DE3007463A1 - DEVICE FOR GENERATING A FUEL METERING SIGNAL IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE - Google Patents
DEVICE FOR GENERATING A FUEL METERING SIGNAL IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINEInfo
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- DE3007463A1 DE3007463A1 DE19803007463 DE3007463A DE3007463A1 DE 3007463 A1 DE3007463 A1 DE 3007463A1 DE 19803007463 DE19803007463 DE 19803007463 DE 3007463 A DE3007463 A DE 3007463A DE 3007463 A1 DE3007463 A1 DE 3007463A1
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Description
R. 6107R. 6107
25.1.1980 Mü/KöJanuary 25, 1980 Mü / Kö
Einrichtung zum Erzeugen eines Kraftstoffzumeßsignales bei einer BrennkraftmaschineDevice for generating a fuel metering signal in an internal combustion engine
Die wichtigsten zu verarbeitenden Größen bei einer Kraftstoff zumeßanlage sind die Drehzahl und der Lastzustand. Zur Erfassung der Last dienen im allgemeinen Drucksensoren oder mit einer Stauklappe arbeitende Luftmassenmesser. Als besonders günstig haben sich in neuerer Zeit Hitzdrahtluftmassenraesser erwiesen, da sie keine mechanisch bewegten Teile aufweisen und darüber hinaus die Ansauglufttemperatur im Meßergebnis berücksichtigen können.The most important variables to be processed in a fuel metering system are the speed and the load condition. Pressure sensors or air mass meters working with a damper are generally used to detect the load. In recent times, hot wire air mass flowers have proven to be particularly favorable proven, as they have no mechanically moving parts and, moreover, the intake air temperature can be taken into account in the measurement result.
Um ein gewünschtes Gemisch »(glichst exakt dosieren zu können, ist die Besti^Eung ter während einet Arbeitstaktes der Brennkraftmaschine angesaugten Luftmaese erforderlich. Existierende LuftaaiBeneesser messen jedoch nur den Luftdurchsatz, d.h. die LuftmasBe pro Zeiteinheit, so daß die gewünschte Luf^easee pro Ansaugtakt mittelbar durch eine Integration des Luftdurchsatzes über der Zeit bestimmt werden muß.To get a desired mixture » can be determined during a work cycle the internal combustion engine sucked in Luftmaese required. Existing air conditioners, however, only measure the air throughput, i.e. the air mass per unit of time, so that the Desired air flow per intake cycle indirectly through a Integration of the air flow rate over time must be determined.
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6 1 ö 76 1 ö 7
Der Luftdurchsatz pro Zeiteinheit ist über einen Arbeitstakt nicht konstant, sondern aufgrund der verschiedenen Öffnungs- und Schließbewegungen der einzelnen Einlaßventile sowie von Resonanzerscheinungen im Saugrohr zeitlich wellenförmig. Bei einem linearen Luftmassenmeßglied, bei welchem das elektrische Meßgliedausgangssignal dem Luftdurchsatz proportional ist, bietet diese zeitliche Wellenförmigkeit keine Schwierigkeiten, weil das Integral des elektrischen Signals auch dem Integral des Luftdurchsatzes (= Luftmasse) proportional ist. Deswegen kann dieses Integral direkt der Steuerung des Zeitgliedes einer Einspritzanlage dienen.The air throughput per unit of time is not constant over a work cycle, but due to the different Opening and closing movements of the individual inlet valves as well as resonance phenomena in the intake manifold over time wavy. In the case of a linear air mass measuring element in which the electrical measuring element output signal corresponds to the air flow rate is proportional, this temporal waviness presents no difficulties because the integral of the electrical signal is also proportional to the integral of the air flow rate (= air mass). Therefore this can Integrally serve directly to control the timing element of an injection system.
Die Proportionalität der Integrale von Luftdurchsatz und elektrischem Signal ist jedoch bei einem nichtlinearen Luftmassenmesser j wie z.B. dem Hitzdraht-Luftmassenmesser, im allgemeinen nicht mehr gegeben. Probleme tauchen nun insoweit auf, als diese Nichtproportionalität durch ein abgespeichertes Kennfeld nicht korrigierbar ist, weil das Integral des elektrischen Signales f, welches seinerseits eine Funktion des Luftflusses g, also der Zeit t und der motorspezifischen Betriebszustände x. (x. = Last, X2 = Drehzahl, usw.) ist, keine eindeutige Punktion der Betriebszustände x. ist, und deswegen auch nicht verwendet werden kann zur Charakterisierung des jeweiligen Motorzustandes und zur Bestimmung der zuzumessenden Kraftstoffmenge: However, the proportionality of the integrals of the air flow rate and the electrical signal is generally no longer given in the case of a non-linear air mass meter j such as the hot wire air mass meter. Problems arise insofar as this non-proportionality cannot be corrected by a stored map, because the integral of the electrical signal f, which in turn is a function of the air flow g, i.e. the time t and the engine-specific operating states x. (x. = load, X 2 = speed, etc.), there is no clear punctuation of the operating states x. and therefore cannot be used to characterize the respective engine condition and to determine the amount of fuel to be metered:
I (X1, X2, ..., x±) =J f /~g Cx1, X2, ..., X1, t)J dt jt eindeutige Punktion (X1, X2, ..., χ.) I (X 1 , X 2 , ..., x ± ) = J f / ~ g Cx 1 , X 2 , ..., X 1 , t) J dt jt unique puncture (X 1 , X 2 , .. ., χ.)
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-y- R. 610 7 -y- R. 610 7
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die übertragungsfunktion f(g) des Luftmassenmessers mit einfachen Mitteln so umzuändern, daß das Integral I des derart geänderten elektrischen Meßsignals f eine eindeutige Punktion der motorspezifischen Betriebszusätnde (Drehzahl, Last) wird. Der Integralwert bestimmt dann über ein Kennfeld die zuzumessende Kraftstoffmenge.The object of the invention is therefore the transfer function f (g) of the air mass meter can be changed by simple means so that the integral I of the electrical Measurement signal f is a clear punctuation of the engine-specific operating states (speed, load). Of the The integral value then determines the amount of fuel to be metered via a characteristic map.
Die Eindeutigkeit des Integralwertes I ist selbstverständlich gewährleistet, wenn, wie bei bisher bekannten Kraftstoffzumeßsystemen, das Luftmassenmeßsignal möglichst ideal linearisiert wird, so daß eine genaue Proportionlität zwischen Luftdurchsatz und dem linearisierten elektrischen Signal entsteht.The uniqueness of the integral value I is of course guaranteed if, as with previously known fuel metering systems, the air mass measurement signal is linearized as ideally as possible, so that an exact proportionality between Air flow and the linearized electrical signal is created.
Eine Schaltungsanordnung zur möglichst genauen Linearisierung ist aus der US-PS 4 043 I96 bekannt. Dort ist einem Hitzdraht-Luftmassenmesser ein Punktionsgenerator nachgeschaltet, mit dem die Punktion (y/z) n erzeugt werden kann und wobei die Werte ζ und η definiert einstellbar sind.A circuit arrangement for linearization as precise as possible is known from US Pat. No. 4,043,196. There, a hot wire air mass meter is followed by a puncture generator with which the puncture (y / z) n can be generated and the values ζ and η being adjustable in a defined manner.
Im Hinblick auf eine große Mengenfertigung von Kraftstoffzumeßanlagen hat sich die Verwendung von reinen Linearisierungsschaltungsanordnungen als zu aufwendig und damit als zu kostspielig erwiesen. Darüber hinaus ergibt sich das Problem der Exaktheit der Linearisierung und in diesem Zusammenhang auch die Frage einer möglichen Austauschbarkeit der einzelnen Aggregate ohne große Abgleichmaßnahmen.With a view to large-scale production of fuel metering systems the use of pure linearization circuit arrangements has proven to be too expensive and thus proved too costly. In addition, there is the problem of the accuracy of the linearization and in this In connection with this, there is also the question of a possible interchangeability of the individual units without major adjustment measures.
Im Hinblick auf die gestellte Aufgabe zielt die Erfindung darauf, die Luftmassenmesser-Transferkennlinie lediglich so weit zu verändern, daß die Eindeutigkeit des Integral-With a view to the problem posed, the invention aims at the air mass meter transfer characteristic curve only to change so far that the uniqueness of the integral
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R. 61 0 7R. 61 0 7
wertes gewährleistet bleibt. Es reicht daher aus, den elektrischen Signalwert des Luftmassenmessers nur in etwa linear (= quasi linear) vom Luftdurchsatz im Ansaugrohr zu machen.value is guaranteed. It is therefore sufficient to only roughly measure the electrical signal value of the air mass meter linear (= quasi linear) of the air throughput in the intake pipe.
Deswegen können einfachste und damit kostengünstige elektronische Schaltungen zur Erzeugung dieser Quasi-Linearisierung herangezogen werden, sofern gewährleistet wird, daß das aufintegrierte elektrische Signal I erst nach einer Abbildung über ein Kennfeld zur Bestimmung der einzuspritzenden Kraftstoffmenge verwendet wird.This is why the simplest and therefore inexpensive electronic circuits can be used to generate this quasi-linearization are used, provided that it is ensured that the integrated electrical signal I only after a mapping via a map is used to determine the amount of fuel to be injected.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren la und Ib grobe Blockschaltbilder des elektrischen Teils von Einspritzanlagen, Figur 2 die Kennlinie eines Hitzdraht-Luftmassenmessers. Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Luftdurchsatzes am Luftmassenmesser und den dazugehörenden, nicht proportionalen, zeitlichen Verlauf der elektrischen Ausgangsspannung des Luftmassenmessers, sowie die dazugehörenden zu integrierenden Flächen, Figur 4 ist eine Skizze zur Erläuterung des übertragungsverhaltens einer Quasi-Linearisierung entsprechend der Schaltungsanordnung von Figur la. Figur 5 zeigt die Anpassung der Transfer-Kennlinie der Quasi-Linearisierungsschaltung nach Figur Ib (hier nichtlinearer Spannungs-Frequenz-Wandler) an die Kennlinie des Hitzdraht-Luftmassenmessers. In Figur 6 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines nichtlinearen Spannungs-Frequenz-Wandlers und in Figur 7 ein zweites Ausführungsbeispiel eines derartigen Wandlers dargestellt.Two exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the description below. FIGS. 1 a and 1 b show rough block diagrams of the electrical part of injection systems, and FIG. 2 shows the characteristic curve of a hot-wire air mass meter. Figure 3 shows the temporal course of the air throughput at the air mass meter and the associated, non-proportional, temporal course of the electrical output voltage of the air mass meter, as well as the associated surfaces to be integrated, Figure 4 is a sketch to explain the transmission behavior of a quasi-linearization according to the circuit arrangement of FIG la. FIG. 5 shows the adaptation of the transfer characteristic curve of the quasi-linearization circuit according to FIG. 1b (here non-linear voltage-frequency converter) to the characteristic curve of the hot-wire air mass meter. 6 shows a first embodiment of a non-linear voltage-frequency converter and in Figure 7, a second embodiment is shown of such a converter.
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R. 6 1 ο 7R. 6 1 ο 7
Die nachfolgende Beschreibung betrifft Beispiele bezüglich Kraftstoffeinspritzanlagen. Die Erfindung betrifft jedoch nicht das Einspritzsystem als solches, sondern primär die Aufbereitung und Verarbeitung eines analog vorliegenden Signalwertes. Aus diesem Grund kann die Erfindung auch im Rahmen von z.B. gesteuerten Vergaser- oder Dieseleinspritzanlagen eingesetzt werden.The following description relates to examples relating to fuel injection systems. The invention relates to however, not the injection system as such, but primarily the preparation and processing of an analog one present signal value. For this reason, the invention can also be used in the context of e.g. or diesel injection systems are used.
Die Figuren la und Ib zeigen grobe Blockschaltbilder des elektrischen Teils von Einspritzanlagen, wobei mit 10 und 11 je ein Drehzahl- sowie ein Luftmassenmesser bezeichnet sind, deren beide Ausgänge unmittelbar oder mittelbar auf ein nachfolgendes Zeitglied 12 zur Bildung von Einspritzimpulsen tp für ein Einspritzventil 13 geschaltet sind. Zwischen Luftmassenmesser 11 und Zeitglied 12 befindet sich eine Reihenschaltung entweder einer Quasi-Lineärisierungsschaltungsanordnung 14a und eines Integrators 15a oder eines nichtlinearen (die nichtlineare Hitzdraht-Kennlinie in etwa linearisierenden) Spannungs-Frequenz-Wandlers 14b sowie eines Zählers 15b. Dabei werden sowohl die Integrationsgrenzen des Integrators 15a als auch die Zählgrenzen des Zählers 15b durch Signale vom Drehzahlmesser 10 bestimmt.Figures la and Ib show rough block diagrams of the electrical part of injection systems, with 10 and 11 each denotes a speed meter and an air mass meter are, the two outputs of which directly or indirectly to a subsequent timing element 12 for the formation of injection pulses tp for an injection valve 13 are switched. Located between air mass meter 11 and timing element 12 a series connection of either quasi-linearization circuitry 14a and an integrator 15a or a nonlinear (the nonlinear hot wire characteristic approximately linearizing) voltage-frequency converter 14b and a counter 15b. Both the integration limits of the integrator 15a as well as the counting limits of the counter 15b by signals from the tachometer 10 determined.
Bei den in den Figuren la und Ib dargestellten Schaltungsanordnungen werden im Integrator 15a bzw. im Zähler 15b eine der durch das Ansaugrohr fließenden Luftmasse pro Arbeitstakt eindeutig zuordnungsbare Größe ermittelt und ausgehend vom Integrator- oder Zählerstandsendwert sowie vom Drehzahlme· Ausgangssignal z.B. aus einem im Zeitglied 1i enthaltenen dreidimensionalen Kennfeld einIn the circuit arrangements shown in FIGS i contained three-dimensional map
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-sr--sr-
■. en ■. en
entsprechender Einspritzwert ausgelesen. Die gestrichelt gezeichnete Verbindungslinie zwischen Zeitglied 12 und Einspritzventil 13 soll die Möglichkeit andeuten, daß in dieser Leitung noch Korrekturstufen z.B. für eine Beschleunigungsanreicherung vorgesehen sein können.corresponding injection value read out. The dashed connecting line between timing element 12 and Injector 13 is intended to indicate the possibility that In this line there are also correction levels, e.g. for an acceleration enrichment can be provided.
Fig. 2 zeigt die Kennlinie eines Hitzdraht-Luftmengenmessers, d.h., das Ausgangssignal des Luftmassenmessers mit einem Hitzdraht aufgetragen über dem zeitbezogenen Luftmassenfluß durch das Luftansaugrohr. Der Idealfall wäre eine Ursprungsgerade mit positiver Steigung. Dieser Idealfall ist jedoch aus mannigfaltigen Gründen nicht erreichbar, sondern es ergibt sich in etwa ein Parabelast ausgehend von einem Hitzdrahtspannungswert%Tull beim Luftmengendurchsatz = Null.Fig. 2 shows the characteristic of a hot wire air flow meter, i.e., the output signal of the air mass meter with a hot wire plotted against the time-related Air mass flow through the air intake pipe. The ideal case would be a straight line through the origin with a positive slope. This However, the ideal case cannot be achieved for a variety of reasons, but rather a parabola load results based on a hot wire voltage value% Tull for the air flow rate = Zero.
Fig. 3 zeigt die Problematik der korrekten Erfassung der Luftmasse bei einem nichtlinearen Luftmassenmesser. Im ersten Quadranten des Koordinatensystems ist die Hitzdrahtkennlinie eingezeichnet, der zweite Quadrant - im Sinne einer Rechtsdrehung - zeigt die jeweilige tatsächliche Luftmasse, deren Kurvenverlauf aufgrund der verschiedenen öffnungs- und Schließbewegungen der einzelnen Einlaßventile wellenförmig verläuft. Eine übertragung der Luftmasse über die im ersten Quadranten dargestellte Kennlinie ergibt die im vierten Quadranten dargestellte Hitzdrahtspannung, die gegenüber der Kurvenform im zweiten Quadranten verzerrt ist. Schraffiert eingezeichnet ist in den Kurvenverläufen des zweiten und vierten Quadranten das jeweilige Zeitintegral.3 shows the problem of correct detection of the air mass in the case of a non-linear air mass meter. in the The first quadrant of the coordinate system shows the hot wire curve, the second quadrant - im Direction of a clockwise rotation - shows the respective actual air mass, its curve shape due to the different opening and closing movements of the individual inlet valves is undulating. A transmission of the Air mass over the characteristic curve shown in the first quadrant results in the hot wire voltage shown in the fourth quadrant, which is distorted from the curve shape in the second quadrant. Is shown hatched in the curves of the second and fourth quadrants the respective time integral.
Für die digitale Signalverarbeitung hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die jeweilige Luftmenge über einFor digital signal processing, it has proven to be useful to measure the respective air volume over a
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-κ - R. 61 ο 7 -κ - R. 61 ο 7
Zeitraster zu bestimmen und die entsprechenden Spannungswerte multipliziert mit einem Zeitintervall aufzusummieren. Auch hier wird der Fehler aufgrund der Nichtlinearität des Hitzdrahts ersichtlich.To determine the time grid and to add up the corresponding voltage values multiplied by a time interval. Here, too, the error due to the non-linearity of the hot wire becomes apparent.
Ausgehend von der Nichtlinearität des Hitzdraht-Luftmassenmessers können sich beim jeweils integrierten Wert Doppeldeutigkeiten ergeben, so daß bei der weiteren Signalverarbeitung Fehler entstehen können. Diese zu vermeiden ist Aufgabe der Quasi-Linearisierung mittels der Quasi-Linearisierungsschaltungsanordnung l4a des Gegenstandes nach Figur la bzw. des nichtlinearen Spannungs-Frequenz-Wandlers 14b bei der Schaltungsanordnung nach Figur Ib. Dabei orientiert sich der Grad der Linearisierung an der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Doppeldeutigkeiten im Integratorausgangssignal. Verdeutlicht wird dies anhand der Diagramme von Figur 4 und 5, wobei in Figur 4 die Anpassung der Transfer-Kennlinie der Quasi-Linearisierungsschaltung nach Figur la an die Kennlinie des Hitzdraht-Luftmassenmessers verdeutlicht ist und Figur 5 die Anpassung der Transfer-Kennlinie der Quasi-Linearisierungsschaltung in Form eines nichtlinearen Spannungs-Frequenz-Wandlers entsprechend dem Gegenstand von Figur Ib an die Kennlinie des Hitzdraht-Luftmassenmessers zeigt. Sowohl in Figur 4a, als auch in Figur 5a ist das Ausgangssignal des Hitzdraht-Luftmassenmessers über den zeitbezogenen Luftdurchsatz im Ansaugrohr aufgetragen. Figur 4b zeigt die Kennlinie der Quasi-Linearisierungsschaltungsanordnung 14a des Gegenstandes von Figur la, so daß sich die in Figur 4c dargestellte Ausgangsspannung der Quasi-Linearisierungsschaltungsanordung 14a aufgetragen über dem zeitbezogenen Luftdurchsatz ergibt.On the basis of the non-linearity of the hot-wire air mass meter, ambiguities can arise in the respective integrated value, so that errors can arise in further signal processing. Avoiding this is the task of the quasi-linearization by means of the quasi-linearization circuit arrangement 14a of the object according to FIG. La or the non-linear voltage-frequency converter 14b in the circuit arrangement according to FIG. Ib. The degree of linearization is based on the probability of ambiguities occurring in the integrator output signal. This is illustrated using the diagrams of FIGS. 4 and 5, with FIG. 4 showing the adaptation of the transfer characteristic of the quasi-linearization circuit according to FIG. Linearization circuit in the form of a non-linear voltage-frequency converter corresponding to the subject of Figure Ib shows the characteristic of the hot-wire air mass meter. Both in FIG. 4a and in FIG. 5a, the output signal of the hot wire air mass meter is plotted against the time-related air throughput in the intake pipe. FIG. 4b shows the characteristic of the quasi-linearization circuit arrangement 14a of the object of FIG. La, so that the output voltage of the quasi-linearization circuit arrangement 14a shown in FIG. 4c is plotted against the time-related air throughput.
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AirAir
-*-- * - R. 61 0 γ R. 61 0 γ
Entsprechend ist in Figur 5b das übertragungsverhalten des nichtlinearen Spannungs-Frequenz-Wandlers 14b des Gegenstandes von Figur Ib dargestellt und weiter in Figur 5c das Ausgangssignal dieses Wandlers l4b aufgetragen über dem zeitbezogenen Luftdurchsatz.The transmission behavior of the non-linear voltage-frequency converter 14b of the subject of Figure Ib and further in Figure 5c the output signal of this converter l4b plotted over the time-related air flow.
Auf ein Ausführungsbeispiel für die Quasi-Linearisierungsschaltung 14a wird deshalb verzichtet, weil Funktionsgeneratoren für analoge Signalpegel allgemein bekannt sind und z.B. mittels Dioden-Widerstands-Netzwerken realisierbar sind. Die jeweilige Dimensionierung hat sich ohnehin am jeweils verwendeten Hitzdraht-Luftmassenmesser zu orientieren und kann infolgedessen hier nicht pauschal angegeben werden.To an embodiment for the quasi-linearization circuit 14a is omitted because function generators for analog signal levels are generally known and can be implemented e.g. by means of diode-resistor networks. The respective dimensioning has anyway to be based on the hot wire air mass meter used in each case and therefore cannot be given here as a general rule will.
Zwei Beispiele für nichtlineare Spannungs-Frequenz-Wandler zeigen die Figuren 6 und 7·Two examples of non-linear voltage-frequency converters are shown in FIGS. 6 and 7.
Hauptteile des in Fig. 6 dargestellten Spannungs-Frequenz-Wandlers sind ein Kondensator 2O3 eine Vergleichsstufe sowie ein D-Flipflop 22. Von einer Eingangsklemme 23 führt ein Widerstand 24 zum Minus-Eingang der Vergleichsstufe 21 sowie zu einem Anschluß des ferner an Masse liegenden Kondensators 20. Der Pluseingang der Vergleichsstufe 21 liegt über eine Parallelschaltung aus Kondensator 25 und Widerstand 26 an Masse und darüber hinaus über einen Widerstand 27 an einer nicht näher bezeichneten Referenzspannungsquelle. Ausgangsseitig ist die Vergleichsstufe 21 über einen Widerstand 28 an einer Plusleitung 29 angeschlossen und sie liefert gleichzeitig das Eingangssignal für das D-Flipflop 22. Während der Q-Ausgang dieses Flipflops 22 mit einer Ausgangsklemme 30 des Spannungs-Frequenz-Wandlers gekoppelt ist, steuert das Signal des Q-AusgangsThe main parts of the voltage-frequency converter shown in FIG. 6 are a capacitor 2O 3, a comparison stage and a D flip-flop 22. A resistor 24 leads from an input terminal 23 to the minus input of the comparison stage 21 and to a connection of the one which is also connected to ground Capacitor 20. The positive input of the comparison stage 21 is connected to ground via a parallel circuit of capacitor 25 and resistor 26 and, moreover, via a resistor 27 to a reference voltage source (not shown). On the output side, the comparison stage 21 is connected to a positive line 29 via a resistor 28 and at the same time it supplies the input signal for the D flip-flop 22. This controls the while the Q output of this flip-flop 22 is coupled to an output terminal 30 of the voltage-frequency converter Signal of the Q output
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ν- R. 61 0 ν- R. 61 0
einen Wechselschalter 31, mit dem über einen Widerstand 32 die Signale von zwei Anschlußpunkten 33 und 3^ auf den Kondensator 20 schaltbar sind. Am Anschlußpunkt 33 liegt das Signal einer Referenzspannungsquelle 35 an. Der Anschlußpunkt 3*1 ist gekoppelt mit der Verbindungsstelle zweier Widerstände J>6 und 37, die zusammen einen Spannungsteiler zwischen der Eingangsklemme 23 und Masse bilden.a changeover switch 31, with which the signals from two connection points 33 and 3 ^ to the capacitor 20 can be switched via a resistor 32. The signal from a reference voltage source 35 is present at connection point 33. The connection point 3 * 1 is coupled to the junction of two resistors J> 6 and 37, which together form a voltage divider between the input terminal 23 and ground.
Wesentlich beim Gegenstand von Fig. 6 ist das Laden und Entladen des Kondensators abhängig vom Ausgangssignal des D-Flipflops 22 mittels zweier von der übrigen Spannungsversorgung unabhängiger Signalquellen (35 und 36, 37), wobei die Nichtlinearität des Spannungs-Frequenz-Wandlers durch den nichtkonstanten Spannungswert am Eingang 3^ erreicht wird.Essential in the subject of Fig. 6 is the loading and Discharge of the capacitor depending on the output signal of the D flip-flop 22 by means of two of the remaining voltage supply independent signal sources (35 and 36, 37), whereby the non-linearity of the voltage-frequency converter is due to the non-constant voltage value am Input 3 ^ is reached.
•Die Wirkungsweise des in Fig. 6 dargestellten Spannungs-Frequenz-Wandlere ist derart, daß das Schalten der Vergleichsstufe 21 jeweils einen Potentialwechsel an der Ausgangsklemme 30 des Wandlers zur Folge hat und aufgrund der vom Ausgangssignal gesteuerten Ladung und Entladung des Kondensators 20 die Frquenz des Ausgangssignals in einer definierten Beziehung zum analogen Eingangssignal steht.• The mode of operation of the voltage-frequency converter shown in FIG. 6 is such that the switching of the comparison stage 21 in each case a change in potential at the Output terminal 30 of the converter and due to the charge controlled by the output signal and Discharge of the capacitor 20 the frequency of the output signal has a defined relationship to the analog input signal.
Beim Gegenstand von Fig. 6 besteht eine feste Zuordnung zwischen dem Wechsel des Ausgangspotentials der Vergleichsstufe 21, der Taktfrequenz, die das D-Flipflop 22 steuert, sowie den Schaltmomenten des Wechselschalters 31· Dieser feste Zusammenhang erweist sich als nicht sehr förderlich, wenn eine stetige Zuordnung von Eingangs-In the subject of FIG. 6, there is a fixed association between the change in the output potential of the comparison stage 21, the clock frequency that controls the D flip-flop 22, and the switching moments of the changeover switch 31 · This fixed connection does not turn out to be very beneficial if there is a constant allocation of input
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6 1 ο 76 1 ο 7
signal und Ausgangsssignal gewünscht ist. In diesem Pall erweist sich die Erweiterung des D-Flipflops 22 von Fig. zu einer monostabilen Kippstufe mit digital quantisierter Zeitbasis als zweckmäßig. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 7 dargestellt.signal and output signal is desired. In this pall the expansion of the D flip-flop 22 of FIG. To a monostable multivibrator with digitally quantized proves Time base as appropriate. An example of this is shown in FIG.
Fig. 7 gleicht vom Aufbau her Fig. 6, wobei jedoch das in Fig. 6 gezeigte D-Flipflop 22 durch eine Reihenschaltung von Synchronisierungsstufe 40 und digital arbeitender monostabiler Kippstufe 41 ersetzt ist. Die Synchronisierungsstufe 40 weist dabei zwei hintereinander geschaltete Inverter (Schmitt-Trigger) 42 und 43 auf, die in der Leitung vom Ausgang der Vergleichsstufe 21 zu einem D-Eingang eines D-Flipflops 44 in der Synchronisierstufe angeordnet sind. Ausgangsseitig führt dieses D-Flipflop zum Komplex der monostabilen Kippstufe mit einer Reihenschaltung von bistabiler Kippstufe 45, D-Flipflop 46, Zähler 47 und Dekodiereinrichtung 48. Die beiden Ausgänge der bistabilen Kippstufe 45 sind mit dem nachfolgenden D-Flipflop 46 sowie mit dem Steuereingang des Wechselschalters 31 verknüpft. Der Q-Ausgang des D-Flipflops 46 führt zum Rücksetzeingang des Zählers 47. Die Dekodiereinrichtung 48 besteht im wesentlichen aus einem NAND-Gatter 49, dessen Ausgang zum zweiten Eingang der bistabilen Kippstufe 45 zurückgeführt ist. Einer der Eingänge dieses NAND-Gatters 49 ist noch mit dem ersten Eingang der bistabilen Kippstufe 45 verknüpft, an dem auch das Ausgangssignal der Synchronisierstufe 40 anliegt, wodurch erst dann die Dekodiereinrichtung 48 einen Rücksetzimpuls zum zweiten Eingang der bistabilen Kippstufe 48 leitet, falls zuvor der Vergleicher 21, bzw. die Synchronisierstufe 4O umgeschaltet hat. Zum Ausgang 30 desFIG. 7 is similar in structure to FIG. 6, but the D flip-flop 22 shown in FIG. 6 is replaced by a series connection of synchronization stage 40 and digitally operating monostable multivibrator 41. The synchronization stage 40 has two inverters (Schmitt trigger) 42 and 43 connected in series, which are arranged in the line from the output of the comparison stage 21 to a D input of a D flip-flop 44 in the synchronization stage. On the output side, this D flip-flop leads to the complex of the monostable multivibrator with a series connection of bistable flip-flop 45, D flip-flop 46, counter 47 and decoder 48 Changeover switch 31 linked. The Q output of the D flip-flop 46 leads to the reset input of the counter 47. The decoder 48 essentially consists of a NAND gate 49 , the output of which is fed back to the second input of the bistable multivibrator 45. One of the inputs of this NAND gate 49 is still linked to the first input of the bistable multivibrator 45, to which the output signal of the synchronizing stage 40 is also applied, whereby the decoder 48 only then sends a reset pulse to the second input of the bistable multivibrator 48 if the Comparator 21 or the synchronization stage 4O has switched. To exit 30 of the
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Wandlers führt schließlich eine Leitung 50 ausgehend vom MSB-Anschluß des Zählers 57.Converter finally leads a line 50 starting from the MSB connection of the counter 57.
Wesentlich beim Gegenstand der Fig. 7 ist das mittels Zähler und Dekodiereinrichtung realisierte Monoflop, welches somit eine digital quantisierte Standzeit entsprechend der Taktfrequenz liefern kann. Mit dieser monostabilen Kippstufe läßt sich eine Impulsdauer einstellen, während die Periodendauer des Ausgangssignals am Ausgang 30 vom Signal an der Eingangsklemme 23 abhängt.This is essential in the subject of FIG. 7 by means of Counter and decoder implemented monoflop, which thus corresponds to a digitally quantized service life the clock frequency can deliver. With this monostable multivibrator, a pulse duration can be set, while the period of the output signal at output 30 from the signal at the input terminal 23 depends.
Die beiden vorstehend beschriebenen Spannungs-Frequenz-Wandler haben sich als äußerst zweckmäßig im Zusammenhang mit der in Fig. Ib dargestellten Schaltungsanordnung erwiesen. Aufgrund der nur teilweisen Linearisierung des Luftmassensignals und der restlichen Korrektur über ein Kennfeld im Zeitglied 12 braucht die Übertragungskennlinie keiner a priori vorgeschriebenen mathematischen Funktion zu entsprechen, sondern lediglich streng wiederholbarer Natur zu sein, was sich als vorteilhaft im Sinne einer äußerst preisgünstigen Mengenfertigung erwiesen hat.The two voltage-to-frequency converters described above have proven to be extremely useful in conjunction Proved with the circuit arrangement shown in Fig. Ib. Because of the only partial linearization of the air mass signal and the remaining correction via a map in the timing element 12 needs the transfer characteristic not to correspond to any mathematical function prescribed a priori, but only strictly to be repeatable in nature, which has proven to be advantageous in terms of extremely inexpensive mass production Has.
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κ, 610 7κ, 610 7
25.I.I98O Mü/Kö25.I.I98O Mü / Kö
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1
Einrichtung zum Erzeugen eines Kraftstoffmeßsignales bei einer BrennkraftmaschineDevice for generating a fuel measurement signal in an internal combustion engine
Es wird eine Einrichtung zum Erzeugen eines Kraftstoffzumeßsignals bei einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, wobei ein nichtlineares Luftmassenmeßsignal nur teilweise linearisiert wird und diese Teil-Linearisierung mittels einer Quasi-Linearisierungsschaltungsanordnung (14a) bzw. eines nichtlinearen Spannungs-Prequenz-Wandlers (l4b) erfolgt. Die verbleibende Nichtlinearität wird bei den Werten eines Kennfeldes (12) berücksichtigt, über welches die Zumeßsignale bestimmt werden.There is a device for generating a fuel metering signal proposed in an internal combustion engine, with a non-linear air mass measurement signal only partially is linearized and this partial linearization by means of a quasi-linearization circuit arrangement (14a) or a non-linear voltage-frequency converter (l4b) takes place. The remaining non-linearity is taken into account in the values of a characteristic diagram (12) via which the Metering signals are determined.
Zweck der Einrichtung ist es, mögliche Doppeldeutigkeiten aufgrund starker Nichtlinearitäten im Luftmassensignal zu vermeiden und gleichzeitig eine für die Mengenfertigung preisgünstige Einrichtung zu schaffen. Die Einrichtung enthält zu dieser Teil-Linearisierung z.B. einen nichtlinearen Spannungs-Frequenz-Wandler, wobei zwei verschiedene Ausführungen des Wandlers vorgeschlagen werden.The purpose of the facility is to eliminate possible ambiguities due to strong non-linearities in the air mass signal to avoid and at the same time to create an inexpensive facility for volume production. The establishment contains, for example, a non-linear voltage-frequency converter for this partial linearization, whereby two different versions of the converter are proposed.
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