DE2526994A1

DE2526994A1 - Prozessteuervorrichtung sowie kraftstoffeinspritzsystem fuer brennkraftmotor

Info

Publication number: DE2526994A1
Application number: DE19752526994
Authority: DE
Inventors: Nicholas John Bard; Malcolm Williams
Original assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Current assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Priority date: 1974-06-18
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1976-01-22
Also published as: US4032755A; FR2275653A1; IT1040643B; AU501099B2; AU8218075A; DE2526994C2; JPS5113081A; GB1516302A; FR2275653B1; JPS6034121B2

Description

COHAUSZ & FLOIlACK

PATENTANWALTSBÜRO 9R9RQQ/

D-4 DÜSSELDORF · SCHUMANNSTR. 97 ~

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ · Dipl.-Ing. W. FLORACK ■ Dipl.-Ing. R. KNAUF - Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER · Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

The Lucas Ulectrical uonpany Liuitel

V/ell street

GB-Birmingham ¹^. Juni 1275

Preozeßsteuervorrichtung sowie Kraftstoffeins£ritz.systen_iür_Brenn-

kraftmotor

Die Erfindung betrifft eine Prozei3steuervorrichtun£ sowie ein Kraftstoff einspritzeyster-i für einen Brennkraftmo&tor. Bei der Torrichtung' wird ein impulslängensiodulierter Ausgang erzeugt, der entsprechend zwei verschiedenen Betriebsgrößen moduliert wird.

Eine Pro ζ e;3 steuervorrichtung gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Digitalspeichereinheit, die ein n-Bit-Disitalausgangssignal in Abhängigkeit von zwei unabhängigen !Digital eingangs Signalen erzeugt, einen a-Bit-Digitalprograiüizähler (wobei m kleiner als η ist), der durch die m signifikantesten Bits des Digitalausgangssignals der Digitalspeichereinheit programmierbar ist, eine ~eitgeberimpulsquelle, eine den Zugang von Seitgeberimpulsen zum Zähler steuernde Torschaltung, eine zur Steuerung der torschaltung angeschlossene Yerzögemngsschaltung und eine Prüfschaltung, die mit dem oder den η-si an veenigsten signifikanten Bit oder Bits der ..peicherheit so verbunden ist, da2 die von der Terzögexungsschaltung- eingeführte Verzögerung entsprechend dem oder den an wenigsten signifikanten Bit oder Bits während abwechselnder Zyklen des Z-ählers geändert wird, wobei die Ausgangsizapulslänge durch die uumrae der Verzögerung und der Zeit bestimmt wird, die für ein ,/eiterschalten des Zählers von der Zählung, die von den m signifikantesten Eits programmiert wird, bis zu einer bestimmten Zählung benötigt wird.

Die Brfindung ist schematise!! an Hand eines Schaltbilds näher erläu-

§Jf 609884/0787 _₂-

tert, das ein Ausführungsbesipel zeigt.

Die dargestellte Prozeßsteuervorrichtung ist hauptsächlich zur Verwendung in den 3inepritzsysteni eines llremikrai' tue tors vorgesehen, bei den eine "iinspritz steuerschaltung 10 vorhanden ist, as.(> .periodisch s^nchror ziin Uotor in Funktion getriggeifc wird, und zuar von .-in er Z ei t£.ebervo zurichtung'; 10a, zu der beispi*"¹ --weise ein Eortaktunterbrecher gehört, de~ von der Fotorwelle angetrieben wird. Die Tüinepritz steuerschaltung 10 ist zum Antreiben eines von zwei Injektoren 11, 12 in einen offenen Zustand eingerichtet, damit Kraftstoff eing:espritzt wird. Die Injektoren 11, 1? werden alternativ geöffnet.

Die Zeitdauer, während der jeder Injektor offenbleibt bei jedem 'i wird durch die Prozeß steuervorrichtung geia'iß der Erfindunf: entsprechend zwei Eauptbetriebsgrößen des liotors gesteuert, beispielsweise än dera Drosselwinkel und der hotordrehsahl.

Die Prozeßsteuervorrichtung weist eine Diodenmatrix-Ifurlese-ßpeichereinheit 2.0Il 1 auf, wie sie bereits vorgeschlagen worden ist. Diese opeichereinheit 301; 1 erhält einen Drei-Bit-Di^italeinsaiu; und einen Yier-I3it-Digitaleingang und erzeugt einen Acht-Bit-Digitalausgang, der unabhängig mit den beiden Eingängen in bekannter v«"esise veränderlich irst. Die beiden Eingang s signale v/erden von Digital wane lern 13 bzw. 1/ abgeleitet. Der "Wandler 1J ist der Drosselwinkelwandler und kann entv.eder aus eineiii Digitalverschlüssler an der Drosselwelle oder aus der Kombination eines ünalogwellenwinkelwandlers in Kopplung mit einem Analo^/Dieitalwandler bestehen. Jedenfalls erzeugt der V.andler 1J einen oieben-Bit-Digitalausgang, jedoch werden nur die drei signifikantesten Bits der Speieerheinheit 'ROl. über eine Inkrementschaltung 15 zugeleitet. Entsprechend erzeugt der V«anc.-ler 1/; einen Acht-Bit-Digitalausgang, der von der Io tor drehzahl abhängt, jedoch werden nur die vier signifikantesten Bits dieses Ausgangs der Speichereinheit HOK 1 über eine weitere Inkrementschaltung 16 augeleitet.

Die vier am wenigsten signifikanten Bits der Auegänge der Wandler 1J, werden zwei Digitaladdierachaltungen 17» 13 zugeleitet, die auch Eingän-

509884/0787

ge von einer zweiten Ilurlese-Speicehereinheit ROIi 2 erhalten, die von einem Ktnf-Bit-Wähler 19 angerufen wird. Dier Überführungsanschluß jeder Addierschaltung 17» 1G ist mit einem ASingangcanschluß der zugehörigen Inkrementschal tang 13 oder 15 verbunden, so daß deren Ausgang in den am wenigsten signifikanten Sit um Eins erhöht wird, wenn ein Impuls an Jberführungsanschlu3 der Addier schaltung 17 oder 1G erscheint. Die Spichereinheit riCS. 2 ist so programmiert, daß ein Eich zyklisch aändemder Ausgang zu den zwei Addierschaltungen 17 und 18 erzeugt wird, so daß, wie bereits vorgeschlagen und beschrieben worden ist, beim Adressieren der Speichereinheit ROI-;' 1 die am wenigsten signifikanten Bits der Signale berücksichtigt werden, die von den wandlern 1;, 14 erzeugt werden, uri damit einen Inter^olationseifekt zwischen den getrennten Werten der y ¹Iei ^:.^ , die von den Wandlern gemessen werden.

Ijer Acht-Bit-Ausgang der Speichereinheit HOL 1 wird in zwei Teile afgeteilt, wobei die sechs am signifikantesten Bits eines Sechs-Bit-Binärzähler 20 zugeleitet werden. Der Zähler 20 wird vor: einem Impuls eingestellt, der an eine.j "Stell"-SAnschluß 20a empfangen wird, und er hat einen Zeitgebereingangßanschluß 20b, der Impulse erhält, um den Zähler nach oben weiterzuschalten. Der Zähler 20 hat einen "Ausführungsführungs"-Ausgangsanschlu2 20c, von dem ein logischer "0"-Impuls ausgeht, wenn alle Stufen des Zählers 20 sich in ihren "1"-Zuständen befinden.

Die Vorrichtung weist einen Zeitgeberiinpulsgenerator 22 auf, dessen ?recuenz gegebenonfalls entsprechend einer oder mehreren weiteren llotoerbetriebsgrößen veränderlich sein kann, beispielsweise der Lufttemperatur oder der I'ühlnit te 1 tempera -bar. Der Ausgang des Generators 22 wird an einen Anschluß einer HODEIi-Torschaltung 2J angelegt, deren Ausgangsanschluß mit den Zeitgeberanschluß 20b des Zählers 20 verbunden ist. Der Ausgang des Generators 22 ist ferner mit einem Anschluß einer ITDITD-Torschaltung 24 und nit einen invertierenden Hingangsanschluß einer ITODES-Tor.schaltung 25 verbunden, die einen weiteren Eingang vom Anschluß 20c erhält. Die Tor schaltungen 2 J. und 24 sind beide mit Eingangsanschlüssen nit dem Ausführungsansehlu.3 26a eines Drei-Bit-Binärzählers 26 verbunden, dessen Zeitgeberanschluß mit dem Ausgangsanschluß der Torschaltung 24 verbunden ist. Die beiden »Stufen des Zählers 26 mit den signifikan-

50988Λ/0787 - 4 -

BAD ORIGINAL

testen Bits sind mit einer Vorspannschaltung 27 verbunden, so da£ imner dann, wenn der Zähler 26 von einem Impuls an seinem "Stell"-Anschluß 20c gestellt wird, diese beiden Stufen beide auf den "O"-Zustand gestellt werden. Die verbleibende Stufe ist über eine ΪΤ0DEiI-Torschaltung 28 programmierbar, was nachstehend zu beschreiben sein wird.

Der Effekt der beschriebenen Schaltung ist deshalb eine Verzögerung von entweder sechs oder sieben Impulsen zwischen der Stellung der Zähler 20, 26 und dem Weiterschalten des Zählers 20. Zunächst ist also ein logischer •1'-Ausgang vom Anschluß 2.6a zu beiden Torschaltunegen 23 und 24 vorhanden, so daß die Torschaltung keine Impulse von der Zeitgebervorrichtung 22durchgehen läßt, aber die Torschaltung 2'_t tut das. Die Impulse schalten den Zähler 26 weiter, dessen Ausgangszustand entweder auf 000 oder auf 001 gestellt worden ist, je nachdem, ob ein Ausgang von der Torschaltung 28 vorhanden ist oder nicht. Im ersten Fall liegt eine Verzögerung von sieben Impulsen vor, ehe der Ausgang vom Anschluß 26a verschwindet, und i,n zweiten Fall liegt eine Verzögerung von nur sechs Impulsen vor. Sin Verschwinden dieses Autgangs ermöglicht es der Torschaltung ^3» Impulse zum Zähler 20 jenen zu lassen, Die Torschaltung ?i wird aber blokl-^? *·:.-·!:. Ein Weiter schal ten des Zählers c.0 begiiim;

Der Zeitgeberimpuls, der dem folgt, welcher den Zähler auf seine maximale Zählung stellt, bewirkt die Lieferung eines Impulses durch die Torschaltung 25 zu einer Batterie3pannungs-Kompensationsschaltung 50, die eine Verzögerung erzeugt, die von der I'ahrzeugbatteriespannung abhängt. Wenn die Batteriespannung niedrig ist, wird die Verzögerung verlängert, und das schafft einen Ausgleich für die längere Zeit, die unter diesen Umständen für ein Öffnen der Injektoren benötigt wird. Die Batteriespannungskomensationsschaltung 30 erzeugt einen Ausgangsimpuls zu den "Stell"· anschlüssen 20c und 26c der Zähler 20, 26.

Der Fünf-Bit-Binärzähler I9 wird zyklisch durch Impulse von einer NODER-Torschaltung J1 weitergeschaltet, die Eingänge von den Anschluß 20c des Zählers 20 und von der Kompensationsschaltung JO erhält. Der folgende FZyklus wird also wiederholt»

- 45 509884/0787

(a) Der Zeitgeberimpulsgenerator 22 wird die Batteriespannungükoiupensationsschal bung· JO triggem,

(b) während einer von der batterie spannung abhängigen 7erz Ögerung werden die Zähler 20, 26 aix die Anfan.-;swerte gestellt, die von der Speichereinheit jiöi'I 1 bzw. von der Torschaltung 2c' bestreit werden,

(c) der Zähler 26 wird auf das I-Iaxiraum weitergeschaltet und

(d) der Zähler 20 wird a.uf das Ka^iiaum weitergeschaltet.

Die Gesanatdauer dieser Sequenz ist die .'Jurame aus der Verzögerung (b), der Zählzeit (c) und der Zählseit (d). Au 3nde dieses Zyklus wird ein Impuls von der ITODUR-Torschalturg J>1 erzeugt, urn den Zähler 19 weitersuschalten, der den ΗΟΙ,-2-Ausganjscode und die Inkrenentorschaltungseingängfe ändert. 3in Impuls von der Torschaltung· 2p trigjert die Eatteriespannungs-Koapensationsschaltuni; *'O, ur.i den Zeitgeber anzuhalten und den Zähler 20 auf den Aufgang· von üQf-I 1 zurückzustellen.

Die Torschaltung 23 erhält zvei 3ingänge von zwei ITCDEIl-To r schal tunken ??. tu;w. j>3. Die ITOD¹⁷IR-Torschaltung 5> erhält einen J3in.£a.ri£ von den Anschl'uß der 3inlaeit flor 1 siit dem an wenigsten si^niXikaten Bit, und üie Tor schal bung· ;·2 erhält einen Hingang von dem Anschluß der Einheit uOi. 1 mit dea ara zweiten wenigsten Signifikaten Pit. Die Torschaltung *2 erh'ilt außerdem einen Singan^ von einer I-'lipflopschaltung ;4> die von Ausgang der Torschaltung J1 angetrieben vd.rd, so daß der Ansohlu." der Einheit dC' rait den mn z>eitwenif*3ten Signifikaten Pit in -^wechselnden Zyklen abgefragt wird. Die Torschaltung JZ erhält einen Uinf^ang von eincü: ίΠΠ.^-^Οι.·- -Ojtiaitun.T "^, die einen Dingang· von der Plipflop schal tune 3Ί ^1ιηά einen anderen "'iingrang von einer v/eiteren i'lipflopschaltung Jo erhält, die vor. dem er st ernannten Ausg-an^' der Plipf lopschaltung· ;■/; angetrieben wird. Mose Anordnung hat den Effekt, daß ein Abfragen des Anschlusses der Hinheit ±101: 1 mit den ara wenigsten Signifikaten Bit beim dirt ten Zyklus jeder sukzessiven Gruppe von vier Zyklen erfolgt. Der iiettoeffekt dieser Anordnung ist in der nachstehenden Tabelle angegeben:

Zählung in 2C Am wenigsten signif. Tit Zveitwenig. s%i£gnif. Bit 1. 2 'j 4

0 0 0 7 7 7

1 0 6 7 C; γ

0 1 6676

1 1 5 υ 6 6

5 09884/0787 - 6 -

BAD ORIGINAL

Die Aufläsung der Steuerung wird damit um einen Faktor von vier verbessert, ohne daß die Zeitgeberfrequenz des Zeitgebers 22 erhöht wird. Die Auflösung könnte durch Erhöhung der Zeitgeberfrequenz verbessert werden, jedoch wirde eine Erhöhung un den ITaktor 4 ^-is Frequenz zu hoch für einen zuverlässigen Betrieb der Logikschaltungen, der Zähler usw. werden lassen. Die von den Zähler £6 eingeführte Verzögerung ist auf jeden i'all wünschenswert, weil sie verwendet werden kann, um einen Impuls mit einer gerin-sten Ausgangsdauer zu liefern, um damit eine bessere Ausnutzung der Einheit HOH 1 zu gestatten.

Die Einspritzsteuerschaltung 10 öffnet den Injektor beim ersten Batteriespannungskompensationsimpuls, nachdem sie durch einen Kurbelwellen-Sextgeberiinpuls getriggert worden ist, und sie schließt den Injektor nib der JJ. Impuls. Damit ist der Injektor während eines vollständigen >:-stufige::! Zyklus der Einheit EOlI 2 geöffnet.

Ansprüche

509884/0787

Claims

Ansprüche

1. Proseßsteuervorrichtunc aner Tü&rzeugung eines impulslängennodulierten Ausgangs, der entsprechend zwei verschiedenen Einge.ngs-3etriebsgrö-3en ßoduliert wird, gekennzeichnet durch eine Digitalspeichereinheit, die ein n-Bit-Digitalausgangssignal in Abhängigkeit von zwei unabhängigen Digitaleingangssignalen erzeugt, einen m-Bit-Digitalprogram?nzähler (wobei ja kleiner als η ist), der durch die m signifikantesten Bits des Digitalausgangssignals der Digitalspeichereinheit programmierbar ist, eine Zeitgeberinpulsquelle, eine den Zugang von Zeitgeberir.pulsen zuia Zähler steuernde Torschaltung, eine zur Steuerung der Torschaltung angeschlossene Verzögerungsschaltung und eine Prüfschaltung,

die mit den oder den n-n am wenigsten signifikanten Bit oder Bits der
,Vpeichereinheit sowerbunden ist, daß die '-on de-*· Y^-^-'öo-p-ningsschaltung eingeführte Yerz ögerung entsprechend dera oder den am venigsten signifikanten Bit oderBits während abwechselnder Zyklen des Zählers geändert
wird, wobei die Ausg^ngsi.npulslänge durch die Summe der Verzögerung und ■-.er 7ieit bestiumt nirJ, die für ein .y'eiterschalten des Zählers von der
Zählung, die von den η signifikatesten Bits programmiert wird, bis zu einer bestirnten Zählung benötigt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Yerzögerungsschaltung einen weiteren Zähler aufweist,
dessen aa cignifikantesten Bits in jedem Zyklus auf konstante Werte gestellt werden und dessen an wenigsten signifikanterBit entsprechend den
n-v. ara wenigsten signifikanten Bits des Prograinmzählers gestellt wird,
wibei eine Steuerschaltung Zeitgeberimpulse dem weiteren Zähler anstelle CiBJi Prograx,Mzähler während einer Periode während jedes Zyklus zuleitet, derart, da"; der Beginn des Weiterschaltens des SFrogrammzählers für
eine 2s,uer verzögert wird, die von der Zählung bestimife twird, die von
dein weiteren Zähler eingestellt wird.

~i. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des warn wenigsten Signifikaten Bits des »weiteren Zählers durch eine Logikschaltung gesteuert wird, die Eingänge
hat, welche mit den Ausgängen der Speichereinheit mit dem n-m am wenig-

V/a/Ti - 2 -

5 0 3884/0787

BAD ORIGINAL

sten Signifikaten Bits und mit dem "Ausführungs"-Ausgangsanschluß des Programm zähler s verbunden sind.

4· Kraftstoff einspritz syst em für einen Brennkraf tmotor, /» e k e η η zeichne t durch eine Anzahl von KraftstoffInjektoren, die elektrisch betätigbar sind, und eine Prozeßsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bias 5, die die Zeitdauer der Öffnung der Injektoren steuert, wobei die Speichereinheit von Signalen adressiert wird, die von zwei Wandlern abgeleitet werden, die auf unabhängig veränderliche Betriebsgrößen des Motors ansprechen.

509884/0787