DE2046542A1

DE2046542A1 - Steuerschaltung zum Regeln von Brenn kraftmaschinen

Info

Publication number: DE2046542A1
Application number: DE19702046542
Authority: DE
Inventors: Williams Malcolm Solihull Warwickshire Hodgson Duncan Barry Leamington, (Großbritannien)
Original assignee: Joseph Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1969-09-23
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1971-04-01
Also published as: SE402959B; FR2062432A5; GB1321989A; SE403165B; JPS5029098B1; CA929644A; DE2046542B2; US3689755A

Description

Joseph Lucas (Industries) Limited 21. September 1970 Great King Street
Birmingham / England

Steuerschaltung zum Regeln von Brennkraftmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung zum Regeln von Brennkraftmaschinen und insbesondere auf eine Steuerschaltung für Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, bei denen es häufig erforderlich ist, daß die Brennkraftmaschine derart geregelt werden soll, daß einige bestimmte Forderungen erfüllt werden. Beispielsweise soll ein Minimum an Emission in Auspuffgasen ein Maximum an Kraftstoffersparnis oder ein höchster Wirkungsgrad erreicht werden. Die Regelung betrifft in den meisten Fällen die Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkraftmaschine, sie kann indessen bei Brennkraftmaschinen mit einem Zündsystem auch in der Zeitsteuerung der Zündung oder in einer Kombination von Zeitsteuerung und Kraftstoffeinspritzung liegen.

In Ihrem Wesen werden bei der Erfindung zwei von drei Parametern der Brennkraftmaschine verwendet, nämlich Drehzahl und Druck im Ansaugrohr (der selbstverständlich ein negativer Druck sein kann) und der Winkel der Drossel um zwei Signale zu erzeugen. Diese Signale ergeben ein Eingangsignal zu einer Matrix, die eine Diodenmatrix sein kann, oder auch geeignete Halbleiteinrichtungen enthalten kann, die andere als Dioden sind. Die Matrix ist vorgesehen, einen η-bit Ausgangsimpuls zu erzeugen, der aus beiden Eingangssignalen gebildet wird, wobei η mindestens zwei ist, und dieses Ausgangssignal wird verwendet, um eine bestimmte Charakteristik der Brennkraftmaschine zu regeln.

24 291 _o

Ma/Be " ~

109814/1571

Die beiliegende Zeichnung zeigt ein Schaltungsschema, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, wie sie bei einer mit Zündung und mit Einspritzung von Kraftstoff arbeitenden Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug angewendet wird.

In dem Schaltungsschema gemäß der Zeichnung wird ein Signal von einem geeigneten Meßwertwandler 8 erzeugt, das eine der drei Veränderlichen darstellt, entweder die Drehzahl, die Winkelstellung der Drossel oder den Druck im Ansaugrohr. Das Signal wird in Gestalt eines drei-bit binären Wortes erzeugt.

Ein anderes drei-bit binäres Wort wird von einem anderen Meßwertwandler 9 erzeugt, der auf ein anderes von den drei Parmetern anspricht, und die beiden Worte werden entsprechend an zwei von Dekodierern 11, 12 angelegt. Es sind acht Kombinationen für jedes digitale Signal mb'glich,und für jedes Eingangssignal erregt der Dekodierer 11 eine von acht Eingangsieitungen 13 einer Diodenmatrix. Der Dekodierer Id erregt eine von acht Ausgangsleitungen 14 in Abhängigkeit von seinem Eingangssignal, und die Leitungen 14 steuern eine Schalteinrichtung 15, die jeweils eine von acht Gruppen von fünf Leitungen 16 erregen kann, von denen jede jede Leitung IJ überkreuzt, wobei Verbindungen, wo es erforderlich ist, durch Dioden hergestellt werden, die der einfachheitshalber in der Zeichnung als Punkte dargestellt sind. Eine Ausgangsleitung 21 ist an die erste Leitung 16 in einer jeden Gruppe anschließbar, und vier weitere Ausgangsleitungen 21 sind an die anderen vier Leitungen 16 in jeder Gruppe anschließbar. Die Leitungen 21 sind an eine Einrichtung 22 angeschlossen, die die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 23 steuert. Die gestrichelten Verbindungen innerhalb der Schalteinrichtung 15 stellen selbstverständlich keine Dioden dar.

Die Zeichnung zeigt nur die Dioden, die mit den Leitungen 13 und mit den ersten beiden Gruppen der Eingangsleitungen 16 in Verbin-

1098U/1S71.

dung stehen. Jedoch mittels eines Ausführungsbeispiels kann gezeigt werden, daß angenommen 1 die Verbindung der beiden Leitungen Ij5, 16 darstellt, denn falls die erste Gruppe von Leitungen IJ erregt wird und die acht Leitungen IjJ nacheinander erregt werden, werden nachstehend Ausgangssignale erhalten: 10000, 00100, 01001, 01100, 10100, 10010, Hill und 01000.

In gleicher Weise, falls die zweite Gruppe erregt wird, wobei die Leitungen 15 nacheinander erregt werden,sind die Ausgangssignale: 01100, 11001, 10101, 10000, 11001, 01101, 01111 und 11000. Es kann selbstverständlich festgestellt werden, daß die Bezeichnung "erregen", die bei einer Gruppe von Leitungen 16 angewendet wird, ganz einfach bedeutet, daß die Gruppe der Leitungen sich in Tätigkeit befindet, d.h. sie an die Einrichtung 22 angeschlossen ist. Das kann auf eine Anzahl von Arten erreicht werden, beispielsweise kann die Schalteinrichtung 15* nach Empfang eines Eingangsimpulses auf der Leitung 14, einen Basisstrom für fünf Transistoren vorsehen, die über ihre Kollektor-Emitterbahnen dazu dienen, die geeignete Gruppe von fünf Leitungen 16 mit den Leitungen 21 zu verbinden. Es wird vorgezogen, Metall-Oxid-Silizium- (MOS) Transistoren für diesen Zweck zu verwenden, da sie einfach ergänzt werden können.

Es kann festgestellt werden, daß obwohl ein fünf-bit Ausgang in diesem Ausführungsbeispiel erhalten wird, kann der Wert η in den Patentansprüchen von 2 aufwärts auch höher sein, was von der Genauigkeit, die erforderlich ist, abhängig ist. Einige Ausgangsimpulse können selbstverständlich die gleichen sein, so daß hierdurch angezeigt wird, daß die gleiche Kraftstofferfordernis für verschiedene Arbeitszustände notwendig ist. Die exakte Bestimmung der Ausgangsimpulse für die verschiedenen Eingangsimpulse wird experimentell für eine gegebene Brennkraftmaschine bestimmt, wonach die gleiche Matrix für eine jede solche Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Das Signal, oder ein getrennt erhaltenes

10 9 814/1571

Signal, kann zum Regeln der Zeitsteuerung der Zündung verwendet werden, und in gewissen Fällen kann die Zeitsteuerung der Zündung allein gesteuert werden, indem als Parameter die Drehzahl der Brennkraftmaschine und die Winkelstellung der Drossel verwendet wird. Die Art,in der die Menge an Kraftstoff und/oder die Zeitsteuerung geregelt wird, ist von dem Zweck der Steuerschaltung abhängig. Jedoch ist die Anordnung insbesondere vorgesehen, die Emission schädlicher Abgase im Auspuff herabzusetzen.

Die Dekodierer 11, 12 können in einer Anzahl von Arten ausgebildet werden und können beispielsweise Transistoren von der Art n-p-n und p-n-p enthalten, die derart angeordnet sind, daß ein I-Signal einen n-p-n-Transistor einschaltet, und ein O-Signal einen p-n-p-Transistor einschaltet. Die Transistoren sind in Sätzen von drei verschiedenen n-p-n- und p-n-p- Kombinationen geschaltet, wobei sich die Kollektor-Emitter-Bahnen eines Satzes von drei Transistoren zwischen einer Spannungsquelle und einer der Leitungen 13 oder 14 befinden und die 3-bit Worte an die Basen der Transistoren angelegt werden, so daß beispielsweise das Wort 101 den Zustand der Leitfähigkeit derjenigen Leitung IJ oder 14 bewirkt, an die in Reihe drei Transistoren angeschlossen sind, die die Kombination n-p-n, p-n-p, n-p-n aufweisen. Es werden hierfür am geeignetsten ebenfalls MOS-Transistoren verwendet.

Die Diodenmatrix kann in einer zusammengesetzten Form hergestellt werden, beginnend mit einer n-Typ-Scheibe und in die p-Typ parallele Reihen eindiffundiert werden, die die Leitungen IJ darstellen.. An den Kreuzungspunkten der Leitungen 13, 16 werden in die Streifen n-Typ-Zonen eindiffundiert, die die Dioden bilden. Zwei von leitenden Streifen werden dann erzeugt, die sich quer zu den parallelen Reihen erstrecken und die die Leitungen 16 bilden, und an den Stellen, an denen Diodenverbindungen zwischen einer Leitung l6 und einer Leitung 13 erforderlich ist, wird der entsprechende Streifen elektrisch an die η-Typ Zone an der Verbindung ange-

- 5 -1 0 9 8 U / 1 5 7 1

schlossen. Indessen wird es vorgezogen, MOS-Transistoren'bei der Matrix zu verwenden, um die Herstellung zu vereinfachen. Bei einer solchen Matrix sind in geeigneter Weise die Reihen 16 über Widerstände an eine Stromquelle angeschlossen, die die ungewünschten Leitbahnen sperren. Ein Anschluß wird an den Stellen hergestellt, an denen es erforderlich ist, aus einer Leitung 13 einen MOS-Transistor abzuleiten, dessen Quelle und Gatter an der Leitung 16 angeschlossen sind, mit der die Leitung 13 verbunden werden soll» Eine solche Anordnung kann in einer einzigen Diffusion hergestellt werden, beginnend mit einer η-Typ Scheibe und mit einer Diffusion von parallelen Reihen von p-Typ Material für die Leitungen 13 zusammen mit Paaren von Reihen von acht getrennten p-Typ Bereichen zwischen den Reihen, die die Leitungen 16 bilden. Die Scheibe wird derart metallisiert, daß jede Reihe fähig, ist, mit seinen benachbarten getrennten p-Typ Bereichen einen M.O.S.-Transistor zu bilden, wobei die Gatter und die Quellen miteiraider verbunden sind. Die elektrischen Anschlüsse werden indessen nur vervollständigt, wo es erforderlich ist, daß ein Transistor wirksam eine Leitung 14 mit einer Leitung l6 verbindet. Die Widerstände können ebenso M.0.S.-Transistoren sein, und so können die Transistoren verwendet werden die Leitungen 16 und die Leitungen 21 miteinander zu verbinden, wie vorstehend beschrieben ist, so daß die Anordnung sehr einfach und in einer zusammengesetzten Form hergestellt werden kann, insbesondere wenn, wie vorstehend beschrieben wurde, die Dekodierer von M.0.S.-Transistoren gebildet werden. Es wurde angenommen, daß die Systemspannung gestattet, daß p-Typ M.O.S-Transistoren verwendet werden, jedoch falls es erforderlich 1st, können auch η-Typ M.O.S. Transistoren verwendet werden, oder falls bei der Herstellung eine p-Typ Diffusion einer η-Typ Diffusion vorgezogen wird die Schaltung indessen η-Typ M.O.S. Transistoren erfordert, kann auch ein Phasenumkehrer verwendet werden, so daß p-Typ M.O.S. Transistoren verwendet werden können. Der Phasenumkehrer selbst wird durch Paare von p-Typ M.O.S. Transistoren

1098U/1571

gebildet, die mit dem Rest der Schaltung mit sehr geringen Kosten und einem Minimum von Aufwendung integriert werden können.

Es kann selbstverständlich festgestellt werden, daß andere bekannte Verfahren angewendet werden können, um die verschiedenen Schaltungen herzustellen.

Patentansprüche:

1 0 9 8 U / 1 5 7 1

Claims

Patentansprüche

1.)Steuerschaltung zum Regeln einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß eine Matrix, die einen ersten Satz von Eingangsleitungen und einen zweiten Satz von Eingangsleitungen besitzt, die in Gruppen von η-Leitungen angeordnet sind, wobei η mindestens zwei ist, derart angeordnet ist, daß jede Leitung des zweiten Satzes jede Leitung des ersten Satzes kreuzt und■ Verbindungen zwischen den Leitungen des ersten und zweiten Satzes derart herstellbar sind, wie es bei der zu regelnden Brennkraftmaschine und der Art der erforderlichen Regelung entspricht, und ein erster ein erstes Parameter darstellender Meßwertwandler (8) derart angeordnet ist, daß das von ihm erzeugte Ausgangssignal eine der Leitungen im ersten Satz in Abhängigkeit von dem Wert des Parameters erregt, sowie ein zweiter, ein zweites Parameter darstellender Meßwandler (9) eine der Gruppen von η Leitungen des zweiten Satzes erregt, sowie eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die Eingangsverbindungen besitzt, von denen die erste an die erste Leitung jeder Gruppe von η Leitungen anschließbar ist und von denen die zweite an die zweite Leitung jeder Gruppe von η Leitungen anschließbar ist 'und so weiter, die Anordnung ist derart, daß in jedem Augenblick die erregte Gruppe von η Leitungen an die Steuereinrichtung derart angeschlossen ist, daß für gegebene Werte von zwei Parametern die Steuereinrichtung ein n-bit digitales Eingangssignal empfängt, das von den Zwischenverbindungen zwischen der erregten Leitung des ersten Satzes und der erregten Gruppe von Leitungen des zweiten Satzes abhängig ist, sowie daß die Steuereinrichtung hierbei zum Regeln einer Charakteristik der Brennkraftmaschine entsprechend dem genannten Eingangssignal dient.

24 291

Ma/Be - 2 -

1098U/1 571

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Kraftstoffmenge steuert, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird und die Parameter aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus dem Druck im Ansaugrohr, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Winkelstellung der Drossel besteht.

j5. Schaltung nach Anspruch 1," dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung die Zeitsteuerung der Zündung der Brennkraftmaschine steuert und die Parameter der Druck im Ansaugrohr und die Drehzahl sind.

109814/1571