DE2739674C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luft-Gemisches einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

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spiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu- fendcn Flanke des Einspritzimpulses zunimmt und auf

tert diesem Wert bis zur Rückstellung durch den monostabi-

F i g. 1 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform len Multivibrator 29 verbleibt (F i g. 3c). Der monostabi-

der Erfindung; Ie Multivibrator 28 tastet die nachlaufende Flanke des

F i g. 2 zeigt im einzelnen einen Impulsdauer/Span- 5 Einspritzinipulses ab und erzeugt einen Impuls (F i g. 3d)

nungs-Wandler der ersten Ausführungsform der F i g. 1; mit einer Dauer, während der das Übertragungsgatter

Fig.3 zeigt eine Anzahl von Wellenformen zur Be- 31 offengehalten wird und ein Ausgangssignal erzeugt,

Schreibung der Schaltung der F i g. 2; dessen Amplitude der Impulsdauer des Einspritzimpui-

F i g. 4 ist ein Blockdiagramm der Luft-Steuereinheit ses entspricht Die nachlaufende Flanke des Ausgangssi-

derFig. 1; 10 gnals des monostabilen Multivibrators 28 wird durch

F i g. 5 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der den monostabilen Multivibrator 29 abgetastet (F i g. 3f),

Beziehungen zwischen der Drosselklappenöffnung und so daß der Sägezahngenerator 30 gleichzeitig mit der

der Einspritzimpulsdauer, die der Maschinenleistung Schließung des Übertragungsgatters 31 zurückgestellt

entspricht, mit der Maschinendrehzahl als Parameter; wird.

F ig. 6 ist eine Darstellung einer alternativen Ausfüh- 15 F ig. 4 veranschaulicht ein Beispiel der Ansaugluft-

rungsform der Luft-Steuereinheit der F i g. 1; Steuereinheit 16. Das für die Maschinenleistung reprä-

F i g. 7 zeigt im einzelnen das Betätigungsorgan der sentative Signal des Wandlers 14 gelangt an einen Ana-

F i g. 1. log/Digital-Wandler 41, durch den das Eingangssignal in

Fig. 1 der Zeichnung zeigt ein Winkelstellung-De- einen Digitalcode umgewandelt wird, der an einen X-tektor 11, der mit einem Gaspedal 10 verbunden ist und 20 Adressendecoder 43 gelangt, durch den der Digitalcode ein Spannungssignal erzeugt, das für die Winkelstellung in ein Signa! umgewandelt wird, das eine ^-Adressendes Gaspedals 10 in bezug auf einen feswn Punkt renrä- sammelschiene eines Lese-Mikrospeietrers oder einer sentativ ist Dieses Spannungssignal gelangt -in eine Matrix 44 angibt Das für die Maschinendrenzahl reprä-Steuereinheit 12 für die Brennstoffeinspritzung, die in sentative Signal des Wandlers 17 wird durch einen Anaherkömmlicher Weise ausgebildet ist Signale, die ande- 25 log/Digital-Wandler 42 in einen Digitalcode umgewanren Maschinen parametern, wie etwa der Maschinen- delt und an einen V-Adressendecoder 45 überführt, temperatur, dem Ansaugkrümmer-Unterdruck und den durch den der Digitalcode in eine V-Adressensammel-Zündverteilerimpulsen etc. entsprechen, gelangen eben- schiene des Mikrospeichers 44 gelangt, so daß ein falls an die Steuereinheit 12, in der sie zur Errechnung Schnittpunkt in dem Speicher oder der Matrix ermittelt der Länge der Einspritzimpulse verarbeitet werden, die 30 wird. F i g. 5 veranschaulicht Kurven, die die Beziehung an eine Einspritzdüse 13 und an andere nicht gezeigte zwischen der Drosselklappenöffnung und der Einspritz-Einspritzdüsen abgegeben werden. Die Einspritzimpul- impulsdauer oder der Maschinenausgangsleistung für se gelangen ebenfalls durch eine ODER-Schaltung 15 an eine bestimmte Maschinendrehzahl veranschaulichen, einen Impulsdauer/Spannungs-Wandler 14, durch den Diese Kurven werden durch Analyse daraus bestimmt, die Einspritzimpulsdauer in ein entsprechendes Span- 35 daß für eine bestimmte Brennstoffmenge die zuzuminungssignal umgewandelt wird. Dieses Spannungssignal sehende Luftmenge ein gewünschtes oder stöchiometriist repräsentativ für die Ausgangsleistung einer Brenn- sches Mischungsverhältnis ergibt, so daß das Luftkraftmaschine 20 und wird an eine Lufteinlaß-Steucr- Brennstoff-Verhältnis zu jedem Zeitpunkt auf dem stöeinheit 16 abgegeben. Ein Impulsintervall/Spannungs- chiometrischen Wert gehalten werden kann, und ?war Wandler 17 dient zur Umwandlung des Intervalls zwi- 40 unabhängig von der sich ändernden Maschinenlast. An sehen aufeinanderfolgenden Zündimpulsen eines Zünd- jedem Schnittpunkt der Speichermatrix ist eine Digitalverteilers 18 in ein Spannungssignal, das für die Dreh- inforrcation gespeichert, die einer Drosselklappenöffzahl der Brennkraftmaschine 20 repräsentativ ist. Dieses nung bei einer bestimmten Maschinendrehzahl oder ei-Spannungssignal wird an die Lufteinlaß-Steuereinheit ner bestimmten MaschinenSeistung entspricht wie in 16 abgegeben, die Eingangssignale zur Errechnung der 45 F i g. 5 angedeutet ist Daher erzeugt bei einer gegebedurch ein Ansaugrohr 21 eintretenden Luftmenge ver- nen Folge von Eingangsspannungen der Wandler 14 arbeitet. Das Ausgangssignal der Steuereinheit 16 wird und 17 der Lese-Mikrospeicher 44 einen Digitalausdurch eine Leistungsstufe 22 verstärkt und an ein Betäti- gang, der die entsprechende Drosselklappenöffnung angungsorgan 23 abgegeben, das in Antriebsverbindung gibt und durch einen Abtastverstärker 46 abgetastet mit einer Drosselklappe 24 steht. 50 und in ein Analogsignal durch einen Digital/Analog-

Zur Bildung des für die Niaschinendrehzahl repräsen- Wandler 47 umgewandelt wird, dessen Ausgangssignal tativen Signals umfaßt der Impulsintervall/Spannungs- an das Betätigungsorgan 22 über die Leistungsstufe 22 Wandler 17 einen monostabilen Multivibrator 25, der abgegeben wird. Es ist erkennbar, daß entsprechend der mit dem Zündverteiler 18 verbunden ist und aus der Betätig-iip, des Gaspedales die Brennstoffmenge beeingehenden Welle einen Impuls konstanter Dauer bil- 55 stimmt wird, bevor die beizumischende Luftmenge festdet, der durch einen integrator 26 integriert wird. Das gelegt wird. Die auf diese Weise bestimmten brennstot'f-Ausgangssignal des Integrators 26 wird stärker mit der und Luftmengen gelangen an den Maschinenzylinder, so Wiederholungsgeschwindigkeit der Zündimpulse, so daß sie in der Brennkammer zur gleichen Zeit eintreffen, daß es repräsentativ für die Maschinendrehzahl ist. Eine alternative Ausführungsform der Verknüpfung

Wie Fig.2 zeigt, umfaßt der Impulsdauer/Span- 60 der Drosselklappenoffnung mit den zuvor erwähnten

nungs-Wandler 14 monostabile Multivibratoren 27, 28 Maschinenbeuiebsparametern ist in Fig. 6 gezeigt. Ein

und 29, einen Sägezahngenerator 30 und ein Übertra- Steuerdioden-Funktionsgenerator 50 nimmt ein fiir die

gungsgatter 31. Der eingehende Einspritzimpuls Maschinenleistung repräsentatives Signal von dem

(F i g. 3a) der Steuereinheit 12 gelangt an den monosta- Wandler 17 auf. Der Funktionsgenerator 50 umfaßt eine

bilen Multivibrator 27, der die vorauslaufende Flanke 65 Anzahl von Dioden und Widerständen, die miteinander

(F i g. 3b) des abgegebenen Impulses abtastet und den gekoppelt sind und eine schrittweise Annäherung an die

Sägezahngenerator 30 triggert, dessen Ausgangssignal Kurven der F i g. 5 mit einer Anzahl von Liniensegmen-

mit der Zeit bis zu einem Maximalwert an der nachlau- ten durchführen. Die Dioden und Widerstände des

Funktionsgenerators 50 sind verbunden mit den Ausgängen von Funktionsgeneratoren 51—56, und zwar derart, daß die Steigung jedes Liniensegments mit der Spannung geändert wird, die von dem entsprechenden Funktionsgenerator zugeführt wird. Jeder der Funktionsgeneratoren 51—56 weist eine festgelegte Amplitudencharakteristik auf, die dem für die Maschinendrehzahl repräsentativen Signal des Wandlers 17 entspricht, so daß ein Spannungssignal erzeugt wird, das die Steigung des entsprechenden Liniensegments gemäß F i g. 6 ändert Beispielsweise erzeugt der Funktionsgenerator 51 eine Spannung, die im wesentlichen linear mit der Ausgangsspannung des Wandlers 17 zunimmt, und das Liniensegment 61 weist eine Steigung proportional zu der Maschinendrehzahl auf. Andererseits liefert der Funktionsgenerator 56 ein Ausgangssignal, dessen Amplitude nicht-linear mit der Maschinendrehzahl abnimmt, so daß die Steigung des Liniensegments 66 mit zunehmender Maschinendrehzahl abnimmt.

in F i g. 7 ist ein Beispiel eines Betätigungsorganes 23 gezeigt. Dieses umfaßt einen Hydraulik-Zylinder 70, der über Leitungen 71 und 72 mit einem herkömmlichen elektromagnetischen Umschaltventil 73 verbunden ist. Ein Kolben 74 ist gleitend in dem Hydraulik-Zylinder 70 angeordnet und über eine Kolbenstange 75 und ein Gestange 76 mit der Drosselklappe 24 verbunden. Das Umschaltventil 73 leitet den Fluidstrom von einer Pumpe 77 in eine der Leitungen 71 und 72 ein, die von der Stärke des Steuersignals der Leistungsstufe 22 abhängt, und ändert die Durchflußmenge zu dem Hydraulikzylinder 70 kontinuierlich. Entsprechend der Richtung der Zufuhr des Fluids zu dem Zylinder bewegt sich der Kolben 74 in Axialrichtung, so daß die Winkelstellung der Drosselklappe 24 geändert wird.

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Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luft-Gemisches einer Brennkraftmaschine mit einer Drosselklappe im Luft-Ansaugrohr und mindestens einem elektrisch betätigten Einspritzventil zum Einspritzen von Brennstoff in das Ansaugrohr, einer Einrichtung zur Abtastung der Stellung des nicht mit der Drosselklappe verbundenen Gaspedals und zur Erzeugung eines entsprechenden ersten elektrischen Signals, einer elektrisch betätigten Einrichtung zur Einstellung des Öffnungsgrades der Drosselklappe, einem Maschinendrehzahlsensor zur Abgabe eines der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Signals, einer ersten elektronischen Steuereinrichtung zur Erzeugung eines ersten Steuersignals entsprechend einer optimalen von dem Einspritzventil abzugebenden Brennstoffmenge unter Verwendung des ersten elektrischen Signals und des Signals vom Maschinendrehzahlsensor und einer zweites elektronischen Steuereinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Steuei-signais entsprechend einer optimalen Einstellung des Öffnungsgrades der Drosselklappe durch die Einstelleinrichtung in Abhängigkeit vom ersten Steuersignal, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung (16) das zweite Steuersignal auch in Abhängigkeit von dem der Drehzahl der Brennkraftmaschine entsprechenden Signal erzeugt, wobei das zweite Steuersignal mit Hilfe eines in der zweiten Steuereinrichtung (16) angeordneten und sowohl mit dem erste.i Steuersignal als auch mit dem Drehzahlsignal beaufschlagen Mac^hinenkennfeldspeichers (44,50) gebildet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenkennfeldspeicher der zweitenSteuereinrichtung(t6)einMikrospeicher(44) mit einer Anzahl von Speicherplätzen in Matrixanordnung ist, in denen jeweils ein Digitalwert entsprechend einer Einstellung des Öffnungsgrades der Drosselklappe für bestimmte Kombinationen von Betriebsparametern und Brennstoffmenge gespeichert ist, und daß die Steuereinheit (16) einen Wandler (41, 42) zum Umwandeln des ersten Steuersignals und des Drehzahlsignals in Digitalsignale, Adressendecoder (43,45) zur wahlweisen Adressierung eines Speicherplatzes entsprechend den umgewandelten Digitalsignalen, einen Abtaslverstärker(46) zum Abtasten der gespeicherten Digitalwerte in den angewählten Speicherplätzen und einen Wandler (47) umfaßt, der der, abgetasteten Digitalwert in einen Analogwert entsprechend dem zweiten Steuersignal umwandelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (23) zur Einstellung des Öffnungsgrades der Drosselklappe (24) einen Hydraulikzylinder (70) mit ersten und zweiten Leitungen (71, 72), eine axial verschiebbar in dem Hydraulikzylinder angeordnete und an einem Ende mit der Drosselklappe (24) zur Veränderung der Drosselklappenstellung verbundene Kolbenstange (75), einen mit dem anderen Ende der Kolbenstange verbundenen Kolben (74), der das Innere des Hydraulikzylinders in zwei gelrennte Kammern unterteilt, und eine Zufuhreinrichtung (73, 77) zur getrennten Zufuhr von Hydraulikfluid in die Kammern des Hydraulikzylinders entsprechend dem einzustellenden Öffnungsgrad umfaßt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoff-Luft-Gemisches einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 24 31 865 bekannt Bei dieser herkömmlichen Vorrichtung wird die Brennstoffmenge in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung und der Maschinendrehzahl gesteuert. Die Bestimmung der Luftmenge durch Einstellung des Öffnungsgrades der Drosselklappe erfolgt nicht

ίο durch eine mechanische Verbindung der Drosselklappe mit dem Gaspedal, sondern mit Hilfe eines Stellgliedes und einer auf dieses einwirkenden Steuereinrichtung, die das die Brennstoffmenge steuernde Signal und ein Signal eines die angesaugte Luftmenge abtastenden

Sensors aufnimmt Die Luftmenge wird somit in einem Rückkopplungssystem geregelt, und der Sollwert der Luftmenge wird lediglich indirekt über das Brennstoffmengen-Signal durch die Maschinendrehzahl und die Stellung des Gaspedals beeinflußt

Bei dieser Vorrichtung können sich Probleme daraus ergeben, daß die Brennstoffzufuhr und die Luftzufuhr mit unterschiedlicher Verzögerung auf das Brennstoffmengen-Steuersignal ansprechen, so daß beispielsweise bei rascher Beschleunigung die Erhöhung der Brenn-

stoffzufuhr der Erhöhung der Luftzufuhr nacheilt und ein zu mageres Gemisch entsteht.

Der Erfindung Ijegt die Aufgabe zugrunde, eine bessere Anpassung von Brennstoff- und Luftzufuhr bei wechselnden Maschinendrehzahlen zu ermöglichen.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt

sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung

sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung wird eine sofortige Anpassung von Brennstoffzufuhr und Luftzufuhr bei geänderter Maschinendrehzahl dadurch erreicht, daß das Signal zur Verstellung der Drosselklappe von einem Kennfeldspeichcr abgegeben wird, der mit dem Brennstoffmengen-Signal und zusätzlich unmittelbar mit dem Drehzahlsignal beaufschlagt wird.

Die Steuerung der Drosselklappenstellung mit Hilfe eines von einem Kennfeldspeicher abgegebenen Signals ist aus der DE-OS 22 43 325 bekannt. Nach diesem Stand der Technik ist jedoch das die Drosselklappenstellung steuernde Signal unabhängig von der Brennstoffzufuhr.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zunächst mit Hilfe einer elektronischen Steuereinrichtung die Brennstoffmenge entsprechend einem für die Stellung des Gaspedals repräsentativen Signals bestimmt und sodann die Drosselklappe mit Hilfe eines Signals gesteuert, das aus der bestimmten Brennstoffmenge und der abgetasteten Maschinendrehzahl hergeleitet wird.

Zur Bestimmung des Gemischverhältnisses auf einen vorbestimmten Wert besteht eine Beziehung zwischen dem Öffnungsgrad der Drosselklappe und der jeweiligen Maschinendrehzahl und -leistung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind korrelierende Digitalinformationen in Matrixform in einem Mi-

bo krospeicher festgehalten. Die Signale des Drehzahlsensors und der Steuereinheit für die Brennstoffeinspritzung werden in Digitalsignale umgewandelt, die zur Adressierung der Speicherpositionen der Matrix verwendet werden, so daß die dort gespeicherten lnfomia-

b5 tionen abgerufen werden und das abgerufene Signal in ein Analogsignal umgewandelt werden kann, das die Drosselklappe betätigt.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbci-