DE3335338C2

DE3335338C2 - Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE3335338C2
Application number: DE3335338A
Authority: DE
Inventors: Toshio Mitakashi Tokio/Tokyo Takahasi
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1982-09-30
Filing date: 1983-09-29
Publication date: 1985-10-24
Also published as: GB2130749A; DE3335338A1; JPH051384B2; GB2130749B; GB8326190D0; US4599696A; JPS5960067A

Abstract

Eine Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors enthält einen Luftströmungsmesser und Einrichtungen zum Berechnen des Volumens der Ansaugluft des Motors. Der Luftströmungsmesser enthält einen Spannungsteiler mit einem variablen Widerstand. Ein Schleifer des variablen Widerstands steht in Wirkungsverbidung mit einer Klappe in dem Ansaugkanal, um eine Ausgangsspannung entsprechend dem Volumen der Ansaugluft zu erzeugen. Ein Rechner berechnet das Volumen der Ansaugluft aus der Ausgangsspannung und einer festen Spannung an einem Ende des variablen Widerstands. Ein Glättungskondensator lädt die feste Spannung, und ein Diagnosekreis spricht auf die feste Spannung an, um ein Diagnosesignal zu erzeugen, wenn die feste Spannung einen vorbestimmten Bereich übersteigt (Fig. 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors mit einem Luftströmungsmesser, der das Volumen der Ansaugluft des Motors eines Kraftfahrzeugs mißt.

Ein Brennstoffeinspritzsystem, das mit einem Rechner versehen ist, der das Volumen der Ansaugluftströmung aus einem Ausgangssignal von dem Luftströmungsmesser berechnet, um Ausgangssignale zum Aussteuern von elektromagnetbetätigten Einspritzventilen zu erzeugen, ist bekannt. Wenn ein Fehler, wie eine Unterbrechung der Drähte des Luftströmungsmessers oder ein Lösen eines Verbinders des Luftströmungsmessers von einem Anschluß einer Einheit, auftritt, kann eine Regelung des Luftbrennstoffverhältnisses des eingespritzten Brennstoffs nicht ausgeführt werden. Ein solcher Fehler wird deshalb sofort festgestellt, um eine Betriebssicherheitsanordnung zu betätigen, um den Stillstand des Motors zu verhindern. Eine übliche Feststelleinrichtung enthält ein Potentiometer, das durch eine Klappe in einem Ansaugkanal betätigt wird, und einen Glättungskondensator. Wenn die Spannung an dem Kondensator auf einen niedrigen Pegel durch den Fehler abfällt, arbeitet die Betriebssicherheitsanordnung. Da die Spannung an dem Kondensator während des normalen Betriebs des Motors schwankt, wird die Spannung, bei der die Betriebssicherheitsanordnung wirksam wird, auf einen erheblich niedrigen Pegel eingestellt, um eine Falschbeurteilung der Feststellung zu vermeiden.

Es verstreicht deshalb eine relativ lange Zeit, bevor die Spannung auf den voreingestellten niedrigen Pegel bei dem Fehler absinkt, so daß der Motor zum Stillstand kommt.

Bekannt sind im übrigen auch Luftströmungsmesser

mit temperaturabhängigen Widerständen (DE-ÜS 31 03178 und 31 28 006).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Diagnose eines Fehlers in einer Lufisirömungsmeßanordnung zu schaffen, die schnell den Feh ler der Luftströmungsmeßanordnung feststellt, um einen durch den Fehler verursachten Stillstand des Motors zu verhindern. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des

ίο Anspruchs 1. Eine Weiterbildung der Erfindung ist im Unteranspruch angegeben.

Die Erfindung wird beispielhaft anhand der Zeich-R ang erläutert, in der sind Γ i g. 1 ein Blockschaltbild einer Diagnoseanordnung für den Betrieb eines Motors,

F i g. 2 ein Schaltbild einer Luftströmungsmeßdiagnoseschaltung gemäß der Erfindung,

Fig.3 eine graphische Darstellung der Betriebssicherheitserzeugungszeiten nach der Anordnung der Er-

2ö findüüg und einer bekannten Anordnung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Diagnoseanordnung der Erfindung und

F i g. 5 ein Schaltbild einer Schaltung zum Erzeugen von Betriebssicherheitssignalen.

Die Diagnoseanordnung nach F i g. 1 enthält eine Motorbetriebsfeststellcinrichtungsgruppe 1 bis 9 und eine Regeleinheit CU. Die Regeleinhcit CU enthält eine Interfacegruppe 17a bis Mg. Treiberstufen 18a bis 18c und einen Rechner 11 mit einer Gruppe von Sektionen 11a bis Ud Die Feststelleinrichtungsgruppe enthält einen Zündsignalerzeugungskreis 1, dessen Ausgangssignal einen gezündeten Zylinder des Motors und dessen Zündzeit angibt, einen Luftströmungsmesser 2, einen Kühltemperaturfühler 3, einen Ansauglufttempcratur fühler 4 und einen Oa-Fühler 5 zum Feststellen der Sau erstoffkonzentration in den Abgasen. Die Fcststcllcinrichtungsgruppe enthält des weiteren einen Starterschalter 6 zum Feststellen des Betrieb: des Starters des Motors, einen Unterdruckschalter 7 zum Feststellen des Unterdrucks in dem Ansaugkanal des Motors, einen Leerlauffeststellschalter 8, der durch eine Drosselventilwelle in der Leerlaufstellung des Drosselventils betätigt wird, und einen Vollastschalter 9, der auch durch die Drosselventilwelle bei weit offener Drosselsiellung des Drosselventils betätigt wird. Der Rechner 11 enthält eine Selbstdiagnosefunktionssektion 11a, eine Betriebssicherheitserzeugungssektion Wb, eine Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion lic und eine Anzeige wechselsignalerzeugungssektion Wd. Während der

so Fahrt des Kraftfahrzeugs wird ein Anschluß 10 zur Erde abgeschaltet. Das Ausgangssignal des Zündsignalcrzeugungskreises 1 wird an die Selbstdiagnosesektion lla und die Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion Hc über das Interface 17a angelegt. Ausgnngssi- gnale des Luftströmungsmessers 2 und der Fühler 3 bis 5 werden an die Sektionen Ua und llcübcr einen A/D-Umsetzer 21 und das Interface Mb angelegt. Ausgangssignale der Schalter 6 bis 9 werden des weiteren an die Sektionen Wa und Wc jeweils über die Interfaces 17c

so bis 17/angelegt.

Die Selbstdiagnosefunktionssektion Wu überwacht Eingangssignale von der Motorbetriebsfeststclleinrichtungsgruppe 1 bis 9. Wenn ein Fehler festgestellt wird, wird ein Signal zu einer Warnlampe 15 über die Treiber stufe 18c zum Melden des Fehlers gesandt. Wenn des weiteren eine solche wesentliche Motorstörung auftritt, die den Motor zum Stillstand bringt, sendet die Selbstdiagnosefunktionssektion Wa ein Diagnoscsign.il in Ab-

hängigkeit von der Art der Motorstörung zu der Betriebssicherheitssignalerzeugungssektion 116. Die Betriebssicherheitssignalerzeugungssektion lib speichert mehrere Daten, um einen Stillstand des Motors zu verhindern, der durch die Motorstörung verursacht wird, und erzeugt ein Betriebssicherheitssignal in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal. Das Betriebssicherheitssignial wird der Brennstoffeinspritzregelsignalerzeuguingssektion lic zugeführt, die arbeitet, um das Eingangssignal der Feststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 anzuhalten. Im normalen Motörbetrieb arbeitet die Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion lic, um ein Luftbrennstoffverhältnisregelsignal zu erzeugen, indem die von der Motorbetriebsfeststelleinrichtungsgruppe 1 bis 9 zugeführten Eingangssignale berechnet werden, is Das Luftbrennstoffverhältnisregelsignal wird einer BrennstoCfpumpe 13 über eine Treiberstufe 186 und ein Relais 14 und den Brennstoffeinspritzregelkreisen 12 über die Treiberstufe 18a zugeführt, um einen geeigneten Betrag des Brennstoffs zu einer geeigneten Zeit einzuspritzen. Die Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion 1 lesendet ein Signal zu der Anzeigewechselsignalerzeugungssektion Wd, ansprechend auf ein Eingangssignal von dem Ch-Fühler 5. Die Anzeigewechsclsignalerzeugungssektion Wdsendet ein Signal zu einer Monitorlampe 16 ansprechend auf das Signal von der Brennstoffeinspritzregeisignalerzeugungssektion. um anzuzeigen, daß die Abgase die normale Sauerstoffkonzentration haben.

Wenn das Betriebssicherheitssignal von der Betriebssicherheitssignalerzeugungssektion 116 der Brennstoffeinspritzregelsignalerzeugungssektion lic zugeführt wird, erzeugt die Sektion lic ein Quasi-Luftbrennstoffvcrhältnisregelsignal in Abhängigkeit von dem Betricbssiclierheitssignal. Das Quasi-Luftbrennstoffverhäitnisregeisignai wird Jen Brennsioffeinspritzregelkreisen 12 zugeführt, so daß der Betrieb des Motors in Übereinstimmung mit dem Quasi-Signal ohne Stillstand weiterläuft.

Wenn des weiteren der Anschluß 10 mit Erde bei einer Werkstatt verbunden wird, sendet die Anzeigewechsclsignalerzeugungssektion Wd ein Signal zur Lumpe 16 in Abhängigkeit von dem Diagnosesignal, das von der Selbstdiagnosefunktionssektion Wa zugeführt wird. Die Lampe 16 leuchtet intermiuierend in Überein-Stimmung mit einem Muster auf, das durch das Diagnoscsignal bestimmt wird. Ein Inspekteur der Werkstatt kann die Art der Motorstörung durch das Muster des Aufleuchtens der Lampe 16 erkennen.

"^ΛεΓ Luftströmungsmesser gemäß F i g. 2 enthält ein Potentiometer als Spannungsteiler mit Widerständen Ri, R 2. einen Schleifer 23, der gleitbar mit dem Widerstand R 2 in Berührung ist, und eine Klappe 24, die in einem Ansaugkansl 26 vorgesehen ist und in Wirkungsverbindung mit dem Schleifer 23 steht. Der Luftströ- mungsmesser 2 ist mit der Regeleinheit CU über einen Verbinder 22 und Leitungen verbunden. Ein Ende des Widerstands R 1 ist mit dem A/D-Umsetzer 21 über einen Anschluß a verbunden und wird mit einer konstanten Spannung UB (z. B. 8 Y) von einem Konstantspannungskreis 25 gespeist. Ein Zwischenpunkt zwischen den Widerständen R 1 und R 2 ist mit dem A/D-Umselzcr über einen Anschluß b und einen Widerstand R 3 verbunden, so daß eine feste Bezugsspannung Ufix dem A/D-Umsetzer zugeführt wird. Eine Spannung an dem Schleifer 23, d. h. die Ausgangsspannung US, die sich mit der Bewegung der Klappe 24 des Luftströmunusmcssers 2 ändert, wird dem A/D-Umsetzer über einen Anschluß c und einen Widerstand R 4 zugeführt

Des wei'eren wird die Erdespannung GND über einen Anschluß d zugeführt Glättungskondensatoren Cl und C2 werden jeweils zwischen die Enden der Widerstände R 3 und R 4 und Erde geschaltet. Der Rechner 11 wird mit Signalen entsprechend den Spannungen US und Ufix gespeist, um die Menge der Ansaugluft zu berechnen. Die Menge der Ansaugluft Q kann durch die folgende Gleichung erhalten werden:

Q = A(Unx - USyUB,

worin A eine Konstante ist

Gemäß der Erfindung überwacht die Selbstdiagnosefunktionssektion Ha(Fi g. l)des Rechners 11 den Pegel der Spannung Ufix und erzeugt ein Diagnosesignal für eine Betriebssicherheitsoperation, wenn der Pegel der Spannung Ufix auf einen vorbestimmten niedrigen Pegel abfällt

Gemäß F i g. 3 wird davon ausgegeben, daß der Verbinder 22 durch einen Unfaii zur Zeil X ί gelöst wird und daß sich die Kondensatoren C1 und C2 allmählich entladen, so daß die Spannungen Ufix und US abfallen, wie gezeigt Eine bekannte Diagnoseanordnung überwacht den Pegel der Spannung US, um ein Betriebssicherheitssignal zu erzeugen. Da die Spannung US mit wesentlich großen Amplituden während des normalen Betriebszustands des Motors schwankt erzeugt die bekannte Diagnoseanordnung ein Betriebssicherheitssignal zur Zeit X2, wenn die Spannung t/Sauf einen sehr niedrigen Pegel abfällt um eine Fehlbeurteilung zu vermeiden. Deshalb verstreicht eine lange Zeit, bevor das Betriebssicherheitssignal erzeugt wird, was zu einem Stillstand des Motors führt, bevor die Betriebssicherheitsoperation einsetzt.

Bei der Anordnung der Erfindung kann, da der Pegel der festen Spannung Ufix überwacht wird, eine geringe Abweichung der festen Spannung als ein Signal aufgefaßt werden, das eine Störung darstellt. Das Betriebssicherheitssignal kann deshalb zu einer Zeit X 3 erzeugt werden, wenn der Pegel einen relativ schmalen Bereich H übersteigt. Demgemäß kann das Betriebssicherheitssignal früher erzeugt werden, um einen Moiorstillstand zu verhindern.

Die Anordnung der F i g. 4 enthält einen Rechenkreis 30 zum Berechnen der Menge der Ansaugluft Q, und erste und zweite Diagnosekreise 31 und 32. Die Spannung Ufix wird einem Fensterkomparator mit Operationsverstärkern 34 und 36 und einem ODER-Verknüpfungsglied 38 in dem zweiten Diagnosekreis 32 zugeführt. Das Ausgangssignal des Rechenkreises 30 wird einem Fensterkomparator mit den Operationsverstärkern 73 und 35 und einem ODER-Verknüpfungsglied 37 in dem ersten Diagnosekreis 31 und des weiteren einem Rechenkreis 61 über einen Analogschalter 59 zugeführt. Das Ausgangssignal des Fensterkomparators des ersten Diagnosekreises 31 wird einem UND-Verknüpfungsglied 40 und auch einem U N D-Verknüpfungsglied 41 über einen Inverter 44 zugeführt. In gleicher Weise wird das Ausgangssignal des Fensterkomparators des zweiten Diagnosekreises 32 einem UND-Verknüpfusigsglied 42 und einem UND-Verknüpfungsglied 43 über einen Inverter 45 zugeführt. UND-Verknüpfungsglieder 40 bis 43 werden mit impulsen von einem Oszillator 39 gespeist, um Impulse in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der beiden Fensterkomparatoren zu erzeugen.

Erste und zweite Diagnosekreise 31 und 32 sind mit

ersten Zählern 46 und 48 zum Feststellen des Fehlers der Luftströmungsmeßanordnung und mit zweiten Zählern 47 und 49 zum Rückstellen der ersten Zähler 46 und 48 versehen.

Wenn die Spannung Ufix den vorbestimmten Bereich W(F i g. 3)des Fensterkomparators wegen eines Fehlers in dem Luftströmungsmesser übersteigt, wird das Ausgangssignal des ODER-Verknüpfungsglieds 38 hochpegelig, so daß das UND-Verknüpfungsglied 42 Impulse erzeugt. Die Impulse werden dem Zähler 48 über ein UND-Verknüpfungsglied 53 zugeführt. Wenn die Zählung des Zählers 48 eine eingestellte Zählung entsprechend dem vorbestimmten Bereich H übersteigt, erzeugt der Zähler 48 ein hochpegeliges Ausgangssignal. Das Ausgangssigna! wird dem anderen Eingang des UND-VerlcnüpfungsgliedsSS über einen Inverter 51 zugeführt, so daß das UND-Verknüpfungsglied 53 geschlossen wird, um das Ausgangssignal des Zählers 48 zu halten. Das Ausgangssignal des Zählers 48 wird einem Regelverknüpfungsglied eines Analogschalters 57 zugeführt, um diesen zu schließen, und wird auch an das Regelverknüpfungsglied des Analogschalters 59 über einen Inverter 58 angelegt, um den Schalter zu unterbrechen. Ein Ausgangssignal eines Betriebssicherheitskreises 60 wird deshalb dem Rechenkreis 61 zugeführt. Es ist notwendig, den Zähler 48 zurückzustellen, falls die Störung in der Luftströmungsmeßanordnung nach einer kurzen Zeit wieder aufhört. Der Zähler 49 stellt den Zähler 48 zurück. Das Ausgangssignal des ODER-Verknüpfungsglieds 38 befindet sich auf einem niedrigen Pegel bei normalen Betriebszuständen, so daß das UND-Verknüpfungsglied 43 geöffnet wird, um Impulse zu erzeugen. Wenn die Zahl der dem Zähler 49 zugeführten Impulse einen vorbestimmten Wert erreicht, welcher der oben beschriebenen kurzen Zeit entspricht, erzeugt der Zähler 49 ein Ausgangssignai. Das Ausgangssigrul wird einem Rückstellanschluß des Zählers 48 zugeführt, um diesen zurückzustellen, und wird auch einem eigenen Rückstellanschluß über einen Verzögerungskreis 55 zugeführt. Somit wird der Rückstellvor- gang der Zähler 48 und 49 so lange wiederholt, wie sich die Luftströmungsmeßanordnung im normalen Zustand befindet. In gleicher Weise ist der erste Diagnosekreis 31 mit einem Inverter 50, einem UND-Verknüpfungsglied 52 und einem Verzögerungskreis 54 versehen und arbeitet in derselben Weise wie der zweite Diagnosekreis 32 aufgrund des Ausgangssignals des Rechenkreises 30. Wenn ein Fehler in der Luftströmungsmeßanordnung auftritt und der Analogschalter 57 durch das Ausgangssignal des ODER-Verknüpfungsglieds 56 betätigt wird, wird ein Betriebssicherheitssignal von einem Betriebssicherheitskreis 60 (F i g. 5) entsprechend dem Betriebssicherheitssignalerzeugungskreis 116 der Fig. 1 dem Rechenkreis 61 über den Schalter 57 zugeführt. Der Recheinkreis 61 erzeugt ein Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal aufgrund des Betriebssicherheitssignals und unter Bezugnahme auf die darin gespeicherten Daten, Das Quasi-Luftbrennstoffverhältnisregelsignal wird einem Brennstoffeinspritzer 63 über eine Treiberstufe 62 zugeführt um den Brennstoff mit einem geeigneten Luftbrennstoffverhältnis einzuspritzen, um den Motorbetrieb aufrechtzuerhalten.

Der Betriebssicherheitskreis 60 der F i g. 5 ist so ausgeiegt, daö er neun Arten von Betriebssicherheilssignalen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl bei entspre- chenden Drosselstellungen erzeugt. Ein Motordrehzahlsignal wird durch einen Wellenformungskreis 64 zum Formen von Zündimpulsen von dem Zündsignalerzeu gungskreis I und durch einen Frequenz-Spannungs-Umsetzer (F/V)65 erzeugt und einem Fensterkomparator mit Operationsverstärker 66 und 67 und einem ODER-Verknüpfungsglied 68 zugeführt. Drossclstdlungssignale werden durch den Leerlauffcststcllschaltcr 8 und den Vollastschalter 9 erhalten und werden jeweils den Invertern 70 und 71 und einem UND-Verknüpfungsglied 69 zugeführt. Ausgar.gssignale der Operationsverstärker 66 und 67, des ODER-Verknüpfungsglieds 68, der Inverter 70 und 71 und des UND-Vcrknüpfungsglieds 69 werden kombiniert und neun UND-Verknüpfungsgliedern 72 zugeführt, um eines der neun Ausgangssignale in Abhängigkeit von den Motorbetriebszuständen zu erzeugen. Ausgangssignalc der UND-Verknüpfungsglieder 72 werden jeweils an die Regelverknüpfungsglieder der Analogschalter 73 angelegt. Durch die Analogschalter 73 laufen Betriebssicherheitssignale Q I bis ζ)9 jeweils in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der UND-Verknüpfungsglicder 72. Ein Betriebssicherheitssignal wird somit dem Rechenkreis 61 in Übereinstimmung mit den Motorbciriebs/uständen zugeführt.

Aus der voranstehenden Beschreibung ergibt sich, daß gemäß der Erfindung eine feste Bezugsspannung überwacht wird und ein Betriebssicherheussignal erzeugt wird, wenn die Spannung einen vorbestimmten Bereich übersteigt. Die Betriebssicherheitsopcnilioncn können somit schnell ausgeführt werden, um einen Stillstand des Motors zu vermeiden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Diagnose eines Verbrennungsmotors mit einem Luftströmungsmesser (2), der einen variablen Widerstand (R 2) mit einem bewegbaren Anschluß enthält, wobei die Spannung an dem Anschluß auf das Volumen der Ansaugluft anspricht und eine Ausgangsspannung erzeugt, mit einem Anschluß für eine feste Spannung an einem Ende des variablen Widerstands, mit einem ersten Glättungskondensator (C2) zum Laden der Ausgangsspannung, mit einem zweiten Glättungskondensator (Ci) zum Laden der festen Spannung mit einem Rechner (30) zum Berechnen des Volumens der Ansaugluft aus der Ausgangsspannung und der festen Spannung, gekennzeichnet durch einen ersten Diagnosekreis (31) und einen zweiten Diagnosekreis (32) tna Zählern (46, 48) zum Feststellen eines Fehlers des LufUirömungsmessers, wobei der zweite Diagnosekreis auf die feste Spannung anspricht und ein Diagnosesignal erzeugt, wenn die feste Spannung einen vorbestimmten Bereich überschreitet, um den Fehler des Luftströmungsmessers schnell zu erkennen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftströmungsmesser (2) des weiteren einen festen Widerstand (R 1) enthält und daß der Anschluß (23) des variablen Widerstands (R2)'m Wirkungsverb:.".dung mit einer Klappe (24) steht, die in dem Ansaugkanal (26) des Motors vorgesehen ist.