DD232087A1 - CONTROL DEVICE FOR SPEED-RELATED OPERATION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH TWO DIFFERENT FUELS - Google Patents
CONTROL DEVICE FOR SPEED-RELATED OPERATION OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES WITH TWO DIFFERENT FUELS Download PDFInfo
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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. 1The invention relates to an electronic circuit for the speed-dependent operation of internal combustion engines with two different fuels. The aim of the invention is to build an electronic control device so that a determination of the rotational speed of an internal combustion engine is made possible. Depending on the speed determined, the internal combustion engine is operated with one of two available fuels. According to the invention, this object is achieved by providing an internal voltage stabilized in close tolerances in the electronic control device. As a result, the signal taken from the speed sensor and conditioned, which is present as a DC voltage can be compared with an arrangement of two comparators, which requires a very low component cost and the output stage drives directly. The application of the invention is possible in internal combustion engines operated with diesel. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
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.The invention relates to an electronic circuit for the speed-dependent operation of internal combustion engines with two different fuels. This is particularly suitable to operate the internal combustion engine in a predetermined speed range with an alternative fuel.
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.So far exist for motor vehicles, the most diverse versions of switchable systems for operating the internal combustion engines with conventional fuel and optional operation with alternative fuel. The use of traction solenoids and solenoids to actuate mechanical parts or shut off fuel supply lines may be considered as prior art due to the frequency of use. Similarly, the determination of the engine speed in gasoline engines from the ignition pulse and diesel engines either optoelectronics or inductively be considered as prior art.
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. .The technical solutions known from the description of the invention each relate to a specific operating regime of an internal combustion engine and are specially designed for this purpose. A typical embodiment is described in WP 209877. ,
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.The electronic control devices are therefore adapted to the respective overall systems. A typical circuit for this application, which is also suitable for signaling speed limits, is available in WP 211915. This arrangement requires for adaptation of the output stage, three additional NAND gates behind the outputs of the two operational amplifiers and an additional reference voltage source for the inputs of the operational amplifier.
Ziel der Erfindung ist es, eine elektronische Steuereinrichtung so aufzubauen, daß eine Ermittlung der Drehzahl eines Verbrennungsmotors ermöglicht wird.The aim of the invention is to construct an electronic control device so that a determination of the rotational speed of an internal combustion engine is made possible.
In Abhängigkeit von der ermittelten Drehzahl wird der Verbrennungsmotor mit einem von zwei zur Verfügung stehenden Treibstoffen betrieben.Depending on the determined speed of the internal combustion engine is operated with one of two available fuels.
Die Erfindung verfolgt die Aufgabe, eine elektronische Steuereinrichtung aufzubauen, die einen drehzahlabhängigen Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zwei verschiedenen Treibstoffen gestattet.The invention has the object to build an electronic control device that allows a speed-dependent operation of an internal combustion engine with two different fuels.
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.The aim of the invention is to build an electronic control device, which allows two predetermined speed thresholds of the engine to recognize and evaluate so that thereby tension magnets and solenoid valves are actuated.
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.This makes it possible to dose in certain speed ranges the previously used fuel only in the absolutely necessary quantities and to bring an alternative fuel for combustion. The technical problem is to make this switching automatically and to ensure a safe operation in the transition from operation with the previous fuels in the operation with Altemativtreibstoff and back.
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.The cause of the deficiencies of the known circuits of electronic control devices is the special focus on a specific operating regime, in which completely different conditions must be met as in the present case, so that this requires a specially designed electronic control device is required.
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 geringenAccording to the invention the object is achieved in that in the electronic control device stabilized in close tolerances internal voltage is present. As a result, the signal taken from the speed sensor and conditioned, which is present as a DC voltage, can be compared with an arrangement of two comparators, which have a very low signal
Bauelementeaufwand erfordert und die Endstufe direkt ansteuert. . -Requires component expenditure and controls the output stage directly. , -
Die erfindungsgemäß beschriebene elektronische Steuereinrichtung besteht aus einem Drehzahlsensor zur Erfassung der Motordrehzahl, einem elektronischen Steuergerät zur Drehzahlauswertung und zwei Magnetventilen zum Absperren der beidenThe electronic control device described according to the invention consists of a speed sensor for detecting the engine speed, an electronic control unit for speed evaluation and two solenoid valves for shutting off the two
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.available fuels. The speed sensor consists of a Hall sensor on which move one or more mechanically connected to the crankshaft of the engine connected magnets. This Hall sender is connected on one side to the negative pole of the operating voltage.
Der Ausgang des Hallgebers ist über einem Widerstand mit dem positiven Anschluß am Hallgeber verbunden.The output of the Hall sender is connected via a resistor to the positive terminal on the Hall sender.
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.This junction is connected via a capacitor to the negative pole of the operating voltage and is supplied to the electronic control unit as an input. The input of the electronic control unit is connected via a series resistor for the sensor to the positive pole of the stabilized operating voltage and is simultaneously fed via a capacitor to the input of the monostable multivibrator.
Der Ausgang des monostabilen Multivibrators führt über eine Diode zu einem dem negativen Pol der Betriebsspannung verbundenen Integrationskondensator.The output of the monostable multivibrator leads via a diode to an integration capacitor connected to the negative pole of the operating voltage.
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.In this case, the cathode of the diode is connected to the integration capacitor. From this junction performs an integration resistor to another connected to the negative pole of the operating voltage integration capacitor.
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.At the junction of this integration capacitor and the integration resistor, a second integration resistor is connected, which leads to the input of an inverting DC amplifier. The output of the invented DC voltage amplifier is connected directly to the inverting input of the comparator for the upper switching threshold and is simultaneously fed via a resistor to the inverting input of the comparator for the lower switching threshold. The non-inverting inputs of the comparators for the upper and lower switching threshold are each connected to a variable tap a Schichtdrehwiderstandes, which is connected to the negative pole of the operating voltage and to the positive pole of the stabilized operating voltage.
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.The outputs of the two comparators are connected directly to one another and are connected with a common terminating resistor to the positive pole of the stabilized operating voltage and via two forward-biased and series-connected diodes to the base of an npn transistor. The junction of these two diodes is connected via sine another diode to the switch of the engine brake. The cathode of this diode is located at the switch of the engine brake. The emitter of said npn transistor is connected to the collector of a second npn transistor whose emitter is connected to the negative pole of the operating voltage. The collector of the first npn transistor is connected via a resistor to the base of a pnp power transistor whose emitter is connected to the positive terminal.
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.The collector of the pnp transistor is connected to the two solenoid valves, which is connected to the negative pole of the operating voltage. At the collector of the PNP power transistor still connected to the negative pole of the operating voltage freewheeling diode and a resistor connected to a forward-biased LED are connected.
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.The anode of this LED is connected via a resistor to the base of the second npn transistor and is connected to another resistor at the positive terminal. From the positive connection, a switch leads to the cold start relay, which is open when the control unit is switched off. The stabilized operating voltage of the control unit is provided by an integrated positive voltage regulator.
Figur 1: Schaltbild des elektronischen SteuergerätesFigure 1: Circuit diagram of the electronic control unit
Figur 2: Wirkschaltplan der elektronischen SteuereinrichtungFigure 2: circuit diagram of the electronic control device
Die Erfindung wird nachstehend am Ausführungsbeispiel Figur 1 erläutert.The invention will be explained below with reference to the embodiment of FIG.
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.When applying the operating voltage to the positive terminal 40, the entire arrangement receives the necessary supply voltage. The integrated positive voltage regulator 38 provides a tolerated within narrow limits voltage, which stands at the positive pole of the stabilized operating voltage 36 at the close of the switch for alternative fuel operation 37 zumÜfüfügg.
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.The input 1 receives via the series resistor for sensor 2, a voltage that is periodically loaded by the speed sensor 51 when the engine is running. This produces a rectangular voltage which is fed via the input capacitor 3 to the input of the monostable multivibrator 4. At the output of the monostable multivibrator 5, a square-wave voltage is then available whose frequency is proportional to the speed of the internal combustion engine, the duty cycle remaining unchanged. This square-wave voltage is converted by means of the diode 6, the integration capacitors 7 and 9 and the integration resistors 8 and 10 in a speed-proportional DC voltage applied to the input of the inverting DC amplifier 11.
^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.At the output of the inverting DC amplifier 12 is then an amplified, the motor speed indirectly proportional DC voltage available, which is fed directly to the inverting input of the comparator for the upper switching threshold 15 and a resistor 13 to the inverting input of the comparator for the lower switching threshold 17.
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.The output of the comparator for the upper switching threshold 21 and the output of the comparator for the lower switching threshold 23 are directly connected to each other and connected via the common terminating resistor 20 to the positive pole of the stabilized operating voltage 36, so that the npn transistor 26 via the diodes 24th and 25 receives a base current only if the two outputs 21 and 23 are disabled at the same time. At the idling speed of the internal combustion engine, the highest voltage is present at the output of the inverting DC voltage amplifier 12. As a result, the output of the comparator for the upper switching threshold 21 is disabled and the output of the comparator for the lower switching threshold 23 is conductive.
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.Therefore, the npn transistor 26 remains locked and therefore there is no current at the output 43. When reaching the lower speed threshold and then locks the output of the comparator for the lower switching threshold 23 and the npniransistor 26 receives via the diodes 24 and 25 a base current. Consequently, the PNP power transistor 28 receives a base current through the resistor 27 and the collector current of this PNP power transistor 28 flows through the output 43 to the excitation coils of the solenoid valves 56 and 57, that is, the internal combustion engine is now operated with the Altemativtreibstoff.
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 undUpon reaching the upper speed threshold, the voltage at the output of the inverting DC voltage amplifier 12 decreases so far that the output of the comparator for the upper switching threshold 21 becomes conductive and
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.the base current for the npn transistor 26 blocks. As a result, no current flows at the output 43 and the alternative fuel is switched off again by the two solenoid valves 56 and 57.
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.The npn transistor 29, the resistors 30,31 and 33 and the light emitting diode 32 turn off the base current of the pnp power transistor 28 at short circuit at the output 43.
Die Diode 35 dient der Abschaltung des pnp-Leistungstransistors 28 bei Betätigung des Schalters der Motorbremse 55.The diode 35 is used to shut off the PNP power transistor 28 upon actuation of the switch of the engine brake 55th
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.The switch 39 leads via the output 41, the positive terminal 40 to the cold start relay 58, so that the engine can only be started when the electronic control unit 54 is out of operation. The settling capacitor 22 prevents oscillation of the electronic control unit 54.
Claims (1)
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1984
- 1984-11-28 DD DD26997584A patent/DD232087A1/en unknown
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