DE2407859C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Regel­ einrichtung für die einer Brennkraftmaschine in Form von Einspritzimpulsen zuzuführende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der durch eine Meßeinrichtung festge­ stellten, angesaugten Luftmenge und der durch eine Über­ wachungseinrichtung ermittelten Abgasemissionen.

Bei einer bekannten Regeleinrichtung dieser Art (MTZ Motortechnische Zeitschrift 34 (1973), 1, S. 7-11) erfolgt die Grobeinstellung der Kraftstoffmenge mit Hilfe der bekannten Jetronik. Dieser Steuerung ist eine Fein­ regelung mit Hilfe einer λ-Sonde, die die Abgasemissi­ onen ermittelt, überlagert. Bei diesem Stand der Technik wird also nicht primär die gemessene Luftmenge in Ab­ hängigkeit von dem Meßergebnis der Abgasemissionen korri­ giert, sondern die Kraftstoffmenge wird so bemessen, daß das gewünschte stöchiometrische Gemisch zustande kommt.

Um die für die Verbrennung maßgebende Luftmenge besser zu erfassen, ist es bekannt, einen Koronaentladungs- Luftmassenmesser zu verwenden (DE-OS 21 16 003). Da solche Luftmassenmesser fehlerbehaftete Meßwerte wegen der Luftfeuchtigkeit liefern, lassen sie sich auch nicht unmittelbar für die Bemessung der Kraftstoffmenge ein­ setzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektroni­ sche Regeleinrichtung der eingangs genannten Art zu schaf­ fen, mit der die angesaugte Luftmenge exakt für die Be­ messung der für das Kraftstoff-Luftgemisch erforderlichen Kraftstoffmenge bestimmt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Meßeinrichtung für die Erfassung des Massendurch­ flusses der Luft eingerichtet ist, wobei das Ausgangs­ signal der Meßeinrichtung, modifiziert durch das Signal der Überwachungseinrichtung (26) während eines ersten Betriebszustands der Maschine, über eine vom Arbeitstakt der Brennkraftmaschine abhängige Zeit einem durch sein Aus­ gangssignal die Länge des Einspritzimpulses bestimmenden Integrator zugeführt wird, dem auch über eine vom Arbeits­ takt der Maschine abhängige weitere Zeit das durch das Signal der Überwachungseinrichtung während eines zweiten Betriebszustandes der Maschine modifizierte Ausgangssignal eines Signalgenerators zugeführt wird.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Bei der erfindungsgemäßen elektronischen Regeleinrichtung wird die Luftmenge durch die Erfassung des Massendurch­ flusses der Luft bestimmt. Durch die Art der Luft, z. B. Feuchtigkeitsgehalt, bedingte Meßfehler werden dadurch korrigiert, daß mit dem Signal einer Überwachungsein­ richtung für die Abgasemissionen der Meßwert für die pro Arbeitstakt der Maschine ermittelten Luftmenge bei der Abfrage modifiziert wird. Auf diese Art und Weise wird also der Meßwert der Luftmenge korrigiert, das für die Bemessung der Kraftstoffmenge maßgebend ist. Durch den Einsatz eines Integrators, der sowohl das Ausgangs­ signal der Meßeinrichtung für den Massendurchfluß der Luft, als auch das Ausgangssignal des Signalgenerators der Überwachungseinrichtung für die Abgasemissionen er­ hält, läßt sich die pro Arbeitstakt der Maschine ange­ saugte Luftmenge auf besonders einfache Art und Weise er­ fassen.

In der Zeichnung ist ein Kraftstoffregelsystem für eine Brennkraftmaschine gezeigt, das eine Massendurchflußmeßvorrichtung 10 aufweist, die einen elektrischen Ausgang erzeugt, welcher direkt proportional zum Massendurchfluß von Luft in der Ansaugsammelleitung 11 eines Brennkraftmotors ist. Die Massendurchflußmeßvorrichtung 10 weist einen Ionenerzeuger (nicht dargestellt) auf, der in der Ansaug­ sammelleitung 11 sitzt, ferner eine oder mehrere Elektroden (nicht dar­ gestellt), die ebenfalls in der Ansaugsammelleitung 11 gegenüber dem Ionenerzeuger sitzen, derart, daß der an der Elektrode oder an den Elek­ toden gemessene Strom den genannten Ausgang der Massendurchflußmeßvor­ richtung ergibt. Der Ausgang der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 wird zur Steuerung der Ausgangsfrequenz eines spannungsgeregelten Oszillators 12 verwendet. Der Ausgang des Oszillators 12 wird einem binären Aufzähl- Zähler 13 zugeleitet, der die Zahl der Impulse zählt, welche vom span­ nungsgeregelten Oszillator 12 während eines Arbeitsspiels des Brennkraft­ motors erzeugt werden. Eine Rückstellung des Zählers 13 nach jedem voll­ ständigen Motorarbeitsspiel wird durch einen ersten zusätzlichen Kontakt­ unterbrecher 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 in 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. Im vorlie­ genden Fall besteht eine Einspritzeinheit aus einer Gruppe von Einspritz­ düsen, die gleichzeitig in Funktion setzbar sind, aber in einer Alterna­ tivausführung kann jede Kraftstoffeinspritzeinheit aus einer einzigen Einspritzdüse bestehen, die nur einem Zylinder des Motors zugeordnet ist.

Die Rückstellung des Hochzähl-Zählers 13 durch das Signal, das vom Kon­ taktunterbrecher 14 erzeugt wird, wird durch eine Verzögerungsschaltung 17 verzögert, die in den Stromkreis zwischen dem Kontaktunterbrecher 14 und dem Zähler 13 eingeschaltet ist, und zwar eine kurze Zeit lang, die ausreicht, um eine Übermittlung der Zählung im Hochzähl-Zähler 13 zu den Zählern 15 und 16 zu ermöglichen. In der Praxis ist diese Verzöge­ rung kurz im Vergleich zur Zeitdauer eines Arbeitsspiels bzw. einer Perio­ de des spannungsgeregelten Oszillators 12, und damit werden keine Zählun­ gen auf Grund dieser Verzögerung verloren. Die Abzähl-Zähler 15 und 16 können durch einen Uhrimpulsgenerator 18 abgezählt werden, der mit den Zählern 15 und 16 durch UND-Torschaltungen 19 bzw. 20 verbunden ist, und dessen Frequenz kann in einer noch zu beschreibenden Weise einge­ stellt werden. Die UND-Torschaltungen 19 und 20 haben jeweils zwei Ein­ gänge, von denen einer jeweils mit dem Uhrimpulsgenerator 18 verbunden ist, während der andere Eingang jeder UND-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 14 erzeugt wird. Eine Verzögerungsschaltung 23 ist jedoch in Reihe zwischen dem Kontaktunterbrecher 14 und dem bista­ bilen Multivibrator 21 geschaltet, um eine Stellung des Multivibrators 21 zu verhindern, bis der Hochzähl-Zähler 13 zurückgestellt worden ist. Der bistabile Multivibrator 21 wird durch den Zähler 15 zurückgestellt, wenn der letztere einen Nullwert 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 14 in Funktion tritt. Der bi­ stabile Multivibrator 22 wird durch einen Ausgang vom Zähler 16 zurück­ gestellt, wenn der letztere einen Nullwert annimmt.

Da die Einspritzdüsen eine endliche Zeit brauchen, um zu öffnen und zu schließen, ist es erforderlich, eine festliegende Zeit (unter der An­ nahme einer konstanten Betriebsspannung) zu der Zeit hinzuzuaddieren, die von der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 und von der Motordrehzahl bestimmt wird. Das wird durch Rückstellung des Hochzähl-Zählers 13 auf eine endliche Zahl erreicht, anstatt auf Null, wobei diese Zahl, multi­ pliziert mit der Uhrimpulsperiode, der Impulsbreite der Ausgangssignale von den bistabilen Multivibratoren 21 und 22 während des Betriebs des Kraftstoffsystems hinzuaddiert werden. Um einen Ausgleich für Änderun­ gen in der Batteriespannung zu erreichen, braucht lediglich die Rück­ stellzahl des Zählers von der Batteriespannung gesteuert zu werden.

Eine Kaltstartanreicherung und eine Änderung im Luft/Kraftstoffverhält­ nis als Erfordernis für einen richtigen Betrieb bei unterschiedlichen Motortemperaturen während des Warmlaufens und eine Kraftstoffanreiche­ rung bei maximaler Leistung bei voller Drossel kann durch Änderung der Ausgangsfrequenz des spannungsgeregelten Oszillators durch eine bei 25 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 Impul­ se einzustellen, die an den Ausgängen der bistabilen Multivibratoren 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 vonstat­ ten geht. 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 Form eines Sauerstoff­ sensors haben kann. Der letztere erzeugt ein elektrisches Signal, des­ sen Amplitude die Sauerstoffmenge wiedergibt, die in der Auspuffemission vorhanden ist, und dieses Signal wird einem Niederpaßfilter 27 zugelei­ tet, das als eine Mittelungsschaltung dient. Der Ausgang des Niederpaß­ filters 27 wird an einen Eingang eines Fehlerverstärkers 28 angelegt, dessen anderer Eingang eine Bezugsspannung von einem Potentiometer 29 erhält, wobei diese Bezugsspannung den optimalen Wert des Signals wie­ dergibt, das am Ausgang des Niederpaßfilters 27 für einen Massendurch­ fluß von Luft erzeugt wird, der größer als ein Sollwert ist. Der Aus­ gang vom Fehlerverstärker 28 wird durch einen Schalter 26 a an einen Gleichstrommotor 30 geleitet, der die Position eines Schiebers 31 eines Potentiometers 32 bestimmt. Die an dem Schieber 31 angelegte Spannung ändert sich entsprechend dem Ausgang des Fehlerverstärkers 28, und das wiederum ändert die Frequenz des Uhrimpulsgenerators 18.

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

Das vom Monitor 26 erzeugte elektrische Signal wird ferner an ein wei­ teres Niederpaßfilter 33 angelegt, das ebenfalls als eine Mittelungs­ schaltung dient. Der Ausgang des Niederpaßfilters 33 wird an einem Eingang eines Fehlerverstärkers 24 angelegt, dessen anderer Eingang eine Bezugsspannung von einem Potentiometer 35 erhält, wobei diese Be­ zugsspannung den optimalen Wert des Signals darstellt, das am Ausgang des Niederpaßfilters 33 für einen Massendurchfluß von Luft erzeugt wird, der geringer als ein Sollwert ist. Der Ausgang vom Fehlerverstär­ ker 34 wird durch einen weiteren Schalter 26 b an einen Gleichstrommotor 35 angelegt, der die Position eines Schiebers 36 eines Potentiometers 37 bestimmt. Die an den Schieber 36 angelegte Spannung ändert sich ent­ sprechend dem Fehlerverstärker 34, und das wiederum ändert den Null­ drift der Massendurchflußmeßvorrichtung 10.

Ferner sind Mittel zum selektiven Schließen der Schalter 26 a und/oder 26 b vorgesehen, derart, daß ein Signal als Wiedergabe des Ausgangs des Monitors 26 selektiv die Frequenz des Uhrimpulsgenerators 18 und/oder den Nulldrift der Massendurchflußmeßvorrichtung einstellt. Solche Mit­ tel bestehen aus zwei Komparatoren 38 und 39, deren erster Eingang mit der Verbindung zwischen der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 und dem spannungsgeregelten Oszillator 12 verbunden ist. Der andere Eingang des Komparators 38 ist mit einer ersten Bezugsspannung verbunden, und ein Signal wird am Ausgang des Komparators 38 erzeugt, wenn der Ausgang der Massendurchflußvorrichtung 10 geringer als die Bezugsspannung ist, die an den anderen Eingang des Komparators 38 angelegt ist, wobei ein sol­ ches Signal vom Komparator 38 ein Schließen des Schalters 26 b bewirkt, der im übrigen die Form eines Halbleiter-Schalterelements haben kann, beispielsweise die Form eines Feldtransistors, oder der relaisgeschal­ tet sein kann. Der andere Eingang des Komparators 39 wird mit einer wei­ teren Bezugsspannung verbunden, die die gleiche oder eine andere als die Bezugsspannung sein kann, die an den anderen Eingang des Komparators 38 angelegt wird. Ein Signal wird im Ausgang des Komparators 39 erzeugt, wenn das Ausgangssignal der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 größer als die Bezugsspannung ist, die an den anderen Eingang des Komparators 39 angelegt wird, und ein solches Ausgangssignal wird zum Bewirken eines Schließens des Schalters 26 a verwendet, der ebenfalls die Form eines Halbleiter-Schaltelements wie ein Feldtransistor haben kann oder der relaisgeschaltet sein kann.

Wenn der Ausgang der Massendurchflußmeßvorrichtung also einigermaßen gering ist, bewirkt das Ausgangssignal vom Monitor 26 eine Einstellung des Nulldrifts der Massendurchflußmeßvorrichtung 10, und diese Vorkeh­ rung wird getroffen, weil das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des Motors im starken Maße durch den Nulldrift in der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 bei geringen Ausgängen derselben beeinflußt wird. Wenn der Ausgang von der Massendurchflußmeßvorrichtung 10 einen höheren Wert erreicht, wird der Schalter 26 a geschlossen, derart, daß das vom Monitor 26 er­ zeugte Ausgangssignal die Frequenz des Uhrimpulsgenerators in einer vorstehend beschriebenen Weise einstellt.

Es versteht sich, daß durch die richtige Wahl der an die anderen Ein­ gänge der Komparatoren 38 und 39 angelegten Bezugsspannungen beide Schalter 26 a und 26 b geschlossen werden können oder beide Schalter ge­ öffnet werden können, und zwar für bestimmte Werte der Ausgänge von der Massendurchflußmeßvorrichtung 10.

Claims (5)

1. Elektronische Regeleinrichtung für die einer Brennkraftmaschine in Form von Einspritzimpulsen zuzu­ führende Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von der durch eine Meßeinrichtung festgestellten, angesaugten Luftmenge und der durch eine Überwachungseinrichtung ermittelten Abgasemissionen, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (10) für die Erfassung des Massen­ durchflusses der Luft eingerichtet ist, wobei das Aus­ gangssignal der Meßeinrichtung (10) modifiziert durch das Signal der Überwachungseinrichtung (26) während eines ersten Betriebszustands der Maschine, über eine vom Arbeits­ takt der Brennkraftmaschine abhängige Zeit einem durch sein Ausgangssignal die Länge des Einspritzimpulses be­ stimmenden Integrator (12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22) zuge­ führt wird, dem auch über eine vom Arbeitstakt der Ma­ schine abhängige weitere Zeit das durch das Signal der Überwachungseinrichtung (26) während eines zweiten Betriebszustands der Maschine modifizierte Ausgangs­ signal eines Signalgenerators (18) zugeführt wird.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (12, 13, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22) aus einem in seiner Frequenz durch das Ausgangssignal der Meßeinrich­ tung einstellbaren Impulsgeber (12) und einem Zähler (13) sowie einer Abfrageeinrichtung (15, 18, 19, 21 bzw. 16, 18, 20, 22) besteht.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung (15, 18, 19, 21 bzw. 16, 18, 20, 22) für die Übernahme des im Zähler (13) enthaltenen Zähl­ wertes einen Speicher (15 bzw. 16) aufweist, in den je­ weils bis zum Erreichen des Zählwertes Impulse eingezählt werden, die als Ausgangssignal von dem als Impulsgeber ausgebildeten Signalgenerator (18) geliefert werden, der in seiner Frequenz in Abhängigkeit von dem Signal der Über­ wachungseinrichtung (26) einstellbar ist, wobei die Länge des Zählvorganges die Länge des Einspritzimpulses be­ stimmt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zählvorgang und der Einspritzimpuls durch einen vom Takt der Brennkraftmaschine abgeleiteten Impuls ein­ geleitet werden und der Einspritzimpuls durch einen Im­ puls am Ende des Zählvorganges beendet wird.

5. Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicher (15 bzw. 16) über eine Torschaltung (19 bzw. 20) die Zählimpulse des von der Überwachungsein­ richtung (26) einstellbaren Impulsgebers (18) zugeführt werden, wobei die Torschaltung (19 bzw. 20) von einem die Einspritzimpulse liefernden Multivibrator (21 bzw. 22), der von den Impulsen der Brennkraftmaschine gestellt und bei Erreichen des Zählwertes rückgestellt wird, für die Zählimpulse geöffnet wird.