DE2350208C3

DE2350208C3 -

Info

Publication number: DE2350208C3
Application number: DE2350208A
Authority: DE
Inventors: Kenji Masaki; Shuya Nambu
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1972-10-06
Filing date: 1973-10-05
Publication date: 1980-09-11
Also published as: FR2202280A1; US3871214A; GB1389778A; DE2350208A1; DE2350208B2; JPS526414B2; JPS4958224A; FR2202280B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßvorrichtung zum elektronischen Messen des augenblicklichen Durchsatzes von Ansaugluft bei Teillastbedingungen eines Verbrennungsmotors mit einem Luftansaugsystem mit Drosselklappe, einem Drosselstellungsfühler, der ein elektrisches Drosselöffnungssignal erzeugt, das analog dem Ausmaß der Öffnung der Drosselklappe ist, einer elektronischen Recheneinheit, die mit dem Drosselöffnungssignal gespeist ist und ein elektrisches Durchsatzsignal erzeugt, das analog zu dem dem Ausmaß der Drosselöffnung entsprechenden Durchsatz der Ansaugluft ist, und einer Einrichtung, die auf den Druck stromab von der Drosselklappe anspricht

Aus der DE-AS 20 35 149 ist eine solche Meßvorrichtung in Verbindung mit einer Kraftstoffeinspritz-Steueranlage bekannt, wobei das elektrische Drosselöffnungssignal oder das den Druck stromab von der Drosselklappe angebende Signal an einen Rechteckwellen-Umformer gegeben wird, dessen Ausgangssignal hinsichtlich seiner Impulsbreite die Einspritzventile steuert. Gibt das elektrische Drosselöffnungssigna! eine Bewegung der Drosselklappe in Schließrichtung oder aber eine fehlende Bewegung der Drosselklappe an und ist gleichzeitig der Druck in der Ansaugleitung niedriger als der dem Leerlaufzustand des Motors entsprechende Druck, so wird die Impulsbreite des Ausgangssignals des Rechteckwellen-Umformers auf Null vermindert. Dadurch werden aber die Einspritzventile nicht länger geöffnet und die Kraftstoffzufuhr an den Motor unterbunden. Wird in diesem Betriebszustand die Drosselklappe wieder etwas geöffnet und ein entsprechendes Drosselöffnungssignal an den Rechteckwellen-Umformer gegeben, so erhält dessen Ausgangssignal sofort wieder eine gewisse Impulsbreite, wodurch auch sofort wieder die Kraftstoffzufuhr an den Motor einsetzt d. h. eine annähernd druckfreie Beschleunigung des Fahrzeuges wieder möglich ist

Aus der DE-AS 12 98 367 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für Brennkraftmaschinen bekannt bei denen die Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe und dem Druck in der Ansaugleitung stromab von der Drosselklappe mit Hilfe einer mechanischen Nockensteuerung geregelt wird. Zu diesem Zweck wird ein Raumkörper nach Maßgabe der öffnung der Drosselklappe und nach Größe des gemessenen Druckes gegenüber einem Nockenfolgeglied sowohl gedreht als auch in Längsrichtung verschoben, um über das Nockenfolgeglied die Einspritzventile zu steuern.

Aus der DE-OS 20 34 067 ist es bekannt zur kontinuierlichen Messung und Anzeige des Kraftstoffverbrauches von Brennkraftmaschinen die Drehzahl der Antriebswelle der Brennkraftmaschine und die Drosselklappenstellung oder den im Ansaugsystem herrschenden Druck mit Hilfe von Meßwertgebern in elektrische Größen umzuwandeln, einem elektronischen Auswertegerät zuzuführen und dort zu einer dem Kraftstoffverbrauch entsprechenden elektrischen Ausgangsgröße umzuwandeln, die dann in üblicher Weise angezeigt werden kann.

Mit der DE-OS 23 18 793 wurde eine Steuereinrichtung zur optimalen Einstellung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vorgeschlagen, die mehrere Fühler aufweist, die die Motortemperatur, die Stellung der Drosselklappe und den atmosphärischen Druck erfassen und jeweils ein diesen Größen entsprechendes elektrisches Signal erzeugen, die dann einem elektronischen Rechenschaltkreis zugeführt werden. Der elektronische Rechenschaltkreis leitet aus den Eingangssignalen ein Ausgangssignal ab, das an einen elektronischen Regelschaltkreis gegeben wird, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis optimal einzustellen.

Diese bekannten Anordnungen ermitteln kontinuierlich den Durchsatz von Luft, welche in die Verbrennungskraftmaschine durch einen Vergaser mit Mischkammer eintritt, durch Messung eier Druckdifferenz zwischen der Mischkammer und einem davon stromaufwärts gelegenen Punkt oder aus elektrischen Signalen, die die wichtigsten Kenngrößen des Motorbetriebes wiedergeben, wie die Drehzahl des Motors, die Temperatur des Motors, den Druck der Ansaugluft und den atmosphärischen Druck. Keine -dieser herkömmlichen Meßvorrichtungen für die Ansaugluftströmung mißt jedoch genau den Ansaugluftdurchsatz bei allen Betriebsbedingungen des Motors. Insbesondere wird der Durchsatz nicht genau bei Teillast, beispielsweise im Leerlaufbetrieb oder bei Verzögerungsbetrieb, gernessen. Wenn ein herkömmliches elektrisches Signal, das den Durchsatz bei Teillast anzeigt, beispielsweise bei einem elektronischen Steuersystem für die Zufuhr von Luft-Brennstoff-Gemisch oder einer elektronischen Abgasreinigungssteuervorrichtung als Parameter verwendet wird, führt die mangelnde Genauigkeit nicht nur zu schlechter Kraftstoffausnutzung, sondern auch zu Luftverschmutzung durch unverbrannte Kohlenwasserstoffe, die im Abgas enthalten sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß sie den momentanen Durchsatz von Ansaugluft bei Teillast des Motorbetriebes genau messen kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Meßvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung eine Schalteinrichtung ist die den Drosselstellungsfühler mit der elektronischen Recheneinheit verbindet wenn das Verhältnis des Drucks zum atmosphärischen Druck unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt

Es ist festgestellt worden, daß der momentane Durchsatz von Ansaugluft die im Leerlaufbetrieb oder Verzögerungsbetrieb durch einen Vergaser strömt genau gemessen werden kann, indem elektronisch allein das Ausmaß der Drosselöffnung festgestellt wird, da die Strömung der Ansaugluft im Leerlauf und bei Verzögerung im wesentlichen mit Schallgeschwindigkeit erfolgt wenn das Verhältnis eines Drucks P₂ (mm Hg) an einer Stelle oberhalb der Drosselklappe unterhalb eines Grenzwertes liegt der iai wesentlichen 0,5284 beträgt. Daher ist der momentane, spezifische Durchsatz von Ansaugluft konstant wenn die Ansaugluft bei Leerlaufbetrieb oder Verzögerungsbetrieb des Motors durch den Vergaser strömt In der folgenden Tabelle I sind die Ergebnisse von Messungen der Werte von P₁, P₂ und des Verhältnisses P₂IP\ im Leerlaufbetrieb und Verzögerungsbetrieb wiedergegeben.

Tabelle I Werte von Pi,	P₂ und P2/P1	Druck P₂ (mm Hg)	P₂IPx
Betriebszustand des Motors	Druck P\ (mm Hg)	320 160	0,42 0,21
Leerlauf Verzögerung	760 760

Aus Tabelle I ist ersichtlich, daß das Verhältnis P₂/P, unterhalb des Grenzwertes von 0,5284 sowohl im Leerlauf als auch bei Verzögerung unabhängig von Schwankungen der Motordrehzahl und demzufolge des Druckes P₂ liegt und daß der momentane Durchsatz von Ansaugluft bei diesen Betriebszuständen des Motors praktisch allein durch Abtasten der Drosselöffnung festgestellt werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung, wobei die Meßvorrichtung mit einem herkömmlichen Vergaser mit Drosselklappe verbunden ist,

F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung dargestellt, die in ein Luftansaugsystem eines nicht dargestellten Motors mit einem Vergaser 10 vom Einrohrtyp eingebaut ist. Γ> · Vergaser 10 umfaßt ein Vergasergehäuse 11, von dem eine Innenwand einen Saugraum 12 begrenzt, der mit einer Ansaugleitung 13 in Verbindung steht. Der Vergaser 10 ist ferner mit einer Drosselklappe 14 versehen, die auf einer drehbaren Welle 14 a versehen, angebracht ist und von dieser im Saugraum 12 gedreht werden kann. Ferner umfaßt der Vereaser 10 eine Mischkammer 15.

Die Drosselklappe 14 ist mit einem Drosselstellungsfühler wie beispielsweise einem Regelwiderstand 16 versehen, der das Ausmaß der Drosselöffnung erfühlt und ein dazu analoges elektrisches Drosselöffnungssignal Si erzeugt Der Regelwiderstand 16 umfaßt eii.en Schieber 16 a, der funktionell mit der Drosselklappe 14 verbunden ist, sowie eine Spule 16Z), die zwischen Masse und eine Spannungsquelle, wie beispielsweise eine Batterie 17, geschaltet ist Der Regelwiderstand 16 erzeugt ein elektrisches Drosselöffnungssignal Si, das analog zur Verschiebung des Schiebers 16 a und somit zum Ausmaß der Drosselöffnung ist Der Regelwiderstand 16 kann so ausgelegt sein, daß er Signale nur dann erzeugt wenn das Verhältnis des Druckes P₂ an einer Stelle unterhalb der Drosselklappe 14 zu dem Druck Pi an einer Stelle oberhalb der Drosselklappe 14 unterhalb eines vorbestimmten Wertes, wie beispielsweise des Grenzwertes 0,5284, liegt oder wenn der Motor unter Teillastbetrieb arbeitet, wie dies im Leerlauf und bei Verzögerung der Fall ist Der Regelwiderstand 16 arbeitet als mechanisch-elektrischer Analogwandler und kann durch ein beliebiges Element ersetzt sein, das die gleiche Funktion erfüllt. Dabei kann es sich beispielsweise um ein piezoelektrisches Element handein.

Auf das elektrische Drosselöffnungssignal Si vom Regelwiderstand 16 spricht eine elektronische Recheneinheit 18 an, der das Signal, über eine Leitung 19 zugeführt wird. Die Recheneinheit 18 kann von beliebiger Bauart sein, muß jedoch in der Lage sein, ein dem Ansaugluftdurchsatz, der dem Ausmaß der Drosselöffnung entspricht, entsprechendes analoges, elektrisches Durchsatzsignal S_ou, zu erzeugen. Die Recheneinheit 18 kann ferner über Eingänge 18 a und 18 b ein elektrisches Temperatursignal S₁, das der Temperatur der Ansaugluft entspricht, sowie ein elektrisches Drucksignal Sp, das dem atmosphärischen Druck entspricht, empfangen, damit zur Erzielung einer genaueren Messung die Dichte der Ansaugluft berechnet werden kann. Ferner kann die Recheneinheit 18 von einem weiteren Eingang 18 c ein elektrisches, der Drehzahl des Motors entsprechendes Drehzahlsignal S_n erhalten, wenn dies gewünscht wird. Das von der Recheneinheit 18 erzeugte Durchsatzsignal S_oul kann einem Steuersystem für das Lufl-Brennstoff-Gemisch, einem Abgasreinigungssystem und/oder einer Motordrehmomentmeßvorrichtung als Parameter des Motordrehmoments zugeführt werden.

Zur erfindungsgemäßen Meßvorrichtung gehört ferner eine Schalteinrichtung 20, die auf den Druck P₂ unterhalb der Drosselklappe anspricht und eine Verbindung zwischen dem Regelwiderstand 16 und der Recheneinheit 18 herstellt, wenn das Verhältnis P₂/Pi unterhalb des vorbestimmten Wertes bzw. des Grenzwertes 0,5284 liegt, d. h. wenn der Druck P₂ unterhalb von 400 mm Hg liegt, da der Druck Pi oberhalb der Drosselklappe im wesentlichen 760 mm Hg beträgt. Wenn das Verhältnis P₂/Pi jedoch oberhalb des Grenzwertes von 0,5284 liegt, trennt die Schalteinrichtung 20 den Regelwiderstand 16 von der Recheneinheit 18 und setzt zusätzlich eine herkömmliche, nicht gezeigte Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung in Betrieb, die zur Messung des Ansaugluftdurchsatzes bei h^her Belastung des Motors dient. Die in Fig. 1 dargestellte Schalteinrichtung 20 umfaßt eine Membran 21 mit einem Plunger 22, Federn 23 und 23' und einen Schalter 24, der einen beweglichen Kontakt 25 und zwei feste KontaktexuDDen 26 und 27 aufweist. Wenn der

Druck P₂ unter 400 mm Hg fällt bzw. wenn der Motor im Teillastbereich arbeitet, verbindet der bewegliche Kontakt 25 die Kontakte der festen Kontaktgruppe 26, da der Plunger 22 aufgrund des auf die Membran 21 aufgebrachten niedrigen Druckes P₂ verschoben wird, so daß der Regelwiderstand 16 mit der Recheneinheit 18 verbunden ist. Wenn jedoch der Druck P₂ über 400 mm Hg ansteigt bzw. wenn der Motor mit hoher Last arbeitet, verbindet der bewegliche Kontakt 25 die Kontakte der festen Kontaktgruppe 27 aufgrund der Wirkung der Federn 23 und 23' sowie des höheren Drucks P₂. Das hat zur Folge, daß der Regelwiderstand 16 von der Recheneinheit 18 getrennt ist. Gleichzeitig wird ein Ersatzdurchsatzsignal S_ou, von der zusätzlichen Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung über eine Leitung 28 und die Kontaktgruppe 27 auf einen nicht bezeichneten Ausgang der Recheneinheit 18 gegeben, so daß dann das Ersatzdurchsatzsignal als Ausgangssi-

gnal der Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung dient.

F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung nach Fig. 1, wobei diese Abwandlung der Meßvorrichtung der F i g. 1 im wesentlichen gleicht, jedoch mit der Ausnahme, daß die Schalteinrichtung 20 mit der elektronischen Recheneinheit 18' zusammen ausgebildet ist. Die Recheneinheit 18' kann von beliebiger Bauart sein, muß jedoch in der Lage sein, elektronisch das Verhältnis PilP\ zu berechnen, die oben beschriebenen Schaltoperationen durchzuführen und das elektrische Ausgangssignal S_ou, zu erzeugen. Andere Teile und Elemente dieser Abwandlung sind den entsprechenden Teilen und Elementen der Ausführungsform nach F i g. 1 ähnlich, so daß sich eine ausführliche Erläuterung erübrigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßvorrichtung zum elektronischen Messen des augenblicklichen Durchsatzes von Ansaugluft bei Teillastbedingungen eines Verbrennungsmotors mit einem Luftansaugsystem mit Drosselklappe, einem Drosselstellungsfühler, der ein elektrisches Drosselöffnungssignal erzeugt, das analog dem Ausmaß der Öffnung der Drosselklappe ist, einer elektronischen Recheneinheit die mit dem Drosselöffnungssignal gespeist ist und ein elektrisches Durchsatzsignal erzeugt das analog zu dem dem Ausmaß der Drosselöffnung entsprechenden Durchsatz der Ansaugluft ist, und einer Einrichtung, die auf den Druck stromab von der Drosselklappe anspricht dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (20) eine Schalteinrichtung iiit die den Drosselstellungsfühler (16) mit der elektronischen Recheneinheit (18,18') verbindet wenn das Verhältnis des Drucks (Pj) zum atmosphärischen Druck unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt

2. Meßvorrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch eine zusätzliche Meßvorrichtung für die Ansaugluftströmung und dadurch, daß die Schalteinrichtung (20) die zusätzliche Meßvorrichtung mit der elektronischen Recheneinheit (18, 18') verbinden kann, wenn das Verhältnis oberhalb des vorbestimmten Wertes liegt

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Schalteinrichtung und die elektronische Recheneinheit (18') als Einheit ausgebildet sind.

4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der vorbestimmte Wert im wesentlichen 0,5284 beträgt.

ίο