DE2046542B2

DE2046542B2 - Einrichtung zum Steuern mindestens einer Charakteristik einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE2046542B2
Application number: DE2046542A
Authority: DE
Inventors: Duncan Barry Leamington Hodgson; Malcolm Solihull Warwickshire Williams
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1969-09-23
Filing date: 1970-09-22
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE2046542A1; JPS5029098B1; FR2062432A5; US3689755A; SE403165B; SE402959B; GB1321989A; CA929644A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Steuern <>^r> mindestens einer Charakteristik einer Brennkraftmaschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der zwei durch MeOwandler in elektrische Signale umgewandelte Betriebsparameter die beiden Eingänge eines als Matrix ausgebildeten Punktionswandlers beaufschlagen.

Brennkraftmaschinen werden in der Regel dadurch gesteuert, daß bei bestimmten Betriebsparametern bestimmte Forderungen erfüllt werden. Beispielsweise soll ein Minimum an unerwünschter Emission in den 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.

So ist es beispielsweise bekannt (DE-AS 12 36 859 und »Funk-Technik« Nr. 23, 1963, S. 862-864, insbesondere Bild 10), die beiden als analoge elektrische Signale eingegebenen Betriebsparameter über eine Diodenmatrix in ein analoges Ausgangssignal als Charakteristik für die Steuerung umzuwandeln. Für eine solche Einrichtung ist es typisch, daß einer kleinen Änderung des Eingangssignais eine entsprechend kleine Änderung des Ausgangssignals zugeordnet ist Für die Steuerung einer Brennkraftmaschine ist aber eine derartige Beziehung häufig nicht genau genug, um optimale Ergebnisse zu erhalten. So kann z.B. die Forderung, bei der Steuerung einer Brennkraftmaschine darin bestehen, da» bei einer bestimmten Eingangsgröße aufgrund einer geringfügigen Änderung der zweiten Eingangsgröße eine wesentlich größere Änderung der Ausgangsgröße erforderlich ist, um eine optimale Steuerung zu erhalten.

Ferner ist ein Funktionswandler bekannt (US-PS 33 45 505), bei dem das analoge Eingangssignal in ein digitales Signal umgewandelt und über einen Dekodierer einem digitalen Speicher zugeleitet wird, der über einen Digital-Analog-Konverter das zugehörige Ausgangssignal liefert Eine solche Einrichtung ist also nur zur Verarbeitung eines Eingangssignals geeignet Sollen zwei Eingangssignale verarbeitet werden, dann müssen zwei derartige Einrichtungen vorgesehen sein und am Ausgang dieser Einrichtungen müssen die beiden Ausgangssignale mittels einer Einrichtung zum interpolieren kombiniert werden. Es versteht sich, daß der dafür erforderliche Aufwand sehr groß ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Steuern mindestens einer Charakteristik einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von zwei Eingangssignalen zu schaffen, die im Aufbau einfach ist und bei der die Zuordnung von Eingangssignalen und Ausgangssignal beliebig programmiert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jedem Eingang der Matrix ein Dekodierer vorgeschaltet ist, der das Eingangssignal in ein Digitalsignal umwandelt, und daß die Matrix als digitaler Speicher ausgebildet ist, der für jede Kombination von Eingangssignalen auf ein bestimmtes digitales Ausgangssignal programmiert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung lassen sich die einzelnen Speicherplätze derart programmieren, daß auch geringfügige Änderungen in den Eingangssignalen eine große Änderung im Ausgangssignal bewirken, falls es erforderlich ist. Jeder Kombination von Eingangssignalen läßt sich also bei einer Brennkraftmaschine das Ausgangssignal zuordnen, das die Brennkraftmaschine optimal arbeiten läßt.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt die Matrix einen ersten Satz von Eineangsleitun-

gen und einen zweiten Sat? von Eingangsleitungen, die in Gruppen von η Leitungen derart angeordnet sind, wobei π mindestens zwei ist, daß jede Leitung des zweiten Satzes jede Leitung des ersten Satzes kreuzt und Verbindungen zwischen den Leitungen des ersten und zweiten Satzes so weit hergestellt sind, wie es die zu regelnde Brennkraftmaschine und die Art der Regelung erfordern, und ein erster, einen ersten Parameter darstellender Meßwertwandler derart angeordnet ist, daß das von ihm erzeugte Atisgangssignal eine der Leitungen im ersten Satz in Abhängigkeit von dem Wert des Parameters erregt, sowie ein zweiter, einen zweiten Parameter darstellender Meßwandler eine der Gruppen von α Leitungen des zweiten Satzes erregt, wobei die Steuereinrichtung 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, usw, so daß die erregte Gruppe von π Leitungen an die Steuereinrichtung derart angeschlossen ist, daß für gegebene Werte von zwei Parametern die Steuereinrichtung ein /r-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

Als Charakteristik kann die Einrichtung die Kraftstoffmenge steuern, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, wobei die Betriebsparameter aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus dem Druck im Ansaugrohr, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Winkelstellung der Drossel bestehen. Sofern als zu steuernde Charakteristik die Zeitsteuerung der Zündung gegebenenfalls zusammen mit der Kraftstoffeinspritzung erfolgt, werden als Betriebsparameter auch hierbei wieder der Druck im Ansaugrohr und die Drehzahl ausgewählt.

Die 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 Meßwertwandler 8 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 einen anderen von den drei Parametern anspricht und die beiden Worte werden entsprechend an zwei von Dekodierern 11,12 angelegt Es sind acht Kombinationen für jedes digitale Signal möglich, und für jedes Eingangssignal en-egt der Dekodierer 11 eine von acht Eingangsleitungen 13 einer Diodenmatrix. Der Dekodierer 12 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 13 überkreuzt, wobei Verbindungen, wo es erforderlich ist, durch Dioden hergestellt werden, die einfachhcitshalber in der Zeichnung als Punkte dargestellt sind. Eine Ausgangsleitung 21 ist an die erste Leitung 16 in einer jeden Gruppe anschüeßbar, und vier weitere Ausgangsleitungen 21 sind an die anderen vier Leitungen 16 in jeder Gruppe anschlieüoar. Die Leitungen 21 sind an eine Einrichtung 22 angeschlossen, die die Kraftstoffzufuhr zu der Brennkraftmaschine 23 steuert

Die Zeichnung zeigt nur die Dioden, die mit den Leitungen 13 und mit den ersten beiden Gruppen der Eingangsleitungen 16 in Verbindung stehen. Jedoch mittels des Ausfuhrungsbeispiels kann gezeigt werden, daß, wenn 1 die Verbindung der beiden Leitungen 13,16 darstellt, dann, falls die erste Gruppe von Leitungen 16 erregt wird und die acht Leitungen 13 nacheinander

ίο erregt werden, nachstehende Ausgangssignale erhalten werden:

10000,00100,01001,01100.
10100,10010,11111 und 01000.
In gleicher Weise, falls die zweite Gruppe erregt wird, wobei die Leitungen 13 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, gaf.z 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 Empfciig 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 dem

jo 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

J5 fünf-bit-Ausgang in diesem Ausführungsbeispiel erhalten wird, der Wert η in den Patentansprüchen von 2 aufwärts auch höher sein kann, was von der Genauigkeit, die erforderlich ist, abhängig ist Einige Ausgangsimpuise 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 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 1-Signal einen n-p-n-Transistor einschaltet, und ein 0-Signal einen p-n-p-Transistor einschaltet. Die Transistoren sind in Sätzen von drei verschiedenen n-p-n- und p-n-p-Kombi-

h> nationen geschaltet wobei sich die Kollektor-Emitter-Bahnen eines Salzes 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 13 oder 14 bewirkt, an die Reihe drei Transistoren angeschlossen sind, wie 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 13 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 16 und einer Leitung 13 erforderlich ist, wird der entsprechende Streifen elektrisch an die n-Typ-Zone an der Verbindung angeschlossen, 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 n-Typ-Scheibe und mit einer Diffusion von parallelen Reihen von p-Typ-Material für die Leitungen 13 zusammen mit Paaren von Reihen von achl getrennten p-Typ-Bereichen zwischen den Reihen, die die Leitungen 16 bilden. Die Scheibe wird derart metallisiert, daß jede Reihe fähig ist. rnil benachbarten getrennten p-Typ-Bereichen einen MOS- -, Transistor zu bilden, wobei die Gatter und die Quellen miteinander verbunden sind. Die elektrischen Anschlüsse werden indessen nur vervollständigt, wo es erforderlich ist. daß ein Transistor wirksam eine Leitung t4 mit einer Leitung 16 verbindet. Die Widerstände

in können ebenso MOS-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 herge-

ii stellt werden kann, insbesondere wenn, wie vorstehend beschrieben wurde, die Dekodierer von MOS-Transistoren gebildet werden. Es wurde angenommen, daß die Systemspannung gestattet, daß p-Typ-MOS-Transistoren verwendet werden, jedoch können, falls es

Μ erforderlich ist. auch η-Typ-MOS-Transistoren verwendet werden, oder falls bei der Herstellung eine p-Typ-Diffusion einer η-Typ-Diffusion vorgezogen wird die Schaltung indessen n-Typ-MOS-Transistoren erfordert, kann auch ein Phasenumkehrer verwendet werden.

.η so daß p-Typ-MOS-Transistoren verwendet werden können. Der Phasenumkehrer selbst wird durch Paare von p-Typ-MOS-Transistoren gebildet, die mit dem Rest der .-κ.haltung mit sehr geringen Kosten und einem Minimum von Aufwand integriert werden können.

jo Es können auch andere bekannte Verfahren angewendet werden, um die verschiedenen Schaltungen herzustellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Steuern mindestens einer Charakteristik einer Brennkraftmaschine, insbesondere fqr Kraftfahrzeuge, bei der zwei durch Meßwandler in elektrische Signale umgewandelte Betriebsparameter die beiden Eingänge eines als Matrix ausbildeten Funktionswandlers beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Eingang der Matrix ein Dekodierer (11, 12) vorgeschaltet ist, der das Eingangssignal in ein Digitalsignal umwandelt, und daß die Matrix als digitaler Speicher ausgebildet ist, der für jede Kombination von Eingangssignalen auf ein bestimm- ι '· tes digitales Ausgangssignal programmiert ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix einen ersten Satz von Eingangsleitungen (13) und einen zweiten Satz von Eingangsleitungen (16) besitzt, die in Gruppen von π το Leitungen derart angeordnet sind, wobei π mindestens zwei ist, daß jede Leitung des zweiten Satzes jede Leitung des ersten- Satzes kreuzt und Verbindungen zwischen den Leitungen des ersten und zweiten Satzes so weit hergestellt sind, wie es die zu regelnde Brennkraftmaschine und die Art der Regelung erfordern, und eja erster, einen ersten Parameter darstellender Meßwertwandler (8) derart angeordnet ist, daß das von ihm erzeugte Ausgangssignal eine der Leitungen im ersten Satz in so Abhängigkeit von dem Wert des Parameters erregt, sowie ein zweiter, einen zweiten Parameter darstellender Meßwandler (9\ eine der Gruppen von η Leitungen des zweiten Satzes erregt, und die Steuereinrichtung (22) Einga iodverbindungen (21) 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 π Leitungen anschließbar ist usw., wobei die erregte Gruppe von π Leitungen an die ίο 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 Sattes und der erregten Gruppe von Leitungen des zweiten Satzes abhängig ist

3. Einrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Charakteristik die der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge gesteuert wird und die Betriebsparameter aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus dem Druck im Ansaugrohr, der Drehzahl der Brennkraftmaschine und der Winkelstellung der Drossel besteht

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Brennkraftmaschine als Charakteristik gegebenenfalls zusammen mit der Kraftstoffeinspritzung gesteuert wird und die Betriebsparameter der Druck im Ansaugrohr und die Drehzahl sind. w>