DE2335440A1 - Steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine, insbesondere zur verwendung bei einem kraftstoffeinspritzsystem - Google Patents
Steuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine, insbesondere zur verwendung bei einem kraftstoffeinspritzsystemInfo
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Description
R. 15531
18.6.1973 Ve/Ma -
18.6.1973 Ve/Ma -
Anlage zur
Patentanmeldung
Patentanmeldung
Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung bei einem Kraftstoffeinspritzsyst'em
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine,
insbesondere zur Verwendung bei einem Kraftstoffeinspritzsystem, mit einer digitalen Inkrementrechen^·
Schaltung, die zur Steuerung wenigstens eines Einspritzventils
in Abhängigkeit vom Luftdurchsatz im Ansaugrohr vorgesehen ist, und die wenigstens einen eingangsseitigen '
Frequenz-Zahlen-Wandler und wenigstens einen als Speicher für Kennlinienfelder der Brennkraftmaschine dienenden
Interpolator enthält.
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Moderne Brennkraftmaschinen werden leicht über die
maximal zulässige Drehzahl hinausgedreht, ohne dass mechanische Geräusche (z.B. Ventilschnattern) dies
dem Fahrer mitteilen. Es sind bereits Einrichtungen bekannt, die im Zusammenhang mit herkömmlichen, analogen
Rechenschaltungen zur Steuerung der Benzineinspritzung ein Überdrehen der Brennkraftmaschine verhindern.
Wenn in einer Brennkraftmaschine dagegen eine digitale Rechenschaltung, insbesondere eine Inkrementrechenschaltung,
Verwendung finden soll, so sind die herkömmlichen Einrichtungen zur Verhinderung
einer unzulässig hohen Drehzahl ungeeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Begrenzung der Drehzahl von Brennkraftmaschinen
zu entwickeln, die für Brennkraftmaschinen mit digitalgesteuerter Benzineinspritzung geeignet
ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zur Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine
eine Vergleichsstufe zum Vergleich einer von
der Drehzahl abhängigen Frequenz mit einer der höchstzulässigen Drehzahl entsprechenden Taktfrequenz vorge- "
sehen ist, und dass, wenn die drehzahlabhängige Frequenz über die Taktfrequenz hinaus ansteigt, ein am
Ausgang der Vergleichsstufe auftretendes Signal dem Eingang eines digitalen Schaltelements zuführbar ist,
welches dadurch den Einspritzvorgang stoppt.
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Eine besonders wirkungsvolle Lösung ergibt sich, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als Vergleichsstufe ein Antivalenzgatter (EXCLUSIVE OR) vorgesehen ist,
dem pro Eingang eine Zeitrasterstufe vorgeschaltet ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass bei Vorhandensein, insbesondere einer
digitalen Inkrementrechenschaltung zur Steuerung der Brennkraftmaschine, ein Grossteil der verwendeten
Bauteile für die Drehzahlbegrenzungseinrichtung ohnehin schon vorhanden ist, und dass dadurch eine einfache
und billige Realisierung der Drehzahlbegrenzungseinrichtung erreicht werden kann.
Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt eine digitale Schaltung für eine Drehzahlbegrenzungseinrichtung
einer Brennkraftmaschine.
Ein Impulsdrehzahlgeber (4l), der von einer Kurbelwelle
(4O) einer im AusfUhrungsbeispiel nicht dargestellten
Brennkraftmaschine angetrieben ist, gibt Ausgangsimpulse f 3 über eine Klemme (62) an den Eingang
D eines ersten D-Flipflops (167) in einer ersten Zeitrasterstufe (97) ab. Diese erste Zeitrasterstufe
(97) enthält ausserdem noch ein zweites D-Flipflop (170), dessen Eingang D mit einem Ausgang Ql des ersten
D-FlipflcPs (167) verbunden ist und dessen Ausgang Q2 mit einem Eingang eines NAND-Gatters (I71) verbunden
ist. Der Ausgang Ql des ersten D-Flipflops (I67) ist ausserdem noch mit einem weiteren Eingang des
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NAND-Gatters (171) verbunden.
Ein in der Figur nicht dargestellter Oszillator erwirkt eine Taktfrequenz, die der höchstzulässigen Drehzahl der
Brennkraftmaschine entspricht, und die über die Klemme (62§l) einer zweiten Zeitrasterstufe (97a) zugeführt ist.
Diese zweite Zeitrasterstufe (97a) enthält die beiden D-Flipflops (172a) und (172) sowie ein NAND-Gatter
(175) und ist identisch wie die erste Zeitrasterstufe
(97) aufgebaut. Einer weiteren Eingangsklemme (168) wird eine weitere Taktfrequenz zugeführt. Solche Taktfrequenzen
stehen in digitalen Schaltungen, insbesondere in Inkrementrechenschaltungen, genügend zur
Verfügung. Der Eingangsklemme (168) ist eine Umkehrstufe (I69) nachgeschaltet, an deren Ausgang die Takteingänge
der vier D-Flipflops (I67, 170, 172a, I72) angeschlossen sind.
Die Vergleichsstufe (98a), die den Zeitrasterstufen (97, 97a) nachgeschaltet ist, ist als modifiziertes Antivalenzgatter
(EXCLUSIV. OR) ausgebildet. Ein UND-Gatter (291) liegt mit einem Eingang am Ausgang des NAND-Gatters
(175) und mit dem anderen Eingang über eine Umkehrstufe
(295) am Ausgang des NAND-Gatters (171). Ein zweites UND-Gatter (292) ist mit einem Eingang an das NAND-Gatter
(171) und mit dem zweiten Eingang über eine Umkehrstufe (294) an das NAND-Gatter (173) angeschlossen. Ein JK-Flipflop
(295) als Impulskorrekturstufe ist mit seinem Eingang J an das UND-Gatter (29I) und mit seinem Eingang K
an das UND-Gatter (292) angeschlossen. Dem Takteingang des JK-Flipflops (295) wird über eine Klemme (l68a) eine
weitere Taktfrequenz zugeführt. Der Eingang K und der Ausgang Q2 des JK-Flipflops (295) sind zu je zwei Ein-J
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gangen eines dritten UND-Gatters (296) geführt.
Der Ausgang des dritten UND-Gatters (2$ß) ist mit einem
ersten Eingang eines ODER-Gatters (JOO) verbunden, dessen
zweiter Eingang über eine Klemme (301) an eine in der
Zeichnung nicht dargestellte digitale Elektronik für die Benzineinspritzung angeschlossen ist. Der Ausgang
des ODER-Gatters (j500) ist an einen Eingang K eines
zweiten JK-Flipflops (152) angeschlossen. Der Eingang J
des Flipflops (!?.£} ist sowohl mit einem Schalter (150),
wie auch über eine Klenmäs (302) mit der bereits erwähnten,
jedoch nicht dargestellten Elektronik verbunden.
Der Schaltsr (250); -sr von einem Nocken (15!) synchron
zur KurbelwellenäTi'Lsalil der Brennkraftmaschine periodisch
geöffnet isiid gvsdbiosisen wird, legt in geschlossenem
Zustand e:m !-Signal an asn Eingang J dss Flipflops
(152). Dsffi-'TaktarLrrgc-ng das Flipflops (152) wird über
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der Brennkraftma^hine proportional ist, mit einer
festen Taktfrequenz -verglichen v/ird, die der höchstzulässigen
Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht.
Diese beiden Taktfrequensen werden in den Zeitrasterstufen
(97, 97a) gerastert und in der Vergleichsstufe (98a) miteinander verglichen* übersteigt die Dreh-
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zahl der Brennkraftmaschine die höchstzulässige Drehzahl, so kehlt sich das Vorzeichen der Impulse am Ausgang
der Vergleichsstufe (98a) um und ein durch einen
Impuls am Eingang J des JK-Flipflops (152) ausgelöster
Einspritzvorgang wird durch einen Impuls am Eingang K dieses Flipflops sofort wieder unterbrochen.
Zunächst soll die Wirkungsweise einer Zeitrasterstufe (97) -2w, (97a) beschrieben werden. Ein Eingangsimpuls
f3 wird mit der negativen Flanke des nächsten Taktimpulses am Takteingang auf den Ausgang des ersten
D-Flipflops (167) übertragen. Bei der negativen Flanke des übernächsten Taktimpulses von der Klemme (I68) wird
der Impuls Γ3 auf das zweite D-Flipflop (170) übertragen. Das NAND-Gatter (Ί71) gibt einen negativen Ausgangsimpuls
ab, solange der Eingangsimpuls fj5 zwar auf das erste
D-Flipflop (167) aber noch nicht auf das zweite D-Flipflop (170) übertragen ist. Die Impulsdauer der Ausgangs-Impulsejdes
KAND-Gatters (171) ist also gleich der Periodendauer
der Taktfrequenz an der Klemme (168). Ein D-Flipflop ist allgemein dadurch charakterisiert, dass
das an seinem Eingang D liegende Signal beim nächsten Taktimpuls auf den Ausgang Ql übertragen wird.
Das modifizierte Antivalenzgatter (98a) vergleicht die beiden Impulsfolgen der NAND-Gatter (17I, 173) miteinander.
Die Null-Nutzimpulse an den Ausgängen der NAND-Gatter
(171, 173) werden durch die Umkehrstufen (295,
29*0 in L-Impulse umgewandelt. Gleichzeitig an den Ausgängen
der Umkehrstufen (293, 294) auftretende L-Impulse
werden durch die UND-Gatter (291, 292) unterdrückt. Wenn z.B. die Umkehrstufe($93) ein L-Signal abgibt,
dann kann das UND-Gatter (291) dieses L-Signal nur dann
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weitergeben, wenn gleichzeitig auch das NAND-Gatter (173) ein L-Signal abgibt. Dies ist aber während der Impulspause
des NAND-Gatters (173) der Fall.
Die Punktion der Impulskorrekturstufe übernimmt das JK-Flipflop
(295) im Zusammenwirken mit dem UND-Gatter (296). Die an den Eingängen J, K des JK-Plipflops (295)
liegenden Signale werden nämlich erst beim nächsten Taktimpuls auf den Ausgang Ql übertragen. Der erste,
positiv zu zählende Impuls am Ausgang des UND-Gatters (291) ruft deshalb noch kein L-Signal am Ausgang des
UND-Gatters (296) hervor. Erst beim zweiten,in gleicher Richtung zu zählenden Impuls liegen an beiden Eingängen
des UND-Gatters (296) L-Signale. Wenn also die Drehzahl der Brennkraftmaschine über das höchstzulässige Mass
ansteigt, so treten an der Klemme (62) mehr Impulseals an der Klemme (62a) auf. Diese Mehrimpulse erzeugen
L-Signale am Ausgang des UND-Gatters (29I). Wenn dort
wenigstens zwei überzählige L-Signale vorkommen, so entsteht am Ausgang des UND-Gatters (296) ebenfalls ein
L-Signal, das über das ODER-Gatter (JOO) am Eingang K
des zweiten JK-Flipflops (152) anliegt.
Im folgenden wird der zeitliche Ablauf eines einzelnen
Einspritzvorganges beschrieben. Es sei dabei angenommen, dass die Einspritzventile der Brennkraftmaschine alle
gleichzeitig ausgelöst werden, d.h., dass ihre Magnetwicklungen parallel zur Magnetwicklung (32) liegen.
Die gemeinsame Auslösung aller Einspritzventile ist bei einfacheren Kraftstoffeinspritzsystemen üblich.
Bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel wird der Schalter (150) vom Nocken (151) geschlossen. Dadurch liegt
ein L-Signal am Eingang J des Flipflops (152). Beim nächstfolgenden Taktimpuls der an der Klemme (168b)
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anliegenden Taktfrequenz wird deshalb das Flipflop (152) in die Stellung gekippt, bei der am Ausgang Ql ein L-Signal
liegt. Das L-Signal am Ausgang Ql wird über den Leistungsverstärker (153) den Magnetwicklungen (32) usV.
der Einspritzventile zugeführt, so dass die Einspritzventile geöffnet werden.
Solange die höchstzulässige Drehzahl nicht überschritten ist, liegt am Ausgang des UND-Gatters (296) ein Null-Signal
und der Einspritzvorgang wird erst beendet, wenn von der Steuerelektronik her über die Klemme (301) ein
L-Signal dem Eingang K des Flipflops (152) zugeführt wird. Beim nächstfolgenden Taktimpuls wird das Flipflop (152) zurückgesetzt, und der Einspritzvorgang
wird beendet. Wird dagegen die höchstzulässige Drehzahl überschritten, so erscheint, wie bereits beschrieben,
ein L-Signal am Ausgang des UND-Gatters (296),N das dem Eingang K des Flipflops (152) zugeführt wird. Der
Einspritzvorgang wird somit sofort nach Überdrehen der Brennkraftmaschine gestoppt. Wenn die Drehzahl zu
Beginn des Einspritzvorgangs bereits zu hoch war, so wird der Einspritzvorgang durch einen Taktimpuls der
an der Klemme (l68b) liegenden Taktfrequenz gestartert und sofort beim nächsten-Taktimpuls wieder gestoppt.
Dadurch verringert sich die Drehzahl der Brannkraftmaschine.
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Claims (4)
- AnsprücheSteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung bei einem Kraftstoffeinspitzsystem, mit einer digitalen Inkrementrechenschaltung, die zur Steuerung wenigstens eines Einspritzventils in Abhängigkeit vom luftdurchsatz im Ansaugrohr vorgesehen ist und die wenigstens einen eingangsseitigen Frequenz-Zahlen-Wandler und wenigstens einen als Speicher für Kennlinienfelder der Brennkraftmaschine dienenden Interpolator enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung der Drehzahl der Brennkraftmaschine eine Vergleichsstufe (98a} zvm Vergleich einer von der Drehzahl abhängigen Frequenz(Klemme 62) mit einer der hochstzulässigen Drehzahl entsprechenden Taktfrequenz (Klemms 62a) vorgesehen ist, und dass, wenn die drelizahlabhängige Frequenz über die Taktfrequenz hinaus ansteigt* ein am Ausgang der Vergleielisstufe (9Sa) auftretendes Signal dem Eingang eines digitalen Sehaltelements (152) zuführbar ist, welches dadurch den Einspritzvorgang stoppt.
- 2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1} dadurch gekennzeichnet, dass als Vergleichsstufe (98a) ein Antivalenzgatter (EXCLUSIV OR) vorgesehen ist, dam pro Eingang eine Zeitr-ε sterstuf9 (97, 97a) vorgeschaltet ist. "-10-409885/0678
- 3>. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch • gekennzeichnet, dass eine Zeitrasterstufe (97, 97a) eine Reihenschaltung zweier D-Flipflops (I67, bzw. 172a, 172) enthält, dass die Takteingänge der beiden D-Flipflops mit der in einer Umkehrstufe (169) invertierten Untertaktfrequenz steuerbar sind, dass dem Eingang D des ersten D-Flipflops (167 bzw. 172a) eine Eingangsfrequenz zuführbar ist uad dass der Ausgang einer Zeitrasterstufe (97, 97a) von einem NAND-Gatter (171, 173) gebildet wird, dessen beide Eingänge mit dem Ausgang des ersten D-Flipflojs (I.67 bzw. 172a) und mit dem Ausgang des zweiten D-Flipflops (XJO bzw. 172) verbunden sind.
- 4. Steuereinrichtung räch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Schaltelement (152) als JK-Flipflop ausgebildet ist.409885/0679
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ID=5886668
Family Applications (1)
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