DE2932366A1 - Detektor fuer den luftansaugstrom bei einer brennkraftmaschine - Google Patents
Detektor fuer den luftansaugstrom bei einer brennkraftmaschineInfo
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Description
B e s c h r e i b u η κ :
Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektor für den
Luftansaugstrom, der bei einem Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine zu benutzen ist.
Bei herkömmlichen elektronisch gesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen
für Brennkraftmaschinen werden die Luftansaugströme,
das heißt die Luftströme pro Zeiteinheit, gewöhnlich z.B. durch Benutzung eines Luftströmungsfühlers
erfaßt.
Der Luftströmungsfühler erzeugt gewöhnlich analoge Spannungssignale,
die den Ansaugluftströmen entsprechen. Bei der digitalen Signalverarbeitung wird, nachdem das analoge
Spannungssignal in ein digitales Signal umgef o:rmt^urde, es
durch die Drehzahl der Brennkraftmaschine geteilt, um einen Wert zu erhalten, der einem Luftansaugstrom pro Dreheinheit
der Brennkraftmaschine entspricht, wodurch entsprechend dem erhaltenen Wert eine der Brennkraftmaschine zuzuführende
Kraftstoffmenge bestimmt wird, was in der Praxis durch eine Impulsbreite eines Kraftstoffeinspritzimpulsea geschieht.
Bei Brennkraftmaschinen für Jahrzeuge ist der Luftansaugstrom
bei maximaler Leistung der Brennkraftmaschine bis zu 40 mal größer als beim Leerlauf der Brennkraftmaschine. Das maximale
Ausgangssignal des Luftströmungsfühlers wird daher 40 mal
größer als das minimale Ausgangssignal. Zur digitalen Verarbeitung
von Ausgangssignalen, die sich über einen so breiten Bereich erstrecken, ist eine Recheneinheit erforderlich, die
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eine Kapazität von mehr als 11 Bits.hat, wenn die Rechenverarbeitunsgenauigkeiten
berücksichtigt werden. Bei der Steuerung der Kraftstoffzufuhr für eine Btfennkraftmaschine
auf der Grundlage solcher digital verarbeiteter Ausgangssignale ist Jedoch die Kapazität des für die Kraftstoffzufuhrsteuerung
erforderlichen Mikrocomputers gewöhnlich in der Größenordnung von 4 bis 8 Bits. Venn die der 11-Bit*·
Kapazität entsprechenden Ausgangssignale in den 8-Bit-Mikrocomputer
für die rechnerische Verarbeitung eingegeben werden, wird das Rechensystem zwangsläufig sehr kompliziert.
Da der Rechenvorgang nicht nur für die Analog-Digital-Umformung,
sondern auch für die Kraftstoffzufuhrsteuerung für eine Brennkraftmaschine in der zuvor beschriebenen Weise
mit Hilfe eines Mikrocomputers durchgeführt wird, würde das Gesamtrechensystem noch komplizierter werden. Auch wenn eine
Rechenschaltung, die den Rechenvorgang für die zuvor erwähnte digitale Verarbeitung anstelle des Mikrocomputers ausführt,
würde diese Schaltung ebenfalls kompliziert werden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Detektor für den Luftansaugstrom zu schaffen, der die vorstehend genannten
Hachteile des Standes der Technik beseitigt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Detektor für den Luftansaugstrom zu schaffen, der eine Einrichtung zum
Erzeugen von Signalen aufweist, deren Frequenzen proportional dem Luftansaugstrom sind, und die durch Zählen der Signale
digitale Signale erzeugt, die proportional den Luftansaugströmen pro Umdrehungseinheiten der Brennkraftmaschine sind.
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Der Detektor für den Luftansaugstrom bei einer Brennkraftmaschine
ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen ersten Impulsgenerator zum Erzeugen von den Drehwinkelstellungen
der Brennkraftmaschine entsprechenden Impulssignalen, durch einen zweiten Impulsgenerator zum Erzeugen
von ImpulsSignalen mit den Luftansaugströmen entsprechenden Frequenzen und durch einen Zähler zum Zählen von Impulsanzahlen
der von dem zweiten Impulsgenerator während einer * bestimmten Periode der Impulssignale von dem ersten Impulsgenerator
abgegebenen Impulssignale, um Signale zu erzeugen, wodurch den Ansaugluftströmen pro Einheit der Drehwinkelstellungen
der Brennkraftmaschine entsprechende digitale Signale erzeugt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt:
Pig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Detektors,
Pig. 2 Signalformen, die von der in Pig. 1 gezeigten Schaltung
erzeugt werden, und
Pig. 3 ein Blockschaltbild einer Anwendung des erfindungsgemäßen Detektors.
Bei dem in Pig. 1 gezeigten Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Detektors für den Luftansaugstrom
weist dieser einen Drehwinkelfühler 1 für die Brennkraftmaschine zum Erfassen der Drehwinkel der Kurbelwelle, der ein Signal für
jeden Kurbelwellenwinkel von 120° bei einer Brennkraftmaschine
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von 6 Zylindern, einen Kurbelwellenwinkel von 180° für eine Brennkraftmaschine mit 4 Zylindern oder einen Kurbelwellenwinkel
von 360° erzeugt, eine Signalformersclialtung 2 zum
Formen der Signalform, um ein Impulssignal a zu erhalten, einen monostabilen Multivibrator 3, der von der Rückflanke
des Impulssignals a angesteuert wird, um ein Impulssignal b zu erzeugen, und einen monostabilen Multivibrator 4- auf-f
fweisti, der mit der Rückflanke des Impulssignals b angesteuert'
wird, um ein Impulssignal c zu erzeugen.
Andererseits umfaßt der Detektor einen Karman-Wirbel-Strömungsmesser
5» -der Signale erzeugt, deren Frequenzen proportional
den Luftansaugströmen sind, sowie eine Signalformerschaltung 6, der das Signal von dem Strömungsmesser 5 zugeführt
wird, um ein Impulssignal d zu erhalten.
Ein Zähler 7 zählt die Impulssignale d und wird jedesmal dann
zurückgesetzt, wenn das Impulssignal c ihm zugeführt wird. Eine Verriegelungsschaltung 8-dient zum Auslesen der Zählerstände
des Zählers 7> um ein Ausgangssignal Si jedesmal dann
zu erzeugen, wenn das Impulssignal b an die Verriegelungsschaltung
8 gegeben wird.
Wie aus Fig. 2 zu erkennen ist, wird das Impulssignal b unmittelbar
vor dem Impulssignal c erzeugt, so daß die Verriegelungsschaltung 8 die Zählerstände des Zählers 7 unmittelbar
vor seinem Zurücksetzen speichert und das Ausgangssignal
S^ erzeugt. Das Ausgangssignal S^ von der Verriegelungsschaltung
8 ist ein digitales Signal, das proportional der Impulsanzahl des Impulssignals d pro Dreheinheit einer Brennkraftmaschine,
d.h. pro Periode T-] in Fig. 2, und damit proportinal
dem Ansaugluftstrom pro Dreheinheit ist.
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Bei der in Jig. 1 gezeigten Schaltung kann der Luftansaugstrom
pro Dreheinheit unmittelbar erfaßt werden. Der Inderungsbereich beim Signal S<] liegt daher höchstens innerhalb
des 4~-5fächen des minimalen Wertes, so daß dieser Detektor
für den Luftansaugstrom eine große Vereinfachung einer Recheneinheit für das Kräftstoffeinspritzsystem erreicht.
Pig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffeinspritzsystems, das den erfindungsgemäßen
Detektor benutzt. Das System weist einen Detektor 9 für den
Luftansaugstrom, wie er in 3?ig. 1 gezeigt ist, eine zentrale Verarbeitungseinheit 10 für einen Mikrocomputer, einen
Akkumulator 11 zum Übertragen von Daten für die Rechenverarbeitung oder dergleichen, eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 12,
einen Festspeicher (ROM) 13,einen Speicher mit freiem Zugriff
(RAM) 14, eine Eingabe/Ausgabe-Einheit 15, ein Einspritzventil 16 und einen Datenstrang 1? auf.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 10 dient zum Auslesen der Ausgangssignale S^ von dem Detektor 9 über die Eingabe/Ausgabe-Einheit
12 nach Maßgabe des· in dem ROM 13 gespeicherten Programmsund liest auch Signale S2 aus, die der Eingabe/Ausgabe-Einheit
15 von hier nicht gezeigten Fühlern zum Erfassen verschiedener Betriebsparameter der Brennkraftmasche entsprechen,
wie der Temperaturen des Kühlwassers, der Umgebung und des Abgases, um eine Einspritzimpulsbreite ausgehend von der Bezugseinspritzströmung
zu berechnen, die durch das Signal S>| bestimmt ist und der ein Korrekturwert hinzuaddiert wird,
der durch das Signal S2 bestimmt ist. Ein Einspritzimpuls Sj,
der die berechnete Impulsbreite hat, wird von der Eingabe/ Ausgabe-Einheit 15 erzeugt. Der Einspritzimpuls S^ speist
das Einspritzventil 16, um eine Kraftstoffeinspritzung zu
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bewirken. Der HAM 14· speichert zeitweilig während der Berechnung
die Zwischenwerte.
Der erfindungsgemäße Detektor kann nicht nur für ein Kraftstoffeinspritzsystem,
sondern auch für eine Zündwinkel-Steuereinrichtung und ein Abgas-Rückgabesystemtenutzt
werden.
Anstelle des Karman-Wirbel-Strömungsmessers, wie er in
Fig. 1 gezeigt ist, kann auch ein Turbinenströmungsmesser
benutzt werden. Kurz gesagt, können alle Strömungsmesser benutzt werden, die Signale erzeugen, deren Frequenzen
proportional zu den Luftansaugströmungen sind.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß der erfindungsgemäße Detektor unmittelbar die Luftansaugströmung
pro Umdrehungseinheit einer Brennkraftmaschine berechnet,
so daß der Inderungsbereich des Signals innerhalb des 4~5£achen
liegt, der leicht von einem 8-Bit-Mikrocomputer rechnerisch verarbeitet v/erden kann. Da eine Teilerschaltung nicht erforderlich
ist, wird die zur Signalverarbeitung benötigte Zeit kurzer, so daß das Kraftstoffeinspritzsystem vereinfacht
werden kann.
Obwohl die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen erläutert wurde, erkennt der Fachmann sofort, daß die
vorstehenden und andereii Änderungen in der Systemanordnung
und den Einzelheiten vorgenommen werden können, ohne daß dabei jedoch der allgemeine Erfindungsgedanke verlassen wird.
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Claims (6)
- - PAT-E N TA N Wfi LT EA. GRUNECKER»η_-ΐΝαH. KINKELDEYDRlNQW. STOCKMAIRDR-INQ · A«€ (CALTECiIK. SCHUMANNDU REH NAT. ■ DlFt-PHYSP. H. JAKOBDPt-INGG. BEZOLDT- OVL-CHEMlITCSSAlT MOTOR Co. LTD.2, Takara-Cho, Kanagawa-Ku,üTokohama City, Japan8 MÜNCHENMAXIMILIANSTRASSEP 14- 155-52/s 8. August 1979Detektor für den Luftansaugstrom bei einer BrennkraftmaschinePatentansprücheDetektor für den Luftansaugstrom bei einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (1,2,3,4·) zum Erzeugen von den Drehwinkelstellungen der Brennkraftmaschine entsprechenden Impulssignalen, durch einen zweiten Impulsgenerator (5,6) zum Erzeugen von Impulssignalen mit den Luftansaugströmen entsprechenden Frequenzen und durch einen Zähler (7) zum Zählen von Impulsanzahlen der von dem zweiten Impulsgenerator während einer bestimmten Periode der Impulssignale von dem ersten Impulsgenerator abgegebenen Impulssignale, um Signale zu erzeugen, wodurch den Ansaugluftströmeη pro Einheit der Drehwinkelstellungen der Brennkraftmaschine entsprechende digitale Signale erzeugt werden.030010/0706TELEFON (OBB) 39 38 69TELBX OB-2O38OTELEQRAMME MONAPATTELEKOPIERER
- 2. Detektor nach. Anspruch 1, dadurch. gekennzeichnet , daß der erste Impulsgenerator (1,2,3*4-) einen Drehwinkelfühler (1) zum Erfassen der Kurbelwellendrehwinkel der Brennkraftmaschine und Erzeugen eines Signals für jeden Kurbelwellenwinkel, eine Signalformerschaltung (2) zum Formen der Signalform des Drehwinkelfühlers und Erzeugen eines Impulssignals, einen ersten monostabilen Multivibrator (3), der mit der Rückflanke des Impulssignals angesteuert wird und ein Impulssignal erzeugt, und einen zweiten monostabilen Multivibrator (4-) aufweist, der mit der Bückfl-anke des Impulssignals angesteuert wird, um ein zweites Impulssignal zu erzeugen, daß der zweite Impulsgenerator (5,6) einen Strömungsmesser (5) zum Erzeugen von Signalen, deren Frequenzen proportional den Luftansaugströmen sind, und eine zweite Signalformerschaltung (6) aufweist, der das Signal von dem Strömungsmesser zugeführt ist, um ein Impulssignal zu erzeugen, und daß der Zähler (7) die Impulssignale von der zweiten Signalformerschaltung zählt, jedesmall dann zurückgesetzt wird, wenn ihm das Impulssignal von dem zweiten monostabilen Multivibrator zugeführt wird^und eine ■Verriegelungsschaltung (8) die Zählerstände des Zählers ausliest, um ein Ausgangssignal jedesmal dann zu erzeugen, wenn das Impulssignal von dem ersten monostabilen Multivibrator der Verriegelungsschaltung zugeführt wird.
- 3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungsmesser (5) ein Karman-Wirbel-Strömungsmesser ist.
- 4-. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Strömungsmesser (5) ein Turbinenströmungsmesser ist.030010/0706
- 5. Detektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Einspritzventil-Steuereinrichtung (10 - 15» 17) zvixo. Aufnehmen der digitalen Signale von "dem Detektor (9) und Erzeugen von Impulsen, die Werten ensprechen, die durch die digitalen Signale addiert um Korrekturwerte, die durch Brennkraftmaschinen-Betriebsparameter bestimmt sind, bestimmt werden,und durch ein von den Impulsen der Einspritzventil-Steuereinrichtung gesteuertes Einspritzventil (16).
- 6. Detektor nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Einspritzventil-Steuereinrichtung (10-15» 17) eine zentrale Verarbeitungseinheit (10) für einen Mikrocomputer, einen Akkumulator (11) zum Übertragen von Daten und rechnerischen Verarbeiten, eine erste Eingabe/ Ausgabe-Einheit (12), einen Festspeicher (13), einen Speicher mit freiem Zugriff (14-^ eine zweite Eingabe/Ausgabe-Einheit (15) und einen diese Bauteile verbindenden Datenstrang (17) aufweist.030010/0706
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