DE2364190A1 - Elektrisches steuersystem fuer abgasausstossteuersysteme von kraftfahrzeugen - Google Patents
Elektrisches steuersystem fuer abgasausstossteuersysteme von kraftfahrzeugenInfo
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Description
PATENTANWALTSBÜRO TlEDTKE - BüHüNG - KlNNE 2364190
8000 München 2 Bavariaring 4
Postfach 202403 21. Dezember 1973 B 5780
Nippon Soken, Inc. Nishio-shi, Japan
Elektrisches Steuersystem für Abgasausstoßsteuersysteme von Kraftfahrzeugen.
Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Steuersystem für Abgasausstößsteuersysteme von Kraftfahrzeugen.
■Bekannte Steuersysteme dieser Art sind zur Hauptsache Analogsysteme, bei denen eine Steuerschaltung auf einer gedruckten
Platte ausgebildet ist, indem einzelne Teilkompo-
^ nenten wie Transistoren und Dioden verwendet werden, wodurch
& alle Signale von den verschiedenen Fühlern in Gleichspannun-
k> gen umgewandelt und als solche unterschieden werden, um die
^ erforderlichen Operationen durchzuführen. Aus diesem Grunde
Μ erfordert der Aufbau derartiger herkömmlicher Steuersysteme
ο
notwendigerweise Schaltungsjustieroperationen, was in sofern
TV/12
nachteilig ists als.die für derartige SchaltungsJustierungen
benötigte Zeit proportional mit der Komplexität der Steuerfunktionen ansteigt und dies zu einem Anwachsen der Herstellungskosten
führt ο Obgleich die Verwendung digitaler Schal—
tungen derartige Gchaltungsjustieroperationen erübrigt, ist
ihnen der Nachteil eigen, daß dann, wenn ein Steuersystem mit handelsüblichen digitalen integrierten Schaltungen aufgebaut
wird, dieses extrem voluminös wird uns somit vom praktischen Standpunkt her nachteilig ist.
Zur Ausschaltung vorstehend beschriebener Schwierigkeiten sieht die Erfindung ein elektrisches Steuersystem für
Abgasausstoßsteuersysteme von Kraftfahrzeugen vor, das gekennzeichnet ist durch eine Rechnereinheit zur Durchführung
vorbestimmter Rechenoperationen an verschiedenen Eingangssignalen zur Einstellung von Steuerbedingungen für Abgasausstoßsteuersysteme
von Kraftfahrzeugen und-zum Erzeugen von SoIenoidsignalen
zum selektiven Steuern von Solenoidventilen, die zur Steuerung des Betriebs der Abgasausstoßsteuersysteme bestimmt
sind, und durch eine Leistungsstufe zum selektiven Betätigen der Solenoidventile in Übereinstimmung mit den SoIenoidsignalen
von der Rechnereinheit, wobei die Reehnereinheit aus einer in weitem Ausmaß MOS-integrierten Schaltung besteht,
wodurch ein reduzierter Leistungsverbrauch, ein vereinfachter
Schaltungsaufbau und eine rationalisierte Verdrahtung sichergestellt werden.
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Zu den wesentlichen Vorteilen des erfindungsgemäßen
Systems zählt die Tatsache, daß im Vergleich zu herkömmlichen elektrischen Steuersystemen für AbgasausstoßsteueruBgen, die
extrem komplizierte Steuerungen erfordern, bei denen sich ler Steuerschaltungsaufbau aus einzelnen Teilkomponenten zusammensetzt,
der für die notwendigen Rechenoperationen erforderliche Leistungsverbrauch beträchtlich reduziert ist, der
Schaltungsaufbau einfach und kompakt gehalten ist und die Verdrahtung rationalisiert ist, wobei ' die Abgasausstoßsteuersysteme
in geeigneter Weise betätigt werden; darüber hinaus lassen sich Gleichmäßigkeit der Steuergenauigkeit und verlängerte
Lebensdauer des elektrischen Steuersystems leicht erreichen, was in einer Abnahme der Massenproduktionskosten des
elektrischen Steuersystems resultiert.
Ein weiterer bemerkenswerter Vorteil liegt in der Verwendung
eines piezoelektrischen Oszillatorelements als Oszillatorschaltung zur Erzeugung eines Zeitsignals mit dem Ergebnis,
daß'dessen Genauigkeit, die Höher liegt als es für die
Steuerschaltung erforderlich wäre, es zuläßt, daß auf die Schaltungskontrolle
während der Herstellung der Steuerschaltung verzichtet wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt in der Anpassungsfähigkeit,
die den notwendigen Bedingungen genügt, wenn unterschiedliche Steuersysteme für Abgasausstoßsteuersysteme
für unterschiedliche Maschinen verwendet werden.
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Von bemerkenswertem Vorteil ist ferner die Tatsache, daß dann, wenn irgendein Störungsfall,wie ein Defekt in dem
Äbgasausstoßsteuersystemsauftreten sollte, daß System so gesteuert
wird», daß es auf der sicheren Seite arbeitet, d.h.
es kommt schnell außer Betrieb.
Ein großer Vorteil liegt auch darin, daß Fehloperationen
der Solenoidventile infolge der Abtrennung oder Erdung der Verbindungspunkte zwischen der Rechnereinheit und
der Leistungsstufe verhindert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen elektrischen Steuersystems für Abgasausstoßsteuersysteme von Kraftfahrzeugen.
Fig. 2 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer
Verstärker- und Konverterschaltung, die in der Ausführung gemäß Fig. 1 verwendet wird,
Fig. 3 und *} sind Schaltbilder zweier Leistungsstufen,
die in der Ausführung gemäß Fig. 1 verwendet
werden. 409828/0320
~ 5 ■*
Pig. 5 ist ein detailliertes Blockschaltbild der in der Ausführung gemäß Fig. 1 verwendeten Rechnereinheit.
Fig. 6 ist eine Schaltbild der in dem Blockschaltbild gemäß Fig. 5 vorgesehenen Zeitsignalerzeugungsschaltung.
Fig. 7 ist ein Schaltbild der Geschwindigkeitssignal-
erzeugungsschaltung und der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung
der Blockschaltung gemäß Fig. 5.
Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm, das der Erläuterung
des Betriebs der in Fig. 7 gezeigten Schaltungen dient.
Fig. 9a und 9b sind detaillierte Schaltbilder der in Fig. 5 gezeigten Blockschaltungen.
Fig. 10 ist ein Schaltbild, daß die Verbindung zwischen der Rechnereinheit und der Leistungsstufe der
Ausführung gemäß Fig."1 zeigt.
In Fig. 1, die ein Blockschaltbild eines elektrischen
Steuersystems für Abgasausstoßsteuersysteme von Kraftfahrzeugen zeigt, bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine Steuerschal-
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"— D ""
tung, an der die nachstehenden Einrichtungen angeschlossen sind. Bezugszeichen 10 bezeichnet einen elektromagnetischen
Generator, der in Abhängigkeit von der Raddrehzahl eine Wech- · selspannung erzeugt. Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Fühlereinheit
zum Feststellen verschiedener Betriebsbedingungen einer Maschine, wobei ein öltemperatorfühler mit 21 bezeichnet ist,
Kühlwassertemperaturfühler mit 22 und 23 bezeichnet sind, Temperaturfühler katalytischer Konverter mit 24 und 25 und ein
Temperaturfühler eines Leitungsreaktors mit 26 bezeichnet ist. Bezugszeichen 30 bezeichnet eine Systemwählschaltereinheit, in
der 31 einen Schalter eines Systems A8 32 einen Schalter eines
Systems B und 33 einen Schalter eines Systems C bezeichnen. Das System A enthält in Kombination solche Abgasausstoßsteuersystemen
wie einen Leitungsreaktor, in dem Sekundärluft in einen in der Abgasleitung montierten Behälter geführt
wird und die Abgase in diesem gehalten werden,-so daß sie aufgrund
ihrer Eigenhitze verbrennen, katalytische Konverter , die mit einem reduzierenden Katalysator-bzw. einem
oxydierendem Katalysator versehen sind, ein Abgasrückführsystem
(EGR), das einen Teil der Abgase zum Ansaugsystem zurückführt, und ein System zum Unterbrechen der Vorverstellung
der Zündung zur Verzögerung des Zündzeitpunktes.
Das System B ist mit dem System A identisch mit der Ausnahme, daß der Leitungsreaktor durch eine Drosselventil-Stelleinrichtung
ersetzt ist, die das Drosselventil während der Verzögerungsperioden in leicht geöffneter Stellung hält,
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während das System C mit dem System A mit der Ausnahme identisch
ist, daß die Drosselventilstelleinrichtung anstelle des Leitungsreaktors und des Konverters mit dem redzierenden Katalysator
vorgesehen ist. Bei diesen Systemen unterscheiden sich die Steuerzustände bzw. Steuerbedingungen für dasselbe gesteuerte
System mit den unterschiedlichen Systemen, so daß allein der Schalter 31 des Sys-tems A auf einem hohen Pegel gehalten
wird (offen) und der Schalter 32 des Systems B und der Schalter 33 des Systems C auf niedrigem Pegel (Erde) gehalten werden
j wenn das System A bsiützt werden soll. Die anderen Systeme
B und C können ebenfalls in gleicher Weise gewählt werden.
In der nachstehenden Beschreibung wird der hohe Pegel als Pegel "1" und der niedrige Pegel als Pegel "O" bewertet.
Bezugszeichen 1JQ bezeichnet eine. Bedingungsschaltereinheit
und 41 einen Störungskommandosehalter, dessen "!"-Pegel (offen)
den normalen Zustand anzeigt und dessen "O"-Pegel (Erde) ein
Störungskommando anzeigt. Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Zeitreduzierungsanzeigeschalter, dessen "!"-Pegel eine Zeitreduzierung
anzeigt, während dessen "O"-Pegel den normalen Zustand
anzeigt. Bezugszeichen 43 bezeichnet einen Alarmselektionsschalter,
dessen "!"-Pegel die Anwahl einer Lampe und dessen "0"-Pegel die Anwahl eines Summers anzeigt. Bezugszeichen 50
bezeichnet Ausgangssolenoidventile und die Bezugszeichen 51, 52, 53» 5^, 55 und 56 Solenoidventilspulen. Bezugszeichen 60
bezeichnet einen Alarmmelder, 6l und 62 Lampen, 70 einen Tastenschalter und 80 eine Leistungsquelle, beispielsweise
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eine Kraftfahrzeugbatterie.
Nachstehend wird der detaillierte Schaltungsaufbau der Steuerschaltung 100 beschrieben, in der Bezugszeichen 110
eine Verstärker- und Konverterschaltung bezeichnet, durch die die Ausgangswechselspannung des Generators 10, die von der
Drehzahl der Fahrzeigadise abhängt, in eine Rechteckwellenspannung
umgewandelt wird und deren genauer Schaltungsaufbau in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Schaltung 110 ist so ausgelegt,
daß dann, wenn die Ausgangswechselspannung des Generators 10 mit dem Stillstand des Fahrzeugs verschwindet, die Schaltung
ihre Sperrschwingaktion beginnt und eine konvertierte Rechteckwellenausgangsspannung
erzeugt, wodurch eine Verschlechterung des Rauschabstands des Eingangssignalpegels zum Störpegel
verhindet wird; seine Schwingfrequenz beträgt bei der vorliegenden Ausführung 30,72 Hz je 1,61 km/h der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Da der gesteuerte Bereich der Fahrzeuggeschwindigkeit zwischen 8 und i6l km/h liegt, liegt die Sperrschwingfreuqenz
in der Größenordnung von 30 Hz. In Fig. 2 bezeichnet Bezugszeichen 111 eine Eingangsklemme, Bezügszeichen 112 eine
Ausgangsklemme, V eine Leistungszuführungsklemme, GND eine Masse- oder Erdklemme, 115 eine lineare integrierte Schaltung,
bei der es sich beispielsweise um die Schaltung TA7O63P der Tokyo Shibaura Denki K.K. handelt und die die Sperrschwingfrequenz
in Übereinstimmung mit den Werten eines Widerstands 116 und eines Kondensator 117 einstellt. Bezugszeichen 120 bezeichnet
ein piezoelektrisches Oszillatorelement, bei dem es sich
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beispielsweise um ein Pilefork-2048 Hz-Element der K.K.
Murata Seisakusho handelt, das als Zeitnormal für das gesamte Steuersystem dient. Dieses Oszillatorelement 120 schwingt
in Verbindung mit einem Feldeffekttransistor (nachstehend als FET bezeichnet) der eines der Komponentenelemente darstellt,
die zu einer Rechnereinheit integriert sind, die aus einer später noch beschriebenen in weitem Ausmaß MOS-integrierten
Schaltung (MOS large scale integrated circuit)·(nachstehend als LSI bezeichnet) zusammengesetzt ist.
Die Bezugszeichen I30 und I50 bezeichnen einfachste
Spannungsregelschaltungen bekannten Typs, die eine Zenerdiode 130a bzw. 15Oa, einen Widerstand 130b bzw. 150b und einen
Kondensator 130c bzw. 150c enthalten. Die Spannungsregelschaltung 150 speist die Rechnereinheit 200, während die Spannungsregelschaltung
130 die Verstärker-und Konverterschaltung 110
einspeist. Bezugszeichen I70 bezeichnet einen Widerstand zum Zuführen der regulierten Speisespannung von der Spannungsregelschältung
130 als Signal von dem Tastenschalter 70, das als Eingangssignal auf die Rechnereinheit 200 gegeben wird.
Bezugszeichen l40 bezeichnet eine Transistorleistungsstufe
mit zweistufiger Verstärkung bekannten Schaltungsaufbaus, wie er in Fig. 3 im Detail gezeigt ist, worin l4l eine Eingangsklemme, 142 eine Ausgangsklemme, V eine Leistungsspeiseklemme
und GND eine Masse bzw. Erdklemme bezeichnen, wobei an der Ausgangsklemme 142 ein Betätigungsausgangssignal erzeugt wird,
wenn auf die Eingangsklemme l4l ein Eingangssignal von hohem
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- ίο -
Pegel gegeben wird. Fig. 3 zeigt lediglich eine von sechs Unterstufen, da die anderen fünf Unterstufen denselben Aufbau
ausweisen.
Bezugszeichen 160 bezeichnet eine einstufige Transistorleistungsstufe zur Betätigung des Alarmmelders 60, deren
detaillierter Schaltungsaufbau in Fig. 4 gezeigt ist. In Fig. 4 bezeichnet l6l eine Eingangsklemme, 162 eine Ausgangsklemme,
V eine Leistungsspeiseklemme und GND eine Masse- oder Erd-
klemme; es handelt sich um eine bekannte Schaltung, bei der das Anlegen eines Eingangssignals mit hohem Pegel an die Eingangsklemme
l6l zur Erzeugung eines Betätigungsausgangssignals an der Ausgangsklemme 162 führt. Fig. 4 zeigt nur eine
von zwei Unterstufen, da die andere Unterstufe denselben Aufbau aufweist. Widerstände l80, die in Reihe in die Signalleitungen
eingeschaltet sind, die die Fühlereinheit 20, die Wählschaltereinheit
30 und die Bedxngungsschalterexnheit 40 mit der LSI-Rechnereinheit 200 verbinden, dienen dem Schutz der LSI-Rechnereinheit
200 vor einem Außenfeld.
Die Rechnereinheit 200 führt die nötigen Rechenoperationen an den vorerwähnten Eingangssignalen durch und führt
den Leistungsstufen 140 und 160 Betätigungsausgangssignale zu; sie besitzt digitale Schaltungen, die auf einem einzelnen
Plättchen zur Bildung einer MOS-LSI hergestellt sind. Fig. 5 ist eine Blockschaltung, die den Aufbau der Rechnereinheit 200
zeigt. In Fig. 5 bezeichnen die Besugszeichen 201 und 202 Oszil-
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1atorklemmen, die mit dem Oszillatorelement 120 verbunden sind,
GND eine Masse- oder Erdklemme, 203 eine Alarmwählklemme, die mit dem Alarmselektionsschalter 43 verbunden ist, 204 eine
mit dem Zeitreduzieranzeigeschalter 42 verbundene Zeitreduzierklemme,
112 eine mit der Ausgangsklemme 112 der Verstärker-und Konverterschaltung 110 verbundene Geschwindigkeitssignalklemme
und 206, 207 und 208 Systemwählklemmen, die mit den Schaltern 31» 32 und 33 in der Wählschaltereinheit 30 verbunden
sind. Die Bezugszeichen 209, 210, 211, 212, 213, 214 und 215 bezeichnen Pühlereingangsklemmen, die mit den Fühlern 21,
22, 23, 24, 25 und 26 in der Fühlereinheit 20 zum Feststellen der Betriebszustände der Maschine und mit dem Widerstand 170
zur Zuführung des Ausgangssignals des Tastenschalters 70 verbunden
sind, Bezugszeichen 216 eine mit dem Störkommandoschalter 4l verbundene Störklemme und die Bezugszeichen 217» 218,
219, 220, 221, 223 und 224 Ausgangsklemmen. Da die Leistungsspeiseklemme V und die Masse- oder Erdklemme GND mit den
entsprechenden Blöcken verbunden sind, sind diese Verbindungen nicht dargestellt. .Bezugszeichen 230 bezeichnet eine Zeitsignalerzeugungsschaltung
zur Durchführung einer Zeitsignal-· erzeugungsfunktion zusammen mit dem Oszillatorelement 120, das
mit den Klemmen 201 und 202 verbunden ist, wobei der detaillierte Schaltungsaufbau in Fig. 6 gezeigt ist. In Fig. 6 bezeichnet
231 eine FET-Oszillatorschaltung, deren Schwingfrequenz
durch das Oszillatorelement 120 bestimmt ist, wobei bei dieser Ausführung die Schwingfrequenz auf 2 048Hz eingestellt ist.
Das Oszillationsausgangssignal wird durch eine Regenerier-
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Schaltung 232 in eine Rechteckwelle umgeformt und dann einer Fre-quenzteilungsschaltung 233 zugeführt, die wiederum Taktsignal
bis herab auf 2 Hz erzeugt.
Bezugszeichen 240 bezeichnet eine Alarmerzeugungsschaltung. Bei dieser Ausführungsform führt diese Schaltung
die lIA'iD-Operation an dem 1024 Hz Signal und dem· Alarmwähleingangssignal
von der Klemme 203 durch, um den Pegel "1" auszuwählen, oder an dem Oszillationsausgangssignal von der
Zeitsignalerzeugnungsschaltung 230, so daß sie ein Signal zur
Betätigung des Alarmmelders 60 zur Alarmgabe erzeugt.
Bezugszeichen 250 bezeichnet eine Zeitintervallerzeugungsschaltungj
die die Reduktion der Zeit auf 1/512 bewirkt, wenn ein Signal mit dem Pegel "1" auf die Klemme 204 gegeben
wird, und keine Zeitreduzierung durchführt, wenn ein Signal mit dem Pegel "0" an der Klemme 204 anliegt; die Schaltung besitzt
bei dieser Ausführung eine Signalauswertschaltung bekannten-Typs, die die logische Operation an dem 4 Hz-Signal, dem
2O4'8 Hz-Signal und dem Eingangssignal von der Klemme 204 durchführt
.
Bezugszeichen 260 bezeichnet eine Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung,
in der in Übereinstimmung mit dem Ausgangssignal der Zeit- oder Taktsignalerzeugungsschaltung
230 und dem Fahrzeuggeschwindigkeitssignal von der Klemme 23 Schieberegisterstufen alle 32 Zyklen des Fahrzeuggeschwin-
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digkeitssignals in Intervallen von 6,44 km/h der Fahrzeuggeschwindigkeit
verschoben werden. In diesem Fall wird die Löschoperation des Schieberegisters während einiger Mikrosenkunden
unmittelbar im Anschluß an die Änderung vom "l"-Pegel
zum "O"-Pegel des,2 Hz-Zeit-oder Taktsignals von dem
Zeit- oder Taktsignalgenerator 230 bewirkt,was dazu führt, daß das Ausgangssignal aller Registerstufen auf den "l"-Pegel
wechselt. In. Übereinstimmung mit der Anzahl der Zyklen
des Geschwlndigkeits signals, das während der Zeit erhalten wird, in der das 2 Hz-Taktsignal den Pegel "1" besitzt,
d.h. während .0,25 Sekunden, werden dann -xtie stabilen Zustände
der Registerstufen sukzessive gerändert. Wenn das „Fahrzeugsgesehwindlgkeitssignal
beispielsweise den sechsundneunzigsten Zyklus erreicht, ändern nur drei der Registerstuien ihren Zustand.
.
Bezugszeichen 270 bezeichnet eine Fahr z.eugges chwindigkeitsunterscheidungssehaltung·zur
Erzeugung eines ünterscheidungssignals aus dem Ges.chwindigkeitssl.gnal vxm der Gesehwindigkeitssignalerzeugungsschaltung
260. Die Verbindungen zwisehen der Fahrzeuggeschwindigkeltsunterscheidungssehaltung
270 und der Geschwindigkeitssignälerzaugungsschaltung 260 sind
in Fig. 7 gezeigt. In Fig. 7 ist nur eine von sechs Unterschaltungen
dargestellt, da die anderen fünf Unterschaltungen identischen Aufbau aufweisen. In Fig. 7 bezeichnen die Bezufszeichen
261, 262 und 263 eine Geschwindigkeitssignalklemme, eine Löschimpulsklemme und eine Treibersignalklemme,die mit der
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Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260 verbunden sind, Bezugszeichen 264 eine Schiebeimpulsklemme zur Aufnahme von
Schiebeimpulsen und Bezugszeichen 271 eine Klemme, an der das Fahrzeugsgeschwindigkeitssignal dieser Untersehaltung
der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung 270
erzeugt wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit einen für diese
Untersehaltung vorbestimmten Wert erreicht, wird die Fahrzeugge.schwindigkeit
in Übereinstimmung mit den Geschwindigkeitsrsignalen van den Klemmen 2.5.1., 2.52 und 26.3 unterschieden
und das entsprechende Unters eheidungssignäl erzeugt. Biese
Operation wird nachstehend unter Bezugnahme auf das Wellenformdiagramirr
gemäß Fig. 8 beschrieben. In dem Wellenformdiagramm gemäß Fig. 8 zeigt Fig. 8 (A) das Geschwindigkeitssignal
an der Geschwindigkeitssignalklemme 261, Fig. 8 (B) den Lüschimpuls
an der Löschimpulsklemme 262 und Fig. S (C) das Treibersignal (strove signal) an der Trexbersignalklemme 263· Wenn
das in Fig. 8 (A) gezeigte Geschwindigkeitssigrcal an der Klemme 261 erzeugt wird, wird es der Fahrzeuggeschwindxgkeitsunterscheidungsschaltung
27Q zugeführt. Wenn zu diesel· Zeit der in Fig. B (B) gezeigte Löschimpuls an der Klemme 262 erzeugt wird,
werden die Zähler in der ßeschwindigkeitssignalerzeugungssehal-r
tung 26O und der Fahrzeuggeschwandxgkeit-ssignalunterseheidungsschaltung
270 alle gelöscht. In diesem Fall Jsehält die Klemme·
271 zur Erzeugung des Unterseheidungssignals der Fahrzeuggeschwindigkeitsunter
seheidungsschaltung 270 ihren vorhergehenden
Zustand bei, so daß gemäß dem nach Ablauf von 0,25 Sekunden in der Mitte zwischen den in Fig. 8 (B) gezeigten Lösch-
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impulsen erzeugten Treibersignal der Fig. 8 (C) bestimmt wird,
ob die FahrZeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert erreicht
hat und das Unterscheidungssignal an der Klemme 271 den Pegel "1" annimmt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit den
vorgegebenen Wert erreicht hat. Wenn in diesem Fall eine Mehrzahl von Unterschaltungen dieses Typs verwendet werden,
um eine entsprechende Anzahl von vorbestimmten Werten zu unterscheiden, wenn beispielsweise die Fahrzeuggeschwindigkeiten
6l,2 km/h und 67>6 km/h zur Erzeugung entsprechender Unterscheidungssignale
erfaßt werden, nimmt das Unterscheidungssignal an der Klemme zum Unterscheiden der Fahrzeuggeschwindigkeit
von 6l,2 km/h stets den Pegel "1" an, wenn das Unterscheidungssignal
an der Klemme zum Unterscheiden der Fahrzeuggeschwindigkeit von 67,6 km/h den Pegel "1" besitzt. Mit anderen
Worten, wenn irgendein Unterscheidungssignal den Pegel "1" annimmt, nehmen auch alle Unterscheidungssignale an
den Klemmen zur Unterscheidung von Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb dieser erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeit den Pegel
"1" an. Diese Funktion ist bei der Prüfung dieser Schaltung sehr wirksam.
Bezugszeichen 280 bezeichnet eine Steuerprogrammschaltung, die an ihren Eingängen die Signale von der Alarmerzeugungsschaltung
21IO, der Zeitintervallerzeugungsschaltung
250, der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung und den Klemmen 206, 207, 208, 209, 210, 211, 212, 213, 214,
215 und 216 empfängt und die logische Operation an diesen Sig-
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nalen durchführt, wobei ein .Betätigungsausgangssignal erzeugt
und eine geeignete Steuerung bewirkt wird. Wenn die Verknüpfungen der logischen Schaltung in Form einer Matrix angeordnet
sind, so daß die Verwendung eines Nur-Lese-Speichers
(read-only memory) (ROM) möglich ist, kann jegliche Modifikation der Steuerbedingungen der Abgasausstoßsteuersysteme
leicht durchgeführt werden.
In Fig. 9 ist ein detailliertes Schaltbild der Steuerschaltung
100 als Beispiel dargestellt, die die oben erwähnte Zeit-oder Taktsignalerzeugungsschaltung 230, die Alarmerzeugungsschaltung
240, die Zeitintervallerzeugungsschaltung 250, die Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung 260, die Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung
270 und die Steuerprogrammschaltung 280 enthält. Die funktionelle Beziehung zwischen den Eingängen und Ausgängen wird unter Bezugnahme
auf Fig. 9 beschrieben. Wenn ein Signal an die Klemme 206 des Systems A gelangt, so daß die Steuerungen gemäß dem
System A bewirkt werden, werden diejenigen gesteuerten Systeme, die den Leitungsreaktor, den Konverter mit oxydierendem
Katalysator, den Konverter mit reduzierendem Katalysator, das Abgasrückführungssystem und das System zum Unterbrechen der
Vorverstellung der Zündung sowie den Leitungsreaktor und den Konverter mit oxydierendem Katalysator enthalten, gemäß den
an der ASVl-Klemme 218 und der ASV2-Klemme 220 erzeugten Signalen
gesteuert, die die Sekundärluft ein-und ausschalten.
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Mit. anderen V/orten, es wird lediglich der Schalter 31 des
Systems A in der Wählschaltereinheit 30 geöffnet, so daß nur das Signal an der A-Klemme 206 den Pegel "1" annimmt, während
der Schalter 32 des Systems B und der Schalter 33 des Systems C geschlossen sind, so daß die Signale an der B-Klemme
207 und der C-Klemme 208 den Pegel "0" annehmen. Wenn andererseits
das Signal an der EM-Klemme 216 von dem Störkommandoschalter '41 den Pegel "1" besitzt, das Signal an der
T-Klemme 204 von dem Zeitreduzieranzeigeschalter 42 den Pegel
"0" besitzt und das Signal an der V-Klemme 203 von dem Alarmwählschalter 43 den Pegel "1", werden die Solenoidventile
50 wie folgt betätigt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 67,6 km/h liegt und das Signal des Tastenschalters an
der K-Klemme 215 erscheint, wird an der TCS-Klemme 217 ein
Signal erzeugt und die Spule des Solenoids zum Unterbrechen der Vorverstellung der Zündung wird erregt und betätigt das
System zur Unterbrechung der Vorverstellung des Zündzeitpunktes, während dann, wenn die Pahrzeuggeschwindigkeit höher als
67,6 km/h wird, die Spule des Solenoids zur Unterbrechung der Vorverstellung der Zündung entregt wird, so daß die Unterbrechung
der Vorverstellung der Zündung gelöst wird. Wenn danach die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als 6l,2 km/h wird,
wird die Spule des Solenoids zur Unterbrechung der Vorverstellung der Zündung wieder erregt.
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Wenn andererseits die Wassertemperatur höher als ^5°C liegt, die FahrZeuggeschwindigkeit unter 99,8 km/h;
die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter 105O0C liegt,.
die Innentemperaturen der Konverter mit dem oxydierenden und den reduzierenden Katalysator beide unter 75O0C liegen
und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215 erscheints
wird an der EGR-Klemme 219 ein Signal erzeugt und die Spule
des EGR-Solenoids erregt, so daß ein Teil der Abgase in den
Vergaser zurückströmt., Wenn mindestens eine dieser Bedingungen
nicht existiert s wird die Spule des EGR-Solenoid entregt
und das EGR-Systern außer Betrieb genommene
V/enn ferner die Maschine kalt ist, wird an der ASVl-Klemme
218 ein Signal erzeugt und die Spule eines ersten Sekundär luftsolenoids zur Steuerung der Zufuhr an Sekundärluft
in den Leitungsreaktor erregt, so daß die Sekundärluft in den
Leitungsreaktor eingespeist wird. Die Bedingungen für diese Steuerung schließen ein9 daß die Kühlwassertemperatur unter
45°C liegt j die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter
0Cj die Innentemperaturen der Konverter mit dem oxydierenden
und dem reduzierenden Katalysator unter 75O°C, die Fahrzeuggeschwindigkeit
unter 67,6 km/h und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215 erscheint; die Steueraktion findet
dann statt, wenn allen diesen Bedingungen genügt ist. Andererseits
erscheint an der ASVl-Klemme 218 das Ausgangssignal, so
daß die Einspeisung von Sekundärluft gestoppt wird, wenn
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wenn irgendeine der nachstehenden Bedingungen erfüllt ist, nämlich
der Ablauf von 505 Sekunden nach Einsetzen der Steueraktion, der Ablauf von 64 Sekunden nach dem die Fahrzeuggeschwindigkeit 67,6 km/h erreicht hat, die Innentemperatur des Leitungsreaktors
höher als 1050°C-ist, die Innentemperatur entweder des Koverters mit oxydierendem Katalysator oder des
Konverters mit reduzierendem Katalysator höher als 75O°C liegt, die Kühlwassertemperatur höher als 105°C und die Fahrzeuggeschwindigkeit
mehr als 99,8 km/h beträgt. In speziellen Fällen, in denen Sekundärluft zugeführt wird, ohne daß
die oben erwähnten Bedingungen vorliegen; d.h. wenn die Spule
des ersten Sekundärluftsolenoids erregt ists wenn das Tastenschaltersignal
von der K-Klemme 215 endet und dann in weniger als 4 Sekunden wieder erscheint, findet die Steueraktion andererseits
unter der Bedingung statt, daß sie bis zum Ablauf der anfänglichen Periode von 505 Sekunden oder dem Ablauf von
64 Sekunden, nachdem die Fahrzeuggeschwindigkeit 67,6 km/h erreicht hat, fortgesetzt wird. Wenn ferner mehr als 4 Sekunden
nach Beendigung des.Tastenschaltersignals verstreichen, wird
die Spule des ersten Sekundärluftsolenoids wieder erregt, wenn
die oben genannten Bedingungen, d.h. das Wiederanstehen des Tastenschaltersignals, das Abfallen der Kühlwassertemperatur
unter 45°C usw. erfüllt sind.
Eine Spule eines zweiten Sekundärluftsolenoids zur Steuerung der Zufuhr von Sekundärluft zum Konverter mit dem
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oxydierenden Katalysator arbeitet folgendermaßen. Wenn die
Innentemperatur des Leitungsreaktors unter 10500C liegt, die
Innentemperaturen der Konverter mit dem oxydierenden und dem reduzierenden Katalysator beide unter 75O°C liegen, die öltemperatur
über 15°C liegt, die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 99,8 km/h liegt, die Kühlwassertemperatur unter 105°C
und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215 erscheint, wird an der ASV2-Klemme 220 ein Signal erzeugt und die Spule
des zweiten Sekundärluftsolenoids erregt, so daß die Sekundärluft dem Konverter mit oxydierendem Katalysator zugeführt wird.
Wenn mindestens eine dieser Bedingungen nicht erfüllt ist, wird die Spule des zweiten Sekundärluftsolenoids entregt und die
Sekundärluftzufuhr gestoppt.
Eine Warnung, die eine verschlechterte Funktion des Steuersystems anzeigt, ist in folgender Weise gegeben. Wenn die
Innentemperatur des Leitungsreaktors höher als 1050°C liegt, die
Innentemperatur des Konverters mit oxydierendem Katalysator
oder des Konverters mit reduzierendem Katalysator höher als 750 C ist, die Fahrzeuggeschwindigkeit über 156,1 km/h liegt
oder die Kühlwassertemperatur höher als 105°C ist, d.h. wenn irgendeine dieser Bedingungen existiert, wird ein Signal an
der Wan-Klemme 222 erzeugt, das den Alarmmelder betätigt und
die Warnlampen aufleuchten läßt.
Die Spule eines Gemischsteuersolenoids zum Zuführen von Sekundärluft zum Vergaser während Verzögerungsperioden zur
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Steuerung der Emission der Abgaskohlenwasserstoffe wird wie folgt betrieben. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 67,6
km/h liegt und das Tastenschaltersignal an der K-Klemme 215
erscheint, wird an der MCV-Klemme 221 ein Signal erzeugt und
die Spule des Gemischsteuersolenoids erregt, so daß Sekundärluft zum Vergaser gespeist wird. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
67,6 km/h überschreitet, wird die Spule des Gemischsteuersolenoids
ehtregt und wieder erregt, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unter 61,2 km/h abfällt.
Andererseits wird dann an der VW-Klemme 221I ein Signal
erzeugt, um eine Warnung zu geben, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit
mit 156,1 km/h überschreitet.
Während unter den oben genannten entsprechenden Bedingungen an jeder der Ausgangsklemmen 217, 218, 219, 220, 221,
222, 223 und 224 ein Signal erzeugt wird, so daß das zugeordnete gesteuerte System betätig wird, wenn das Störsignal, daß
an der EM-Klemme 216 anliegt, den Pegel "0" annimmt und ein Störkommando gegeben wird, werden die Warnlampen beaufschlagt
und gleichzeitig die Signale an der ASVl-Klemme 218 und der
ASV2-Klemme 220 zusammen beendet, mit "dem Ergebnis, daß die
Spulen der entsprechenden Solenoide entregt werden und dadurch die Zuführung von Sekundärluft gestoppt wird, so daß
die Reaktion in dem Leitungsreaktor und in den Konvertern mit
dem oxydierenden und dem reduzierenden Katalysator, wo die Temperatur auf einen hohen Wert ansteigt, gestoppt wird, wo-
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durch die Temperatur in diesen Systemen zur Gewährleistung
ihrer Sicherheit reduziert wird.
Wenn diese Systeme überprüft oder inspiziert werden sollen, wird das Signal an der T-Klemme 20*1 von dem Z«itrec?uzieranzeigeschalter
k2 auf den Pegel "1" geändert, wodurch das Anstehen des Tastenschaltersignals an der K-Klemme 215
unter den Bedingungen, daß die Kühlwassertemperatur unter *J5 C liegt, die Innentemperatur des Leitungsreaktors unter
1O5O°C, die Innentemperaturen der Konverter mit oxydierendem
und reduzierendem Katalysator beide unter 75O°C und die Fahrzeuggeschwindigkeit
unter 67,6 km/h liegt, bewirkt* daß das Zeitintervall von 512 Sekunden herab auf 1/512 oder 1 Sekunde
reduziert" wird und an der ASVl-Klemme 218 für die Dauer dieser
einen Sekunde ein Signal erzeugt wird, das nur dazu dient,
die Spule des ersten Sekundärluftsolenoids zu erregen und auf diese Weise die Überprüfung für das Zeitintervall von 512 Sekunden
zu-beschleunigen. Die Operationen der Systeme B und C stimmen praktisch mit denen des Systems A überein.
Darüber hinaus sind die Ausgangsklemmen 217» 218, 219,
220, 221, 222, 223 und 224 der Rechnereinheit 200 mit den Leistungsstufen 140 und I60 nach Art einer Stromzufuhr verbunden,
wie es in der detaillierten Schaltung gemäß Pig. IO gezeigt ist. Gemäß Fig. 10.arbeitet der Solenoid 50, wenn ein Strom
von der Klemme 217 der Steuerprogrammschaltung 280 in der Rechnereinheit 200 in die Leistungsstufe 140 fließt, weshalb keine
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Möglichkeit gegeben ist, daß der Solenoid 50 durch einen Verdrahtungsfehler
in den Verbindungsleitungen oder dergleichen fehlerhaft arbeitet. Mit anderen Worten, sogar wenn die Klemme
217 geöffnet oder geerdet wird, wird die Spule 51 des Solenoids des Solenoidventils 50 nicht erregt. Fig. 10 zeigt
nur eine Unterschaltung der Leistungsstufe I1JO, da die anderen
Unterschaltungen der Leistun'gsstufen I1IO und l60 in
ihrem Aufbau mit der Dargestellten identisch sind.
Wenn die Rechnereinheit 200 pemäß der vorstehend beschriebenen
Ausführungsform aus eineroMOS LSI zusammengesetzt
ist, ist es möglich, sie mit einer Speisespannung von 6 V bei einem Verbrauch von einigen zehn Mikroampere (wenn
die Solenoide nicht erregt sind) zu betreiben.
Während die Abgasausstoßsteuersysteme Zeitsignale erfordern, die eine große Zeitbreite von einigen hundert Sekunden
besitzen, ist eine beträchliche Zeitdauer zum überprüfen der Z-eitintervallerzeugungsschaltung, die derartige Zeitsignale
liefert, erforderlich; dieses Problem wird bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Steuersystem dadurch ausgeschaltet,
daß die Zeitintervallerzeugungsschaltung mit einer Zeitreduzierfunktion ausgestattet ist.
Mit der Erfindung wird daher ein elektrisches Steuersystem geschaffen,das eine Rechnereinheit aufweist, die zu
einer-in weitem Ausmaß MOS-integrierten Schaltung integriert ist
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- 2k -
(mit einer Zeit-bzw. Taktsignalerzeugungsschaltung, einer Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung,
einer Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung,einer
Steuerprogrammschaltung usw.), die in Abhängigkeit von Digitalsignalen
von verschiedenen Fühlern zum Peststellen der Betriebsbedingungen bzw. Zustände der Machine Solenoidsignale. zum selektiven steuern von Solenoidventilen erzeugt, die Abgasausstoßsteueraktionen bewirken, und die eine Leistungsschaltung zum selektiven Betätigen der Solenoidventile in Abhängigkeit von den Solenoidsignalen von der Rechnereinheit besitzt.
von verschiedenen Fühlern zum Peststellen der Betriebsbedingungen bzw. Zustände der Machine Solenoidsignale. zum selektiven steuern von Solenoidventilen erzeugt, die Abgasausstoßsteueraktionen bewirken, und die eine Leistungsschaltung zum selektiven Betätigen der Solenoidventile in Abhängigkeit von den Solenoidsignalen von der Rechnereinheit besitzt.
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Claims (1)
- Patentansprüche( !,/Elektrisches Steuersystem zum Steuern .von Solenoidventilen zur Betätigung von Abgasausstoßsteuersystemen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Sensoren (20) zur Erzeugung von digitalen, für Betriebsparameter kennzeichnenden Signalen zur Einstellung von Steuerbedingungen, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsfeststelleinrichtung (10, 110), mit der eine Rechteckwellenspannüng mit einer sich in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändernden variablen Frequenz erzeugt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher liegt als ein vorbestimmter Wert, und mit der eine Rechteckwellenspannung mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt wird, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger als der vorbestimmte Wert ist, eine Zeitschaltung (120) zur Erzeugung von Zeitreferenzsignalen, eine mit der Zeitschaltung verbundenen Zeitbzw. Taktsignalerzeugungsschaltung (230) zur Erzeugung vorbestimmter Zeit-bzw. Taktsignale, eine Geschwindigkeitssignalerzeugunggsschaltung (260), die ein Schieberegister aufweist und mit der Fahrzeuggeschwindigkeitsfeststelleinrichtung und der Zeit-bzw. Taktsignalerzeugungsschaltung zur Erzeugung eines Ausgangssignals verbunden ist, das jedesmal um eine Stufe verschoben wird, wenn das Rechteckwellensignal in einer vorgegebenen Zeit eine vorgegebene Anzahl von Zyklen erreicht, eine Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung (270), die mit der Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung verbun-409828/0320den ist und bestimmt, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Wert erreicht hat, eine Steuerprogrammschaltung (280), die mit der Mehrzahl von Fühlern und der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung verbunden ist und eine logische Operation an den digitalen, für Betriebsparameter kennzeichnenden Signalen und dem Signal von der Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung durchführt und ein Steuersignal erzeugt, und durch eine mit der Steuerprogrammschaltung verbundene Einrichtung (I1IO) zum selektiven Betätigen der Solenoidventile.2. Elektrisches Steuersystem nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Zeit-bzw. Taktsignalerzeugungsschaltung (230), die Geschwindigkeitssignalerzeugungsschaltung (260), die Fahrzeuggeschwindigkeitsunterscheidungsschaltung (270) und die Steuerprogrammschaltung einstückig in einer MOS-integrierten Schaltung aufgebaut sind.3. Elektrisches Steuersystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (120) ein piezoelektrisches Oszillatorelement besitzt.1J.. Elektrisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerprogrammschaltungeinen Nur-Lese-Speicher (ROM) besitzt.409828/032 η5. Elektrisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Störüngskommandos ehalt er (1Il), der mit der Steuerprogrammschaltung
(280) verbunden ist, und eine Schaltung, die dem Signal von dem Störungskommandoschalter Vorrang gibt.6. Elektrisches Steuersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerprogrammschaltung (280) nur dann der Solenoidbetätigungseinrichtung einen Steuerstrom zuführt, wenn das Solenoidventil betätigt wird.409828/0320L e e- r s e 11 e
Applications Claiming Priority (1)
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JP48003086A JPS4987914A (de) | 1972-12-26 | 1972-12-26 |
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DE2364190C3 DE2364190C3 (de) | 1980-06-26 |
Family
ID=11547521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2364190A Expired DE2364190C3 (de) | 1972-12-26 | 1973-12-21 | Elektrische Steuerungseinrichtung für die Abgaszusammensetzung einer Fahrzeugbrennkraftmaschine |
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JPS6027804B2 (ja) * | 1977-05-13 | 1985-07-01 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の2次空気供給量制御装置 |
DE3339429A1 (de) * | 1983-10-29 | 1985-05-09 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | Einrichtung zur reduzierung von abgas-schadstoffen |
DE4108694C2 (de) * | 1991-03-16 | 1994-10-20 | Webasto Ag Fahrzeugtechnik | Verfahren zum Betreiben einer Regenerierungseinrichtung für einen Partikelfilter und Schaltungsanordnung hierfür |
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