DE2326766A1

DE2326766A1 - Elektronischer leistungsmesser fuer brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE2326766A1
Application number: DE2326766A
Authority: DE
Inventors: Shigeo Aono; Kenji Masaki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-05-26
Filing date: 1973-05-25
Publication date: 1974-01-31
Also published as: JPS497602A; FR2189734B1; FR2189734A1; GB1381567A; DE2326766B2; US3847019A; DE2326766C3; JPS5146201B2

Description

Elektronisoher Lei stanzmesser, für Brennkraftroascbinen

Die Erfindung; bezieht sich auf eine Anordnung für die elektronische Messung der Leistung einer Brennkraftmaschine und betrifft insber-ondere eine Anordnung für elektronische Messungen von momentancn Änderungen der Leistungsabgabe oder des Drehmomentr. einer Brennkraftmaschine anband einer spezifischen Funktionsbeziehung zwischen der von der Maschine aneei:ougten Luft und der Leistungsabp-abe bzw. dem Drehmoment der Maschine.

BAD ORiGINAL

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Es wurde bereits vorige schlagen, die Veränderungen des Gewichts der unter fortlaufend veränderlichen Fetriebcbedinraingen von einer Brennkraftmaschine angesau?:ten Luft auf elektronischem Vie ge zu bestimmen. Derartige Messungen beruhen auf der Beobachtung, daß eine spezifische Funktionsbesiehung zwischen dem Gev/icht der Ansaugluft und den fortlaufend v&mnderliohen Betriebsbedingungen wie Drehzeh], der Maschine, Unterdruck im Ansaugverteiler und Temperatur des angesaugten Gemischs besteht. Eine bekannte elektronische Anordnung zum Bestimmen des Gev/ichts der angesaugten Luft enthrlt eine elektronische Computerschaltung mit einem Impulsgenerator, welcher mit den jeweiligen V.'erten für die Drehzahl der Maschine, den Anseugunterdruck und die Temperatur des angesaugten Gemirchs entsprechenden Analogsignalen gespeist wird, um ein elektrischen Impulssignal zu erzeugen, welches mit einem von der Drehzahl der Maschine abhängigen Impulssignal synchronisiert wird. Die Breite.und Höhe des vom Impulsgenerator erzeugten Ausgangssignali! sind über die vorstehend erwähnten elektrischen Analogsignale derart gesteuert, daß die elektronische Computerschaltung ein den Schwankungen des Gewichts der Ansaugluft proportionales Funtionssignal abgibt. Das den Schwankungen des Gewicht? der Ansaugluft proportionale Funktionssignal eignet sich zur Verwendung als eine wichtige Bezugsgröße für gewisse elektronische Steueranordnungen insbesondere für die Verwendung in Kraftfahrzeugen. .

Die Erfindung geht davon aus, daß zwischen der Leistungsabgabe oder dem Drehmoment einer Brennkraftmaschine und dem Gewicht der von der Maschine angesaugten Luft eine spezifische Funktionsbeziehung besteht. Demgemäß läßt sich die Leistungsabgabe bzw. das Drehmoment der Maschine durch den Ausdrück

M_ld = K

wiedergeben, worin

M, , = Leistungsabgabe oder Drehmoment der Maschine in PS, 309 88 5/0397

BAD ORIGINAL

W, = dem Gewicht der Ansaugluft In p/sec und K - die Proportionalitäts- oder Leistungskonstante ist,

Aus dem Vorstehenden Ist zu entnehmen, daß sich die Leistungsabgabe Μ-,, durch Multiplizieren der Leistungskonstante K mit' dem v/ert W-,. für das Gewicht der Ansaugluft berechnen läßt. Da sich der Wert W-, für das Gewicht der Ansaugluft mittels der vorstehend, angeführten' elektronischen Anordnung ohne Schwierigkeit bestimmen läßt, kann man die Leistungsabgabe M-,^ der Maschine lediglich anhand der Leistungskonstante K ermitteln. Die folgende Tabelle (I) zeift die Ergebnisse von Messungen der Leistungskonstonte: K. Wie man aus der Tabelle erkennt, läßt sich die LelstunKskonstante K anhand der veränderlichen Werte für den Unterdruck im Ansaugverteiler und. die Drehzahl der Maschine bestimmen..Dieses Grundprinzip findet bei der erfindungsgeiaäßen Anordnung Anwendung.

Tabelle (I) -» ^'erte der Leistunerskonstsmte K

Ansaitg-Unterdruck (-rant Hg abs)	720	660	560	if-60	560
Drehzahl (IJ/niin)		1 »05	0,98	! 0,77	0,62
1000	1,10	1,15	1,07	0,85	0,68
ifOOO	1,^0	1,15	; 1,07	0,85	0,68
ίΟΟΟ		1,15	; 1,07	0,85	0,68
4000	1,HO	1,15	1,07	0,85	0,68
5000	1,^0	1 ,10	1,OH	0,80	0,65
6000	'1,1·?

Gemäß der Erfindung 1st eine Anordnung der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch eine erste, mit den jeweiligen Vierten für die Drehzahl rf«r Maschine und den Unterdruck im Aneaugverteiler entsprechenden elektrischen Analogsignalen gespeiste Computerschal-

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BAD ORIGINAL

tung zum Erzeugen eines einer vom Gewicht der in die Maschine- enge saugten Luft und der Lei stun grabgabe der Maschine abhängigen Proportionaikonstante entsprechenden elektrischen Funktionssi^nols und durch eine zweite elektronische Computerschaltung zum Multiplizieren des von der ersten Computerschaltunr abgegebenen- elektrischen i'unktionssignals mit einem dem Gewicht der Ansaugluft entsprechenden Funktionssignals und damit zum Erzeugen eines die Minderungen der Leistungsabgabe der Moschine wiedergebender, elektrischen Aurgnngssignals.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel ^er Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistungskonstante K einer Brennkraftmaschine von der Drehzahl derselben,

Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit der Leistunpskonstante K von Schwankungen des Unterdrucks im Ansaugverteiler,

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemsßen Anordnung für die ' Leistungsmessung an einer Brennkraftmaschine,

Fig. 4 ein Schaltbild eines in Fig. 3 gezeigten, mit einem der Drehzahl der Maschine entsprechenden elektrischen Analogsignal gespeisten Funktionsgenerators,

Fig. 5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 4 gezeigten Funktionsgenerators,

Fig. 7 ein·Schaltbild eines anderen in Fig. 5 gezeigten, mit einem dem Ansaug-Unterdruck entsprechenden elektrischen Analogsignal gespeisten Funktionsgenerators und

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Pig. 8 und 9 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 7 gezeigten Funktionsgenerators.

Wie vorstehend erwähnt, bestimmt sich die Proportional- oder Leistungskonstante K einer Brennkraftmaschine unter wechselnden Betriebsbedingungen nach Änderungen der Drehzahl der Maschine und des Unterdrucks im Ansaugverteiler. Fig. 1 zeigt die Abhängigkeit der Leistungskonstante von der'Drehzahl der-Maschine. Dabei ist zu .berücksichtigen, daß sich "der V/ert der Leistungskonstante K bei ieder gegebenen Größe des Unterdrücke in Übereinstimmung mit den aus Fig. 1 zu entnehmenden drehzehlsbhängigen-Änderungen ändert. Fig» 2 zeigt demgegenüber die Abhängigkeit der Leistungskonstante K vom Unterdruck im Anscugverteiler. Auch hier ist zu berücksichtigen, daß sich der Wert der Leistungskonstante K für jede gegebene Drehzahl in Über einstimmung mit den aus Fig. 2 zu'entnehmenden unterdruck- abhängigen Änderungen ändert.

Das in Fig. 5 dargestellte Blockschaltbild der erfindungsgeraäßen Anordnung zeigt eine elektronische Einrichtung 1 zum Bestimmen des Gewichts der von einer (nicht gezeigten) Brennkraftmaschine anzusaugenden Luft. Die elektronische Einrichtung 1 v/ird mit elektrischen Signalen η, ρ und t gespeist, welche die jeweiligen Werte für die Drehzahl der' Maschine bzw. den Unterdruck im Ansaugverteiler bzw. die Temperatur des angesaugten Gemische wiedergeben, und erzeugt ein die Änderungen des Gewichts der Ansaugluft wiedergebendes elektrisches Funktionssignal W-, · Wie vorstehend erwähnt kann für die elektronische Einrichtung 1 der erfindungsgemäßen Anordnung die bekannte Anordnung für,die Bestimmung des Gewichts der Ansaugluft auf elektronischem Wege verwendet werden.

Das von der elektronischen Einrichtung 1 abgegebene Funktionssignal \lj. wird dem Hauptteil der erfindungsgemäßen •Anordnung, einer elektronischen Computerschaltung 2 für ■die Berechnung der Leistungsabgabe M-, ^ zugeführt*

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Die elektronische Computerscheltung 2 enthält zwei Funktionsgeneratoren 3 und 4, eine Addierschaltung 5 und eine Multiplikatorschaltung 6. „

Der Funktionsgenerator 3 erhält von einer Abtasteinrichtung für die Drehzahl der Maschine ein der Drehzehl entsprechendes Analogsignal η zugeführt und erzeugt ein .elektrisches Ausgangssignal, welches die eine Komponente K¹ der Leistungskonstante K darstellt. Der Funktionsgenerator 4 erhält von einer (nicht gezeigten) Abtasteinrichtung für den Unterdruck im. Ansaus-verteiler ein dem „jeweiligen Unterdruck entsprechendes Analogsignal ρ zugeführt und erzeugt ein Ausgangssi'-nal, welches ■ die· andere Komponente K" der Leistungskonstante K darstellt. Die die beiden Komponenten K¹ und K" darstellenden Ausgangssignale werden über Widerstände τ* bzw. r_o an die Addierschaltung 5 gelegt und darin addiert, wobei eich ein die Proportional- oder Leistungskonstante K der Maschine wiedergebendes Ausgangssignal ergibt. Das die Leistungskonstante K wiedergebende Funktipnssignal wird der elektronischen Multiplikatorschaltung 6 zugeführt, in der es mit dem von der elektronischen Einrichtung 1 abgegebenen, dem Gewicht der Ansaugluft entsprechenden Signal W₁ multipliziert wird, woraus sich ein der Leistungsabgabe der Maschine entsprechendes elektrisches Ausgangs signal M-, ^ ergibt.

Fig. 4 bis 6 zeigen eine Schaltungsanordnung des Funktionsgenerators 3 der in Fig. 3 gezeigten Computerschaltung 2 sowie erläuternde Darstellungen seiner Wirkungsweise. Die in Fig. 4 gezeigte Schaltungsanordnung enthält zwei" Dioden JD1 und D2, an deren Kathoden über V/iderstände R1 und R2 eine positive Spannung gelegt ist, um sie für einen Vorwärtsstromfluß zu sperren. Bei zunehmender Drehzahl der Maschine wird an einen Eingang IN1 ein Drehzahl-Analogsignal mit einer** die durch die V/iderstände R1 und R2 vorgegebene Sperrspannimg übersteigenden Spannung gelegt, so daß durch die Dioden D1 und D2 ein Vorwärtsstrom fließt und an einem Punkt p1 eine

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BAD ORIGINAL

Spannung erscheint (Fig. 5)· Die am Punkt p1 erscheinende Spannung wird sn einen negativen Eingang eines Verstörkers Al gelegt, dessen Ausgangsspannung über einen Widerstand R4 an einen negativen Eingang eines Verstärkers A2 gelegt wird. Eine an einem Punkt p2 erscheinende Sp?nnung wird über einen V.'iderstrmd R5 ebenfalls an den negativen Eingang des Verstärkers A2 gelegt. ■

Ein dem Unterdruck im Ans^upverteiler entsprechendes Analogsignal ρ wird über einen Eingang IN2 und einen Wider st and R7 ebenfalln an den negativen Eingang des Verstärkers A2 gelegt. Eine vorgegebene positive Spannung wird über einen V/iderstend R6 dem positiven Eingang des Verstärkers A2 zugeführt, so daß dieser an. einem Ausgang O¥T1 ein die Komponente K¹ der Le'istungskonstante K darstellendes Ausgangssignal abgibt. Man erkennt, daß die in ?ig. 6 gezeigte . Kurve eine der der in. Fig. 1 dargestellten' Kurven sehr ähnliche Form hat.

Fis;. 7 bis 9 zeigen eine Schaltungsanordnung des Funktionsgenerators 4 der in Fig. 3 gezeigten Computerschaltung 2 sowie erläuternde Darstellungen seiner Wirkungsweise. Wird ein dem Unterdruck in Ansaugverteiler entsprechendes elektrisches Analogsignal ρ an einen Eingang ir!3-d-er in Fig. 7' gezeigten Schaltungsanordnung gelegt, so läßt eine Anord.-nung von in Reihe miteinander liegenden Dioden D1, D2, D3 ·.. ... Dn einen Vorwärtsstrom durch, so daß an einem Punkt p3 eine durch die Kurve in Fig. 8 dargestellte Spannung erscheint. Der Spannungsverlauf am Punkt p3 folgt im wesentlichen einer in Fig. 8 eingezeichneten, aus zwei Geraden X,X' zusammengesetzten Linie."Die Geraden X und X¹ schneiden sich in ,einem Punkt pO. Die Lege des Schnittpunkts pO ergibt sich aus der Anzahl der Dioden. Die am Punkt p3 erscheinende Signalspannung wird über einen V/iderstand R8 an einen negativen Eingang eines Verstärkers A3 gelegt, in welchem ihre PoIa-.■icäi. umgekehrt wird (Fig. 9)· TAe Ausgangs spannung des Verstärkers A3 wird über einen Widerstand R9 an einen posi-

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tiven Eingang eines Verstärkers Λ'+ gelegt. Eine vorgegebene positive Spannung wird über Widerstände R10 und RiI ebenfalls an den positiven Eingang des Verstärkers A4 gelegt, so daß dieser an einem Ausgeng 0UT2 ein die Komponente K" der Leistungskonst^nte K darstellendes 5pannun?rssignai . abgibt. Man erkennt, daß die in "Fig.. 9 gezeigte Kurve eine der der in Fig. 2 dargestellten Kurven sehr ähnliche Form hat. .

Das die Komponente K¹ darstellende elektrische signal wird in der Addierschaltung 5 mit äem die Komponente K¹¹ darstellenden Signal kombiniert, und die Addiersch?ltun»· gibt ein der Proportional- oder Leistungskonstsiite K der Maschine entsprechendes Funktionssignal ab. Dieses v/ird in der Multiplikatorschaltung 6 mit dem das Gewicht der Ansaugluft wiedergebenden Signal W-, multipliziert, v;obei sich als Produkt ein der Leistungsabgabe M, , der Maschine entsprechendes Ausgane;sFignal ergibt.

Sämtliche aus der Beschreibung, den Ansprüchen tind der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschließliche konstruktiver Einzelheiten und Verfahreneschritten, können sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindunesweεentlich sein.

BADORIGiNAL 30988 5/O J 97

Claims

A. * Patentansprüche:

1./ Anordnung für die elektronische Messung der Leistung einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch eine erste, mit den jeweiligen Werten für die Drehzahl (n) der Maschine und den Unterdrück (p) im. AnsauR-verteiler derselben entsprechenden elektrischen Analog- Signalen gespeiste Comput^rpchaltung (5, ^* 5) zum Erzeugen eines einer vom Gev/icht der in die Maschine angesaugten Luft und der Leistungsabgabe der Maschine abhängigen Proportionalkonstante (K) entsprechenden elektrischen Funktionssignals und durch eine zweite elektronische Computerschaltung (6) zum Multiplizieren des von der ersten Computerschaltung abgegebenen elektrischen Funktionss'ignals mit einem dem Gewicht der Ansaugluft entsprechenden elektrischen Funktionssignal (W-, ) und damit zum Erzeugen eines die Änderungen der Leistungsabgabe der Maschine wiedergebenden Ausgangssignals (M-, _d).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste elektronische Computerschaltung einen mit dem die jeweilige Drehzahl der Maschine wiedergebenden elektrischen Analogsignal (n) gespeisten ersten Funktionsgenerator (3) zum Erzeugen eines ersten, eine Komponente (K') der .Proportionalitätskonstante darstellenden Spannungssignals, einen mit dem den Unterdruck im Ansaugverteiler wiedergebenden elektrischen Analogsignal (p) gespeisten zweiten Funktionsgenerator (4) zum Erzeugen.,eines zweiten, eine andere Komponente (K") der Proportionalitätskonstante (K) darstellenden Spannungssignals und eine Ad^.erschaltung (5)"zum Summieren des ersten und des zweiten Komponentensignals zu einem der Pro portionali tätskonstante entsprechenden Signal enthält.

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3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Funktionsgenerator (3) » wenigstens eine unter einer SperrsOanmin«: einer vorgegebenen Höhe stehende ⁱmd bei Anlegen eines Drehzshlsignals (n) mit einer die vorgegebene Spannung übersteigenden Spannung einen Vorv;ärtnstrom leitende Diode (D1, D2), einen mit einer an der Kathode der Diode erscheinenden Spannung gespeisten ersten Verstärker (A1) zum Erzeugen eines einer erhöhten Drehzahl der Maschine entsprechenden elektrischen Funktionssignals, eine Addierschaltung (R4, 5* .7) zum'-Addieren des vom ersten Verstärker abgegebenen Funktionssignals mit dem dem Unterdruck im Ansaugverteiler entsprechenden Signal (ρ) und einen mit einem elektrischen Ausgangssignal der Addierschä]tung und einem vorgegebenen Spannungssignal gespeisten

zweiten Verstärker (A2) zum Erzeugen .des die eine Komponente (K¹) der Proportionalitätskonstante (K) darstellenden ersten Spannungssignals umfaßt.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Funktionsgenerator (4) wenigstens eine mit dem dem Unterdruck im Ansaugverteiler entsprechenden Signal gespeiste Diode (D1, D2, D3 ... Dn), einen mit der an der Kathode der Diode erscheinenden Spannung gespeisten dritten Verstärker (A3) zum Erzeugen eines Funktionssignals mit einer der der Spannung an der Kathode der Diode entgegengesetzten Polarität, eine Addierschaltung (P9 bis R11) zum Addieren des Funktionεsignals mit einem vorgegebenen positiven .Cpannungssignal und einen mit dem Ausgangssignal der Addierschaltung gespeisten vierten Verstärker (A4) zum Erzeugen des die andere Komponente (K") der Proportionalkonstante (K) darstellenden zweiten Spannungssign.als aufweist.

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