DE3839721A1 - Einrichtung zum ermitteln des oeffnungsgrades einer drosselklappe fuer die regelung einer brennkraftmaschine mit innerer verbrennung - Google Patents
Einrichtung zum ermitteln des oeffnungsgrades einer drosselklappe fuer die regelung einer brennkraftmaschine mit innerer verbrennungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ermitteln
des Öffnungsgrades einer Drosselklappe für die Regelung
einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ent
sprechend der Maschinendrehzahl und dem Öffnungsgrad
der Drosselklappe.
Der Öffnungsgrad der Drosselklappen ist ein für die
Regelung der Maschine wesentlicher Parameter und kann
mittels eines Drosselklappen-Sensors festgestellt wer
den. Bisher sind verschiedene Arten von Drosselklap
pen-Sensoren vorgeschlagen worden. Jedoch hat von her
kömmlichen Drosselklappen-Sensoren keiner eine für ei
nen Bereich kleiner Werte des Drosselklappen-Öffnungs
grades ausreichende hohe Auflösung.
Insbesondere bei Regelsystemen für Brennkraftmaschinen
wird der Grad der Drosselklappenöffnung zu einer wich
tigen Informationsquelle zum Ermitteln der Betriebslast
einer Brennkraftmaschine. Ein Sensor zum Feststellen
des Öffnungsgrades einer Drosselklappe ist gewöhnlich
mit einem Regelwiderstand aufgebaut, wie z.B. in JP-GM-
OS 5792 107 und 59-66 106 beschrieben. Vom Sensor kann
eine dem Grad der Drosselklappenöffnung proportionale
Ausgangsspannung erhalten werden, die von einer Regel
einheit analog-digital umgesetzt und einem Rechner zu
geleitet wird.
Mit herkömmlichen Drosselklappen-Sensoren sind jedoch
Schwierigkeiten verbunden, insofern als der Grad der
Drosselklappenöffnung der Maschinenlast (z.B. Druck im
Ansaugrohr) nicht proportional ist, so daß, wie in Fig.
5 dargestellt, die Maschinenlast nicht in linearer Be
ziehung zum Grad der Drosselklappenöffnung steht. Ins
besondere ändert sich die Maschinenlast im niedrigen
Maschinendrehzahlbereich bei kleinen Werten des Dros
selklappen-Öffnungsgrades rasch und bei großen Werten
des Drosselklappen-Öffnungsgrades weniger rasch. Es ist
folglich notwendig, den Grad der Drosselklappenöffnung
im niedrigen Maschinendrehzahlbereich und bei kleinen
Werten der Drosselklappenöffnung mit hoher Auflösung zu
ermitteln, um die Maschine präzise regeln zu können.
Mit dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Drossel
klappen-Sensor kann jedoch eine bei niedrigen Maschi
nendrehzahlen und kleinen Werten des Drosselklappen-
Öffnungsgrades ausreichende Auflösung nicht erzielt
werden.
Im Hinblick auf die vorstehend angesprochenen Schwie
rigkeiten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine Ein
richtung zum Ermitteln der Drosselklappenöffnung zu
schaffen, bei der die Ausgangsspannungscharakteristik
eines Drosselklappen-Sensors entsprechend der Maschi
nendrehzahl und dem Grad der Drosselklappen-Öffnung so
geändert wird, daß eine im wesentlichen ausreichende
Auflösung für die Maschinenregelung über dem gesamten
Betriebsbereich der Maschine erzielt wird.
Diese Aufgabe ist mit einer Einrichtung zum Ermitteln
des Öffnungsgrades der Drosselklappe für die Regelung
einer Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung ge
löst, die sich erfindungsgemäß auszeichnet durch
- - einen Drosselklappen-Sensor zum Feststellen eines Öffnungsgrades der Drosselklappe und Abgeben einer Ausgangsspannungscharakteristik,
- - eine Vielzahl von Schaltern,
- - eine Vielzahl von Widerständen, die je mit einem zugehörigen Schalter aus der Vielzahl von Schaltern verbunden und mit dem Drosselklappen-Sensor paral lelschaltbar sind, und
- - eine Regeleinrichtung zur Abgabe eines Steuersignals zum Schalten der Vielzahl von Schaltern in einen Sperr- und einen Durchlaßzustand,
die Vielzahl von Schaltern in Abhängigkeit
vom Steuersignal von der Regeleinrichtung nach Bedarf
auf Durchlaß geschaltet oder gesperrt werden, um die
Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselklappen-
Sensors verschieden einzustellen.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Ein
richtung zum Ermitteln des Öffnungsgrades der Drossel
klappe kann die Ausgangsspannungscharakteristik des
Drosselklappen-Sensors so eingestellt werden, daß sie
sich bei kleinen Werten des Öffnungsgrades der Dros
selklappe rascher ändert, wobei die Öffnung im Bereich
niedriger Maschinendrehzahlen klein wird und die Ma
schinendrehzahl bei kleinen Werten für den Öffnungsgrad
der Drosselklappe niedriger wird. Daher kann auch bei
den kleinen Werten für den Öffnungsgrad der Drossel
klappe und niedrigen Maschinendrehzahlen eine ausrei
chend hohe Auflösung beim Ermitteln des Öffnungsgrades
der Drosselklappe erzielt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Ausfüh
rungsform der Einrichtung zum Ermitteln des
Öffnungsgrades einer Drosselklappe,
Fig. 2 einen Schaltplan für den Hauptteil der das
Hauptmerkmal der Erfindung bildenden Regel
einheit,
Fig. 3 ein Diagramm der Beziehung zwischen der Aus
gangsspannung des Drosselklappen-Sensors und
dem Grad der Drosselklappenöffnung,
Fig. 4 eine Auswahltabelle, mit der sich eine Cha
rakteristik des Drosselklappen-Sensors ent
sprechend dem Öffnungsgrad der Drosselklappe
und der Maschinendrehzahl auswählen läßt, und
Fig. 5 ein Diagramm der Beziehung zwischen Maschi
nenlast und Öffnungsgrad der Drosselklappe.
Gemäß Fig. 1 sind am Luftansaugsystem 2 einer Brenn
kraftmaschine 1 eine Drosselklappe 3 und stromab von
ihr eine Sammelkammer 5 angeordnet. In der Nähe von
Luftansaugöffnungen der Maschine 1 an der Sammelkammer
5 nachgeschalteten Luftansaugrohren sind Einspritzvor
richtungen 6 angeordnet. Außerdem sind ein Drossel
klappen-Sensor 7 an der Drosselklappe 3, ein Sensor 8
für die Wassertemperatur und ein Sensor 9 für den Kur
belwinkel an der Maschine 1, ein Sensor 10 für die An
sauglufttemperatur an der Sammelkammer 5 und ein Sensor
11 für das Luft-Kraftstoff-Verhältnis an einer Auspuff
anlage 14 der Maschine 1 angeordnet. Die erfaßten Sig
nale von den Sensoren 7, 8, 9, 10 und 11 sowie von
einem Sensor 4 für den atmosphärischen Druck werden
einer als Regeleinrichtung dienenden Regeleinheit 12
zugeleitet. Die Regeleinheit 12 berechnet bzw. verar
beitet die erfaßten Signale und gibt zweckdienliche
Steuersignale an die Einspritzvorrichtungen 6 und an
Zündspulen 13 ab.
Gemäß der in Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung
für die Regeleinheit 12 und den Drosselklappen-Sensor
7 ist letzterer aus einem Regelwiderstand Rv aufgebaut,
mit dem mehrere Widerstände R 1 und R 2 von verschiedenen
Widerstandswerten parallelgeschaltet sind. Mit den Wi
derständen R 1 und R 2 sind zugehörige Schalter in Form
von Transistoren Tr 1 und Tr 2 verbunden. Ein Ende des
Regelwiderstandes Rv ist an eine Stromquelle Vcc, die
andere an Masse angeschlossen, und das bewegliche Kon
taktstück 7 a des Widerstandes Rv ist über einen Analog-
Digital-Umsetzer 15 mit Eingängen 16 einer Zentralein
heit (ZE) 17 verbunden. Die Basisanschlüsse der Transi
storen Tr 1 und Tr 2 sind mit Ausgängen 18 von der ZE 17
der Regeleinheit 12 verbunden. Letztere leitet den
Transistoren Tr 1 und Tr 2 nach Bedarf Steuersignale S 1
(1, 1 in binärer Schreibweise), S 2 (0, 1), S 3 (0, 0)
und S 4 (0, 0) zu.
Die vorstehend beschriebene Ausbildungsform ermöglicht
es, die Ausgangsspannungscharakteristik des Drossel
klappen-Sensors 7 gemäß Fig. 3 in Übereinstimmung mit
dem Durchlaß- bzw. Sperrzustand der durch die Steuer
signale von der Regeleinheit 12 angesteuerten Transi
storen Tr 1 und Tr 2 zu ändern.
Der Vorgang der Änderung der Ausgangsspannungscharakte
ristik des Drosselklappen-Sensors 7 entsprechend dem
Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 und der Maschinendreh
zahl ist folgender: Die Kombination aus Öffnungsgrad
der Drosselklappe 3 und Maschinendrehzahl bestimmt die
in Fig. 4 angegebenen Ausgangsspannungscharakteristiken
(1) bis (4), deren Numerierung derjenigen der in Fig. 3
dargestellten Kennkurven entspricht. Beispielsweise
wird die Charakteristik (1) mit auf Durchlaß geschalte
ten Transistoren Tr 1 und Tr 2 (sh. Fig. 3) für eine
Drosselklappenöffnung von 10 Grad oder kleiner und für
Maschinendrehzahlen von 1500 min-1 und weniger gewählt.
Bei größer werdendem Öffnungsgrad der Drosselklappe und
zunehmender Maschinendrehzahl ändert sich die Charakte
ristik in die Charakteristik (2) mit gesperrtem Transi
stor Tr 1 und auf Durchlaß geschaltetem Transistor Tr 2,
in die Charakteristik (3) mit auf Durchlaß geschaltetem
Transistor Tr 1 und gesperrtem Transistor Tr 2, und in
die Charakteristik (4) mit gesperrten Transistoren Tr 1
und Tr 2.
Folglich werden die Transistoren Tr 1 und Tr 2 bei nie
drigen Maschinendrehzahlen und niedrigem Öffnungsgrad
der Drosselklappe auf Durchlaß geschaltet, so daß sich
die Ausgangsspannung des Sensors 7 bei kleiner Drossel
klappenöffnung rasch ändert, wodurch eine hohe Auflö
sung zustande kommt. Die Schalter oder Transistoren Tr 1
und Tr 2 werden entsprechend der der Regeleinheit 12
zugeleiteten Information über Maschinendrehzahl und
Öffnungsgrad der Drosselklappe nach Bedarf in den
Durchlaß- oder den Sperrzustand geschaltet, um so nach
Bedarf die Widerstände R 1 und R 2 mit dem Regelwider
stand Rv parallelzuschalten. Folglich kann eine zweck
dienliche Ausgangsspannungscharakteristik des Drossel
klappen-Sensors 7 gewählt werden, die eine hohe Auflö
sung in jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1
ermöglicht.
Die Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselklap
pen-Sensors 7 läßt sich so ändern, daß sie nur vom
Öffnungsgrad der Drosselklappe 3 oder von der Maschi
nendrehzahl abhängig ist. Beim gezeigten Beispiel wer
den die Transistoren Tr 1 und Tr 2 im Durchlaßzustand
gehalten, während die Drosselklappe 3 vollständig ge
schlossen ist.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung
eine Einrichtung schafft, bei der die Ausgangsspan
nungscharakteristik des Drosselklappen-Sensors ent
sprechend der Maschinendrehzahl und dem Öffnungsgrad
der Drosselklappe geändert wird. Daher kann auch bei
einem Drosselklappen-Sensor, der selbst eine lineare
Ausgangsspannungscharakteristik hat, eine ausreichend
hohe Auflösung über dem gesamten Betriebsbereich der
Maschinensteuerung erzielt werden, und das Regelsystem
für die Brennkraftmaschine kann als Ganzes eine große
Genauigkeit erreichen.
Claims (5)
1. Einrichtung zum Ermitteln des Öffnungsgrades einer
Drosselklappe für die Regelung einer Brennkraft
maschine mit innerer Verbrennung,
gekennzeichnet durch
- - einen Drosselklappen-Sensor (7) zum Feststellen eines Öffnungsgrades der Drosselklappe (3),
- - eine Vielzahl von Schaltern (Transistoren Tr 1, Tr 2),
- - eine Vielzahl von Widerständen (R 1, R 2), die je mit einem zugehörigen Schalter (Tr 1, Tr 2) aus der Vielzahl von Schaltern verbunden und mit dem Drosselklappen-Sensor (7) parallelschaltbar sind, und
- - eine Regeleinrichtung (12) zur Abgabe eines Steuersignals (S 1, S 2, S 3, S 4) zum Schalten der Vielzahl von Schaltern (Tr 1, Tr 2) in einen Sperr- und einen Durchlaßzustand,
wobei die Vielzahl von Schaltern (Tr 1, Tr 2)
in Abhängigkeit vom Steuersignal (S 1, S 2, S 3, S 4)
von der Regeleinrichtung (12) nach Bedarf auf
Durchlaß geschaltet oder gesperrt werden, um die
Ausgangsspannungscharakteristik des Drosselklappen-
Sensors (7) verschieden einzustellen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Regeleinrichtung (12)
den 1/0-Schaltwert des Steuersignals (S 1, S 2, S 3,
S 4) entsprechend der Drosselklappenöffnung ändert.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Regeleinrichtung (12)
den 1/0-Schaltwert des Steuersignals (S 1, S 2, S 3,
S 4) entsprechend der Maschinendrehzahl ändert.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Regeleinrichtung (12)
den 1/0-Schaltwert des Steuersignals (S 1, S 2, S 3,
S 4) entsprechend einer Kombination von Drosselklap
penöffnung und Maschinendrehzahl ändert.
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