernd druckfreie Beschleunigung des Fahrzeuges wieder möglich ist
Aus der DE-AS 12 98 367 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage
für Brennkraftmaschinen bekannt bei denen die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung der
Drosselklappe und dem Druck in der Ansaugleitung stromab von der Drosselklappe mit Hilfe einer
mechanischen Nockensteuerung geregelt wird. Zu diesem Zweck wird ein Raumkörper nach Maßgabe der
öffnung der Drosselklappe und nach Größe des gemessenen Druckes gegenüber einem Nockenfolgeglied
sowohl gedreht als auch in Längsrichtung verschoben, um über das Nockenfolgeglied die Einspritzventile
zu steuern.
Aus der DE-OS 20 34 067 ist es bekannt zur kontinuierlichen Messung und Anzeige des Kraftstoffverbrauches
von Brennkraftmaschinen die Drehzahl der Antriebswelle der Brennkraftmaschine und die Drosselklappenstellung
oder den im Ansaugsystem herrschenden Druck mit Hilfe von Meßwertgebern in elektrische
Größen umzuwandeln, einem elektronischen Auswertegerät zuzuführen und dort zu einer dem Kraftstoffverbrauch
entsprechenden elektrischen Ausgangsgröße umzuwandeln, die dann in üblicher Weise angezeigt
werden kann.
Mit der DE-OS 23 18 793 wurde eine Steuereinrichtung
zur optimalen Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorgeschlagen, die mehrere Fühler aufweist,
die die Motortemperatur, die Stellung der Drosselklappe und den atmosphärischen Druck erfassen und jeweils
ein diesen Größen entsprechendes elektrisches Signal erzeugen, die dann einem elektronischen Rechenschaltkreis
zugeführt werden. Der elektronische Rechenschaltkreis leitet aus den Eingangssignalen ein Ausgangssignal
ab, das an einen elektronischen Regelschaltkreis gegeben wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis
optimal einzustellen.
Diese bekannten Anordnungen ermitteln kontinuierlich den Durchsatz von Luft, welche in die Verbrennungskraftmaschine
durch einen Vergaser mit Mischkammer eintritt, durch Messung eier Druckdifferenz
zwischen der Mischkammer und einem davon stromaufwärts gelegenen Punkt oder aus elektrischen Signalen,
die die wichtigsten Kenngrößen des Motorbetriebes wiedergeben, wie die Drehzahl des Motors, die
Temperatur des Motors, den Druck der Ansaugluft und den atmosphärischen Druck. Keine -dieser herkömmlichen
Meßvorrichtungen für die Ansaugluftströmung mißt jedoch genau den Ansaugluftdurchsatz bei allen
Betriebsbedingungen des Motors. Insbesondere wird der Durchsatz nicht genau bei Teillast, beispielsweise im
Leerlaufbetrieb oder bei Verzögerungsbetrieb, gernessen. Wenn ein herkömmliches elektrisches Signal, das
den Durchsatz bei Teillast anzeigt, beispielsweise bei einem elektronischen Steuersystem für die Zufuhr von
Luft-Brennstoff-Gemisch oder einer elektronischen Abgasreinigungssteuervorrichtung als Parameter verwendet
wird, führt die mangelnde Genauigkeit nicht nur zu schlechter Kraftstoffausnutzung, sondern auch zu
Luftverschmutzung durch unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die im Abgas enthalten sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie
den momentanen Durchsatz von Ansaugluft bei Teillast des Motorbetriebes genau messen kann.
Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung
eine Schalteinrichtung ist die den Drosselstellungsfühler mit der elektronischen Recheneinheit verbindet
wenn das Verhältnis des Drucks zum atmosphärischen Druck unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt
Es ist festgestellt worden, daß der momentane Durchsatz von Ansaugluft die im Leerlaufbetrieb oder
Verzögerungsbetrieb durch einen Vergaser strömt genau gemessen werden kann, indem elektronisch allein
das Ausmaß der Drosselöffnung festgestellt wird, da die Strömung der Ansaugluft im Leerlauf und bei
Verzögerung im wesentlichen mit Schallgeschwindigkeit erfolgt wenn das Verhältnis eines Drucks P2
(mm Hg) an einer Stelle oberhalb der Drosselklappe unterhalb eines Grenzwertes liegt der iai wesentlichen
0,5284 beträgt. Daher ist der momentane, spezifische Durchsatz von Ansaugluft konstant wenn die Ansaugluft
bei Leerlaufbetrieb oder Verzögerungsbetrieb des Motors durch den Vergaser strömt In der folgenden
Tabelle I sind die Ergebnisse von Messungen der Werte von P1, P2 und des Verhältnisses P2IP\ im Leerlaufbetrieb
und Verzögerungsbetrieb wiedergegeben.
Tabelle I Werte von Pi, |
P2 und P2/P1 | Druck P2 (mm Hg) |
P2IPx |
Betriebszustand des Motors |
Druck P\ (mm Hg) |
320 160 |
0,42 0,21 |
Leerlauf Verzögerung |
760 760 |
||
Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß das Verhältnis P2/P,
unterhalb des Grenzwertes von 0,5284 sowohl im Leerlauf als auch bei Verzögerung unabhängig von
Schwankungen der Motordrehzahl und demzufolge des Druckes P2 liegt und daß der momentane Durchsatz von
Ansaugluft bei diesen Betriebszuständen des Motors praktisch allein durch Abtasten der Drosselöffnung
festgestellt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die im folgenden näher
erläutert werden. Es zeigt
F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung, wobei die Meßvorrichtung mit einem herkömmlichen Vergaser
mit Drosselklappe verbunden ist,
F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Meßvorrichtung
für die Ansaugluftströmung nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung dargestellt, die in ein Luftansaugsystem eines nicht
dargestellten Motors mit einem Vergaser 10 vom Einrohrtyp eingebaut ist. Γ>
· Vergaser 10 umfaßt ein Vergasergehäuse 11, von dem eine Innenwand einen
Saugraum 12 begrenzt, der mit einer Ansaugleitung 13 in Verbindung steht. Der Vergaser 10 ist ferner mit einer
Drosselklappe 14 versehen, die auf einer drehbaren Welle 14 a versehen, angebracht ist und von dieser im
Saugraum 12 gedreht werden kann. Ferner umfaßt der Vereaser 10 eine Mischkammer 15.
Die Drosselklappe 14 ist mit einem Drosselstellungsfühler wie beispielsweise einem Regelwiderstand 16
versehen, der das Ausmaß der Drosselöffnung erfühlt und ein dazu analoges elektrisches Drosselöffnungssignal
Si erzeugt Der Regelwiderstand 16 umfaßt eii.en
Schieber 16 a, der funktionell mit der Drosselklappe 14 verbunden ist, sowie eine Spule 16Z), die zwischen
Masse und eine Spannungsquelle, wie beispielsweise eine Batterie 17, geschaltet ist Der Regelwiderstand 16
erzeugt ein elektrisches Drosselöffnungssignal Si, das
analog zur Verschiebung des Schiebers 16 a und somit zum Ausmaß der Drosselöffnung ist Der Regelwiderstand
16 kann so ausgelegt sein, daß er Signale nur dann erzeugt wenn das Verhältnis des Druckes P2 an einer
Stelle unterhalb der Drosselklappe 14 zu dem Druck Pi an einer Stelle oberhalb der Drosselklappe 14 unterhalb
eines vorbestimmten Wertes, wie beispielsweise des Grenzwertes 0,5284, liegt oder wenn der Motor unter
Teillastbetrieb arbeitet, wie dies im Leerlauf und bei Verzögerung der Fall ist Der Regelwiderstand 16
arbeitet als mechanisch-elektrischer Analogwandler und kann durch ein beliebiges Element ersetzt sein, das
die gleiche Funktion erfüllt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein piezoelektrisches Element handein.
Auf das elektrische Drosselöffnungssignal Si vom
Regelwiderstand 16 spricht eine elektronische Recheneinheit 18 an, der das Signal, über eine Leitung 19
zugeführt wird. Die Recheneinheit 18 kann von beliebiger Bauart sein, muß jedoch in der Lage sein, ein
dem Ansaugluftdurchsatz, der dem Ausmaß der Drosselöffnung entspricht, entsprechendes analoges,
elektrisches Durchsatzsignal Sou, zu erzeugen. Die Recheneinheit 18 kann ferner über Eingänge 18 a und
18 b ein elektrisches Temperatursignal S1, das der
Temperatur der Ansaugluft entspricht, sowie ein elektrisches Drucksignal Sp, das dem atmosphärischen
Druck entspricht, empfangen, damit zur Erzielung einer genaueren Messung die Dichte der Ansaugluft berechnet
werden kann. Ferner kann die Recheneinheit 18 von einem weiteren Eingang 18 c ein elektrisches, der
Drehzahl des Motors entsprechendes Drehzahlsignal Sn erhalten, wenn dies gewünscht wird. Das von der
Recheneinheit 18 erzeugte Durchsatzsignal Soul kann
einem Steuersystem für das Lufl-Brennstoff-Gemisch, einem Abgasreinigungssystem und/oder einer Motordrehmomentmeßvorrichtung
als Parameter des Motordrehmoments zugeführt werden.
Zur erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gehört ferner eine Schalteinrichtung 20, die auf den Druck P2
unterhalb der Drosselklappe anspricht und eine Verbindung zwischen dem Regelwiderstand 16 und der
Recheneinheit 18 herstellt, wenn das Verhältnis P2/Pi
unterhalb des vorbestimmten Wertes bzw. des Grenzwertes 0,5284 liegt, d. h. wenn der Druck P2 unterhalb
von 400 mm Hg liegt, da der Druck Pi oberhalb der Drosselklappe im wesentlichen 760 mm Hg beträgt.
Wenn das Verhältnis P2/Pi jedoch oberhalb des
Grenzwertes von 0,5284 liegt, trennt die Schalteinrichtung 20 den Regelwiderstand 16 von der Recheneinheit
18 und setzt zusätzlich eine herkömmliche, nicht gezeigte Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung in
Betrieb, die zur Messung des Ansaugluftdurchsatzes bei h^her Belastung des Motors dient. Die in Fig. 1
dargestellte Schalteinrichtung 20 umfaßt eine Membran 21 mit einem Plunger 22, Federn 23 und 23' und einen
Schalter 24, der einen beweglichen Kontakt 25 und zwei feste KontaktexuDDen 26 und 27 aufweist. Wenn der
Druck P2 unter 400 mm Hg fällt bzw. wenn der Motor im
Teillastbereich arbeitet, verbindet der bewegliche Kontakt 25 die Kontakte der festen Kontaktgruppe 26,
da der Plunger 22 aufgrund des auf die Membran 21 aufgebrachten niedrigen Druckes P2 verschoben wird,
so daß der Regelwiderstand 16 mit der Recheneinheit 18 verbunden ist. Wenn jedoch der Druck P2 über 400
mm Hg ansteigt bzw. wenn der Motor mit hoher Last arbeitet, verbindet der bewegliche Kontakt 25 die
Kontakte der festen Kontaktgruppe 27 aufgrund der Wirkung der Federn 23 und 23' sowie des höheren
Drucks P2. Das hat zur Folge, daß der Regelwiderstand
16 von der Recheneinheit 18 getrennt ist. Gleichzeitig wird ein Ersatzdurchsatzsignal Sou, von der zusätzlichen
Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung über eine Leitung 28 und die Kontaktgruppe 27 auf einen nicht
bezeichneten Ausgang der Recheneinheit 18 gegeben, so daß dann das Ersatzdurchsatzsignal als Ausgangssi-
gnal der Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung dient.
F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung nach
Fig. 1, wobei diese Abwandlung der Meßvorrichtung der F i g. 1 im wesentlichen gleicht, jedoch mit der
Ausnahme, daß die Schalteinrichtung 20 mit der elektronischen Recheneinheit 18' zusammen ausgebildet
ist. Die Recheneinheit 18' kann von beliebiger Bauart sein, muß jedoch in der Lage sein, elektronisch
das Verhältnis PilP\ zu berechnen, die oben beschriebenen
Schaltoperationen durchzuführen und das elektrische Ausgangssignal Sou, zu erzeugen. Andere Teile und
Elemente dieser Abwandlung sind den entsprechenden Teilen und Elementen der Ausführungsform nach F i g. 1
ähnlich, so daß sich eine ausführliche Erläuterung erübrigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Meßvorrichtung zum elektronischen Messen des augenblicklichen Durchsatzes von Ansaugluft
bei Teillastbedingungen eines Verbrennungsmotors mit einem Luftansaugsystem mit Drosselklappe,
einem Drosselstellungsfühler, der ein elektrisches Drosselöffnungssignal erzeugt, das analog dem
Ausmaß der Öffnung der Drosselklappe ist, einer
elektronischen Recheneinheit die mit dem Drosselöffnungssignal gespeist ist und ein elektrisches
Durchsatzsignal erzeugt das analog zu dem dem Ausmaß der Drosselöffnung entsprechenden Durchsatz
der Ansaugluft ist, und einer Einrichtung, die auf den Druck stromab von der Drosselklappe anspricht
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20) eine Schalteinrichtung iiit die den
Drosselstellungsfühler (16) mit der elektronischen Recheneinheit (18,18') verbindet wenn das Verhältnis
des Drucks (Pj) zum atmosphärischen Druck
unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt
2. Meßvorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet
durch eine zusätzliche Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung und dadurch, daß die Schalteinrichtung
(20) die zusätzliche Meßvorrichtung mit der elektronischen Recheneinheit (18, 18') verbinden
kann, wenn das Verhältnis oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt
3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schalteinrichtung
und die elektronische Recheneinheit (18') als Einheit ausgebildet sind.
4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der vorbestimmte
Wert im wesentlichen 0,5284 beträgt.
ίο
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