DD232087A1

DD232087A1 - Steuereinrichtung zum drehzahlabhaengigen betrieb von verbrennungsmotoren mit zwei verschiedenen treibstoffen

Info

Publication number: DD232087A1
Application number: DD26997584A
Authority: DD
Inventors: Erhard Seibicke; Thomas Karsten
Original assignee: Ruhla Fahrzeugelektrik
Priority date: 1984-11-28
Filing date: 1984-11-28
Publication date: 1986-01-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum drehzahlabhaengigen Betrieb von Verbrennungsmotoren mit zwei verschiedenen Treibstoffen. Ziel der Erfindung ist es, eine elektronische Steuereinrichtung so aufzubauen, dass eine Ermittlung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors ermoeglicht wird. In Abhaengigkeit von der ermittelten Drehzahl wird der Verbrennungsmotor mit einem von zwei zur Verfuegung stehenden Treibstoffen betrieben. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in der elektronischen Steuereinrichtung eine in engen Toleranzen stabilisierte interne Spannung vorhanden ist. Dadurch kann das vom Drehzahlsensor abgenommene und aufbereitete Signal, das als Gleichspannung vorliegt mit einer Anordnung zweier Komparatoren verglichen werden, die einen sehr geringen Bauelementeaufwand erfordert und die Endstufe direkt ansteuert. Die Anwendung der Erfindung ist bei Verbrennungsmotoren, die mit Diesel betrieben werden, moeglich. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung zum drehzahlabhängigen Betrieb von Verbrennungsmotoren mit zwei verschiedenen Treibstoffen. Diese ist insbesondere geeignet, den Verbrennungsmotor in einem vorgegebenen Drehzahlbereich mit einem Alternativtreibstoff zu betreiben.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bisher existieren für Kraftfahrzeuge die verschiedensten Ausführungen von umschaltbaren Anlagen zum Betrieb der Verbrennungsmotoren mit herkömmlichen Treibstoff und wahlweisem Betrieb mit Alternativtreibstoff. Die Verwendung von Zugmagneten und Magnetventilen zum Betätigen mechanischer Teile beziehungsweise zum Absperren der Zuleitungen der Treibstoffe kann aufgrund der Häufigkeit der Anwendung als Stand der Technik betrachtet werden. Ebenso kann die Ermittlung der Motordrehzahl bei Ottomotoren aus dem Zündimpuls und bei Dieselmotoren entweder optoelektronisch oder induktiv als Stand der Technik betrachtet werden.

Die aus den Erfindungsbeschreibungen bekannten technischen Lösungen beziehen sich jeweils auf ein konkretes Betriebsregime eines Verbrennungsmotors und sind speziell dafür ausgelegt. Ein typisches Ausführungsbeispiel ist im WP 209877 beschrieben. .

Die elektronischen Steuereinrichtungen sind demzufolge auch den jeweiligen Gesamtanlagen angepaßt. Eine für diese Anwendungsfäile typische Schaltung, die auch zum Signalisieren von Drehzahlgrenzwerten geeignet ist, liegt im WP 211915 vor. Diese Anordnung erfordert zur Anpassung der Endstufe drei zusätzliche NAND-Glieder hinter den Ausgängen der beiden Operationsverstärker sowie eine zusätzliche Referenzspannungsquelle für die Eingänge der Operationsverstärker.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine elektronische Steuereinrichtung so aufzubauen, daß eine Ermittlung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors ermöglicht wird.

In Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl wird der Verbrennungsmotor mit einem von zwei zur Verfügung stehenden Treibstoffen betrieben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Erfindung verfolgt die Aufgabe, eine elektronische Steuereinrichtung aufzubauen, die einen drehzahlabhängigen Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zwei verschiedenen Treibstoffen gestattet.

Ziel der Erfindung ist es eine elektronische Steuereinrichtung aufzubauen, die es gestattet zwei vorgegebene Drehzahlschwellen des Verbrennungsmotors zu erkennen und so auszuwerten, daß dadurch Zugmagnete und Magnetventile betätigt werden.

Damit ist es möglich in bestimmten Drehzahlbereichen den bisher verwendeten Treibstoff nur noch in den unbedingt notwendigen Mengen zu dosieren und einen Altemativtreibstoff zur Verbrennung zu bringen. Das technische Problem besteht darin, diese Umschaltung automatisch zu gestalten und beim Übergang vom Betrieb mit dem bisherigen Treibstoffen in den Betrieb mit Altemativtreibstoff und zurück ein sicheres Betriebsverhalten zu gewährleisten.

Die Ursache für die Mängel der bekannten Schaltungen elektronischer Steuereinrichtungen ist die spezielle Ausrichtung auf ein konkretes Betriebsregime, bei dem völlig andere Bedingungen erfüllt werden müssen als im vorliegenden Fall, so daß hierfür eine besonders gestaltete elektronische Steuereinrichtung erforderlich wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der elektronischen Steuereinrichtung eine in engen Toleranzen stabilisierte interne Spannung vorhanden ist. Dadurch kann das vom Drehzahlsensor abgenommene und aufbereitete Signal, das als Gleichspannung vorliegt mit einer Anordnung zweier Komparatoren verglichen werden, die einen sehr geringen

Bauelementeaufwand erfordert und die Endstufe direkt ansteuert. . -

Die erfindungsgemäß beschriebene elektronische Steuereinrichtung besteht aus einem Drehzahlsensor zur Erfassung der Motordrehzahl, einem elektronischen Steuergerät zur Drehzahlauswertung und zwei Magnetventilen zum Absperren der beiden

zur Verfügung stehenden Treibstoffe. Der Drehzahlsensor besteht aus einem Hallgeber an dem sich ein oder mehrere mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mechanisch verbundene Magnete vorbei bewegen. Dieser Hallgeber ist einseitig mit dem negativem Pol der Betriebsspannung verbunden.

Der Ausgang des Hallgebers ist über einem Widerstand mit dem positiven Anschluß am Hallgeber verbunden.

Diese Verbindungsstelle ist über einen Kondensator mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden und wird dem elektronischen Steuergerät als Eingang zugeführt. Der Eingang des elektronischen Steuergerätes ist über einen Vorwiderstand Für den Sensor mit dem positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung verbunden und wird gleichzeitig über einen Kondensator an den Eingang des monostabilen Multivibrators geführt.

Der Ausgang des monostabilen Multivibrators führt über eine Diode zu einem dem negativen Pol der Betriebsspannung verbundenen Integrationskondensator.

Dabei ist die Katode der Diode mit dem Integrationskondensator verbunden. Von dieser Verbindungsstelle führt ein Integrationswiderstand zu einem weiteren mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbundenen Integrationskondensator.

An die Verbindungsstelle dieses Integrationskondensators und des Integrationswiderstandes ist ein zweiter Integrationswiderstand angeschlossen, der zum Eingang eines invertierenden Gleichspannungsverstärkers führt. Der Ausgang des inventierenden Gleichspannungsverstärkers ist direkt mit dem invertierenden Eingang des Komparators für die obere Schaltschwelle verbunden und wird gleichzeitig über einen Widerstand an den invertierenden Eingang des Komparators für die untere Schaltschwelle geführt. Die nichtinvertierenden Eingänge der Komparatoren für die obere und untere Schaltschwelle sind jeweils mit einem veränderlichen Abgriff eines Schichtdrehwiderstandes verbunden, der mit dem negativen Pol der Betriebsspannung und mit dem positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung verbunden ist.

Die Ausgänge der beiden Komparatoren sind direkt miteinander verbunden und werden mit einem gemeinsamen Abschlußwiderstand mit dem positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung sowie über zwei in Flußrichtung gepolte und in Reihe geschaltete Dioden mit der Basis eines npn-Transistors verbunden. Die Verbindungsstelle dieser beiden Dioden ist über sine weitere Diode mit dem Schalter der Motorbremse verbunden. Dabei liegt die Katode dieser Diode am Schalter der Motorbremse. Der Emitter des genannten npn-Transistors ist mit dem Kollektor eines zweiten npn-Transistors verbunden, dessen Emitter mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden ist. Der Kollektor des ersten npn-Transistors ist über einen Widerstand mit der Basis eines pnp-Leistungstransistors verbunden, dessen Emitter am positiven Anschluß liegt.

Der Kollektor des pnp-Transistors ist an die beiden Magnetventile angeschlossen, die jeweils mit dem negativen Pol der Betriebsspannung verbunden ist. Am Kollektor des pnp-Leistungstransistors sind nocht die mit negativen Pol der Betriebsspannung verbundene Freilaufdiode sowie ein Widerstand mit einer in Durchlaßrichtung geschalteten Leuchtdiode angeschlossen.

Die Anode dieser Leuchtdiode ist über einen Widerstand mit der Basis des zweiten npn-Transistors verbunden und liegt mit einem weiteren Widerstand am positiven Anschluß. Vom positiven Anschluß führt ein Schalter zum Kaltstartrelais, der bei abgeschaltetem Steuergerät geöffnet ist. Die stabilisierte Betriebsspannung des Steuergerätes wird durch einen integrierten Positivspannungsregler bereitgestellt.

Ausführungsbeispiel

Figur 1: Schaltbild des elektronischen Steuergerätes

Figur 2: Wirkschaltplan der elektronischen Steuereinrichtung

Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel Figur 1 erläutert.

Beim Anlegen der Betriebsspannung an den positiven Anschluß 40 erhält die gesamte Anordnung die notwendige Versorgungsspannung. Der integrierte Positivspannungsregler 38 liefert eine in engen Grenzen tolerierte Spannung, die beim Schließen des Schalters für Alternativtreibstoffbetrieb 37 am positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung 36zurVerfügüng steht.

Der Eingang 1 erhält über den Vorwiderstand für Sensor 2 eine Spannung, die bei laufendem Motor durch den Drehzahlsensor 51 periodisch belastet wird. Dabei entsteht eine rechteckförmige Spannung, die über den Eingangskondensator 3 an den Eingang des monostabilen Multivibrators 4 geführt wird. Am Ausgang des monostabilen Multivibrators 5 ist dann eine Rechteckspannung verfügbar, deren Frequenz der Drehzahl des Verbrennungsmotors proportional ist, wobei das Tastverhältnis unverändert bleibt. Diese Rechteckspannung wird mittels der Diode 6, der Integrationskondensatoren 7 und 9 sowie der Integrationswiderstände 8 und 10 in eine drehzahlproportionale Gleichspannung umgewandelt, die am Eingang des invertierenden Gleichspannungsverstärkers 11 anliegt.

^m Ausgang des invertierenden Gleichspannungsverstärkers 12 ist dann eine verstärkte, der Motordrehzahl indirekt proportionale Gleichspannung verfügbar, die direkt dem invertierenden Eingang des Komparators für die obere Schaltschwelle 15 und über einen Widerstand 13 dem invertierenden Eingang des Komparators für die untere Schaltschwelle 17 zugeführt wird.

Der Ausgang des Komparators für die obere Schaltschwelle 21 und der Ausgang des Komparators für die untere Schaltschwelle 23 sind direkt miteinander verbunden und über den gemeinsamen Abschlußwiderstand 20 mit dem positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung 36 verbunden, so daß der npn-Transistor 26 über die Dioden 24 und 25 nur dann einen Basisstrom erhält, wenn die beiden Ausgänge 21 und 23 gleichzeitig gesperrt sind. Bei der Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors liegt am Ausgang des invertierenden Gleichspannungsverstärkers 12 die höchste Spannung an. Dadurch ist der Ausgang des Komparators für die obere Schaltschwelle 21 gesperrt und der Ausgang des Komparators für die untere Schaltschwelle 23 leitend.

Deshalb bleibt auch der npn-Transistor 26 gesperrt und es fließt demzufolge kein Strom am Ausgang 43. Beim Erreichen der unteren Drehzahlschwelle sperrt dann auch der Ausgang des Komparators für die untere Schaltschwelle 23 und der npniransistor 26 erhält über die Dioden 24 und 25 einen Basisstrom. Demzufolge erhält der pnp-Leistungstransistor 28 über den Widerstand 27 einen Basisstrom und der Kollektorstrom dieses pnp-Leistungstransistors 28 fließt über den Ausgang 43 zu den Erregerspulen der Magnetventile 56 und 57, daß heißt der Verbrennungsmotor wird nun mit dem Altemativtreibstoff betrieben.

Beim Erreichen der oberen Drehzahlschwelle sinkt die Spannung am Ausgang des invertierenden Gleichspannungsverstärkers 12 so weit ab, daß der Ausgang des Komparators für die obere Schaltschwelle 21 leitend wird und

den Basisstrom für den npn-Transistor 26 sperrt. Dadurch fließt am Ausgang 43 kein Strom mehr und der Altemativtreibstoff wird durch die beiden Magnetventile 56 und 57 wieder abgeschaltet.

Der npn-Transistor 29, die Widerstände 30,31 und 33 sowie die Leuchtdiode 32 schalten den Basisstrom des pnp-Leistungstransistors 28 bei Kurzschluß am Ausgang43 ab.

Die Diode 35 dient der Abschaltung des pnp-Leistungstransistors 28 bei Betätigung des Schalters der Motorbremse 55.

Der Schalter 39 führt über den Ausgang 41 den positiven Anschluß 40 an das Kaltstartrelais 58, so daß der Verbrennungsmotor nur dann gestartet werden kann, wenn das elektronische Steuergerät 54 außer Betrieb ist. Der Beruhigungskondensator 22 verhindert ein Schwingen des elektronischen Steuergerätes 54.

Claims

Erfindungsanspruch:

Steuereinrichtung zum drehzahlabhängigen Betrieb von Verbrennungsmotoren mit zwei verschiedenen Treibstoffen, die es gestattet zwei vorgegebene Drehzahlschwellen des Verbrennungsmotors zu erkennen auf der Basis einer von einem Drehzahlsensor abgenommenen und aufbereiteten drehzahlabhängigen Gleichspannung, die einer Anordnung zweier Komparatoren mit angepaßter Endstufe zugeführt wird, insbesondere gekennzeichnet dadurch, daß der Ausgang des invertierenden Gleichspannungsverstärkers (12) direkt mit dem invertierenden Eingang des Komparators für die obere Schaltschwelle (15) und gleichzeitig über einen Widerstand (13) mit dem invertierenden Eingang des Komparators für die untere Schaltschwelle (17) verbunden ist, wobei der nichtinvertierende Eingang des Komparators für die obere Schaltschwelle (16) und der nichtinvertierende Eingang des Komparators für die untere Schaltschwelle (18) jeweils mit den veränderlichen Abgriffen der Schichtdrehwiderstände (14) und (19) verbunden sind, die mit je einen Anschluß am negativen Pol der Betriebsspannung (44) und mit den anderen Anschluß am positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung (36) liegen. Der Ausgang des Komparators für die obere Schaltschwelle (21) und der Ausgang des Komparators für die untere Schaltschwelle (23) sind direkt miteinander verbunden und werden über den gemeinsamen Abschlußwiderstand (20) an den positiven Pol der stabilisierten Betriebsspannung (36) geführt.

Am Kollektor des pnp-Leistungstransistors (28) sind der Widerstand (31) und die Leuchtdiode (32) angeschlossen, wobei die Leuchtdiode (32) mit der Katode am negativen Pol der Betriebsspannung (44) liegt.

Die Anode der Leuchtdiode (32) ist über den Widerstand (337) mit den positiven Anschluß (40) und über den Widerstand (30) mit der Basis des npn-Transistors (29) verbunden, dessen Emitter am negativen Pol der Betriebsspannung (44) liegt und dessen Kollektor mit dem Emitter des npn-Transistors (26) verbunden ist, dessen Kollektor über den Widerstand (27) mit der Basis des pnp-Leistungstransistors (28) verbunden ist.

Die Basis des npn-Transistors (26) ist über die Dioden (24) und (25) mit dem Abschlußwiderstand (20) und dem Ausgang des Komparators für die obere Schaltschwelle (21) sowie mit dem Ausgang des Komparators für die untere Schaltschwelle (23) verbunden.