DE2526994C2

DE2526994C2 - Prozeßsteuervorrichtung, insbesondere für die Brennstoffeinspritzung bei Verbrennungskraftmaschinen

Info

Publication number: DE2526994C2
Application number: DE2526994A
Authority: DE
Inventors: Nicholas John Birmingham Bard; Malcolm Solihull West Midlands Williams
Original assignee: Lucas Electrical Ltd Birmingham; Lucas Electrical Co Ltd
Current assignee: Lucas Electrical Co Ltd
Priority date: 1974-06-18
Filing date: 1975-06-18
Publication date: 1985-02-28
Also published as: FR2275653B1; JPS6034121B2; FR2275653A1; IT1040643B; DE2526994A1; AU501099B2; GB1516302A; JPS5113081A; AU8218075A; US4032755A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prozeßsteuereinrichtung, insbesondere für die Brennstoffeinspritzung bei Verbrennungskraftmaschinen, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Prozeßsteuereinrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-OS 22 05 935, DE-OS 22 05 934, DE-OS 22 06 022 und DE-OS 22 62 355). Der Grundaufbau dieser Prozeßsteuereinrichtungen Ist durch eine Digitalmatrix als Speicher gekennzeichnet, die zweidimensional von zwei digitalen Prozeßgrößen angesteuert wird, und daß das zu jeder Kombination dieser Prozeßgrößen gehörige, abgespeicherte Ausgan^sslgnal an eine Abfrageeinrichtung geliefert wird, die einen Abwärtszähler aufweist. Ein Impulsgenerator liefert an den Zähler Zählimpulse. Durch ein Startsignal wird ein Signalgeber zur Ausgabe der Steuergröße eingeschaltet und durch ein Stopsignal des Zählers zur Beendigung der Ausgabe der Steuergröße abgeschaltet, sobald der Zähler durch die Zählimpulse bis auf Null

Jn zurückgezählt hat.

Da die Speicherplätze In der Digitalmatrix nur abgestuft mit den in digitaler Form zugeführten Prozeßgrößen ansteuerbar sind, ist die Genauigkeit der Aussage des Speicherinhalts am Rande einer Stufe nicht besonders hoch.
Um diese Genauigkeit zu verbessern, ist deshalb bei einer Prozeßsteuereinrichtung der oben beschriebenen Art eine Interpolationseinrichtung vorgesehen, die die Steuergröße aus mehreren Abfragen des Speicherinhaltes bildet, wobei für jede Abfrage das die Prozeßgröße repräsentierende digitale Eingangssignal für den Speicher um einen kleinen Wert vergrößen wird. Der die Steuergröße liefernde Signalgeber summiert die Einzelabfragen auf und faßt sie zu einer Gesamtabfrage zusammen, die die Steuergröße darstellt. Damit der Signalgeber der Prozeßsteuerelnrlchtung mit Interpolationseinrichtung pro Zeiteinheit genausoviele Steuergrößen liefert wie eine Prozeßsteuereinrichtung ohne Interpolationseinrichtung, erfordert das eine verhältnismäßige kurze Abfragezeit jeder Einzelabfrage. Das bedeutet, daß die Frequenz des die Zählimpulse liefernden Impulsgenerators entsprechend hoch gewählt werden muß. Mit der Erhöhung der Impulsfrequenz des Impulsgenerators wachsen aber die Anforderungen an den Zähler (DE-OS 22 62 355).
Die Erfahrung mit solchen Prozeßsteuereinrichtungen, bei denen die vom Signalgeber gelieferten Signale entsprechend der Information an den einzelnen Speicherplätzen unterschiedlich lang sind, hat gezeigt, daß Steuersignale unter einer bestimmten Impulslänge für Steuervorgänge nicht zu gebrauchen sind. Dieser Erfahrung wird bei einer verbesserten Prozeßsteuereinrichtung dadurch Rechnung getragen, daß die Zähllmpulse über eine Verzögerungseinrichtung an die Abfrageeinrichtung geliefert werden. Bei dieser Verbesserung wird die übliche Maßnahme angewendet, das Steuersignal aus einem Grundwert und einem variablen Wert aufzubauen. Damit wird bei der Digitalmatrix der Prozeßsteuereinrichtung erreicht, daß z. B./verarbeitbaren Impulslängen von/bei minimal 10 bis maximal 50 m/s und einer Stufung von 1 m/s die Matrix O bis 40 programmierte Plätze gegenüber sonst 0 bis 50 zu haben braucht oder daß bei 0 bis 50 programmierbaren Plätzen die Stufung zwischen den einzelnen Impulslängen kleiner als 1 m/s sein kann. In beiden Fällen wird also eine höhere Auflösung erreicht (DE-OS 22 05 935).

Ausgehend von der vorstehend beschriebenen Prozeßsteuereinrichtung mit Verzögerungseinrichtung liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Abfrage des Speichers zu verbessern.

Diese Aufgabe wird bei einer Prozeßsteuereinrichtung der Im Oberbegriff des Patentanspruchs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst.
Sollen bei einer solchen Prozeßsteuereinrichtung die Anzahl der der Abfrageeinrichtung zugeführten Bits

f.« unverändert bleiben, dann Ist es erforderlich, wegen der zusätzlichen für die Logik benötigten Bits die Speicherkapazität ensprechend zu vergrößern. Das schafft die Voraussetzung für eine bessere Auflösung der elngangsseitlg eingebbaren Betriebskenngrößen. Trotz dieser Vergrößerung des Speichers kann mit demselben Zähler und demselben Impulsgeber gearbeitet werden, denn nur die bedeutendsten Bits werden zur Stellung des Zählers herangezogen. Das oder die am wenigsten bedeutenden Bits steuern die Verzögerungseinrichtung In der Welse, daß je nach Rang des Bits dessen Bedeutung bei jeder zweiten oder dritten Abfrage berücksichtigt wird. Innerhalb eines Abfragezyklus, der sich aus den verschiedenen Abfragen des Zählers und der Verzögerung zusammensetzt, werden also sowohl die bedeutungsschwersten als auch die bedeutungsschwächsten Bits des Speichers berücksichtigt. Die Erfindung löst damit die gestellte Aufgabe, die Aussagegenauigkeit zu verbessern durch die

Einführung zusätzlicher Bits, die unter Beibehaltung desselben Zählers und desselben Impulsgebers innerhalb der Abfragezyklen die Verzögerungszelten beeinflussen. Wie im einzelnen die Logik aufgebaut ist, um die bcdcutungsschwächeren Bits für die Erzeugung der Steuergröße heranzuziehen, ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfahrungsbelsplels.

Die dargestellte Prozeßsteuervorrichtung ist hauptsächlich zur Verwendung In dem Einspritzsystem eines :> Brennkraftmotors vorgesehen, bei dem eine Einspritzsteuerschaltung 10 vorhanden ist, das periodisch synchron zum Motor In Funktion getriggert wird, und zwar von einer Zeltgebervorrichtung 10a, zu der beispielsweise ein Kontaklunterbrecher gehört, der von der Motorwelle angetrieben wird. Die Elnsprltzsteuerschaltunfe 10 ist zum Antreiben eines von zwei Injektoren 11, 12 In elnrn offenen Zustand eingerichtet, damit Kraftstoff eingespritzt wird. Die injektoren 11, 12 werden alternativ geöffnet. ">

Die Zeitdauer, während dsr jeder Injektor offenbleibt bei jedem Triggern, wird durch die Prozeßsteuervorrichtung gemäß der Erfindung entsprechend zwei Hauptbetriebsgrößen gesteuert, beispielsweise entsprechend dem Drosselwinkel und der Motordrehzahl.

Die Prozeßsteuervorrlchtung weist eine Diodenmatrlx-Nurlese-Speicherelnheit ROM! auf, wie sie bereits vorgeschlagen worden ist. Diese Speichereinheit ROM 1 erhält einen Drei-Bit-Dlgltaleingang und einen Vier-Bit- is Digitaleingang und erzeugt einen Acht-Blt-Dlgitalausgang, der unabhängig mit den beiden Eingängen In bekannter Welse veränderlich 1st. Die beiden Eingangssignale werden von Digitalwandlern 13 bzw. 14 abgeleitet. Der Wandler 13 ist der Drosselwinkelwandler und kann entweder aus einem Digitalverschlüssler an der Drcsselwelle oder aus der Kombination eines Analogwellenwinkelwandlers in Kopplung mit einem Analog/Dlgltal-' ,wandler bestehen. Jedenfalls erzeugt der Wandler 13 einen Sieben-Bit-Digltalausgang, jedoch werden nur die 2» > .)%rel signifikantesten Bits der Spelcherelnhelt ROM 1 über eine Inkrementschaltung 15 zugeleitet. Entsprechend erzeugt der Wandler 14 einen Acht-Blt-Dlgitalausgang, der von der Motordrehzahl abhängt, jedoch werden nur die vier signifikantesten Bits dieses Ausgangs der Speichereinheit ROM 1 über eine weitere Inkrementschaltung 16 zugeleitet.

Die vier am wenigsten signifikanten Bits der Ausgänge der Wandler 13, 14 werden zwei Digitaladdierschal- :s Hingen 17, 18 zugeleitet, die auch Eingänge von einer zweiten Nurlese-Speicherelnheit ROM 2 erhalten, die von ,einem Fünf-Blt-Zähler 19 angerufen wird. Der Überführungsanschluß jeder Addierschaltung 17, 18 1st mit einem Eingangsanschluß der zugehörigen Inkrementschaltung 15 oder 16 verbunden, so daß deren Ausgang In dem am wenigsten signifikanten Bit um Eins erhöht wird, wenn ein Impuls am Überführungsanschluß der Addierschaltung 17 oder 18 erscheint. Die Speicher,4nhelt ROM 2 ist so programmiert, daß ein sich zyklisch an- ->n dernder Ausgang zu den zwei Addierschaltungen 17 und 18 erzeugt wird, so daß, wie bereits vorgeschlagen und beschrieben worden 1st, beim Adressieren der Speichereinheit ROM 1 die am wenigsten signifikanten Bits der Signale berücksichtigt werden, die von den Wandlern 13, 14 erzeugt werden, um damit einen Interpolationseffekt zwischen den getrennten Werten der Betriebsgrößen zu liefern, die von den Wandlern gemessen werden.

Der Acht-Bit-Ausgang der Speichereinheit ROM 1 wird in zwei Teile aufgeteilt, wobei die sechs am slgnlfl- ■'> kantesten Bits eines Sechs-Blt-Blnärzähler 20 zugeleitet werden. Der Zähler 20 wird von einem Impuls eingestellt, der an einem »Stell«-Anschluß 20a empfangen wird, und er hat einen Zeitgebereingangsanschluß 206. der Impulse erhält, um den Zähler nach oben weiterzuschalten. Der Zähler 20 hat einen »Ausführungsführungs«- Ausgangsanschluß 20c, von dem ein logischer »0«-Impuls ausgeht, wenn alle Stufen des Zählers 20 sich In Ihren »1«-Zuständen befinden. ⁴"

Die Vorrichtung weist einen Zeitgeberimpulsgenerator 22 auf, dessen Frequenz gegebenenfalls entsprechend einer oder mehreren weiteren Motorbetriebsgrößen veränderlich sein kann, beispielsweise der Lufttemperatur oder der Kühlmitteltemperatur. Der Ausgang des Generators 22 wird an einen Anschluß einer NODER-Torschaltung 23 angelegt, deren Ausgangsanschluß mit dem Zeltgeberanschluß 20Λ des Zahlers 20 verbunden 1st. Der Ausgang des Generators 22 1st ferner mit einem Anschluß einer NUND-Torschaltung 24 und mit einem Invertierenden Eingangsanschluß einer NODER-Torschaltung 25 verbunden, die einen weiteren Eingang vom Anschluß 20f erhält. Die Torschaltungen 23 und 24 sind beide mit Eingangsanschlüssen mit dem Ausführungsanschluß 26a eines Drel-Blt-Blnärzählers 2ό verbunden, dessen Zeltgeberanschluß mit dem Ausgangsanschluß der Torschaltung 24 verbunden 1st. Die beiden Stufen des Zählers 26 mit den signifikantesten Bits sind mit einer Vorspannschaltung 27 verbunden, so daß Immer dann, wenn der Zähler 26 von einem Impuls an seinem so »Stellw-Anschluß 26c gestellt wird, diese beiden Stufen beide auf den »0«-Zustand gestellt werden. Die verbleibende Stufe Ist über eine NODER-Torschaltung 28 programmierbar, was nachstehend zu beschreiben sein wird.

Der Effekt der beschriebenen Schaltung 1st 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 logl-

scher Ί'-Ausgang vom Anschluß 26a zu beiden Torschaltungen 23 und 24 vorhanden, so daß die Torschaltung

keine Impulse von der Zeltgebervorrichtung 22 durchgehen läßt, aber die Torschaltung 24 tut das. Die Impulse

schalten den Zähler 26 wei er, dessen Ausgangszustand entweder auf 000 oder auf 001 gestellt worden ist, je nachdem, ob ein Ausgang von der Torschaltung 28 vorhanden 1st oder nicht. Im ersten Fall liegt eine Verzögerung von sieben Impulsen vor, ehe der Ausgang vom Anschluß 26a verschwindet, und im zweiten FaI! liegt eine Verzögerung von nur sechs Impulsen vor. Ein Verschwinden dieses Ausgangs ermöglicht es der Torschal- Mi lung 23, Impulse zum Zähler 20 gehen zu lassen. Die Torschaltung 24 wird aber blockiert. Ein Weiterschalten des Zählers 20 beginnt damit.

Der Zeitgeberimpuls, der dem folgt, welcher den Zähler auf seine maximale Zählung stellt, bewirkt die Lieferung eines Impulses durch die Torschaltung 25 zu einer Batteriespannungs-Kompensatlonsschaltung 30, die eine Verzögerung erzeugt, die von der Fahrzeugbatteriespannung abhängt. Wenn die Batteriespannung niedrig Ist, «* wird die Verzögerung verlängert, und das schafft einen Ausgleich für die längere Zelt, die unter diesen Umständen für ein öffnen der Injektoren benötigt wird. Die Batteriespannungskompensatlonsschaltung 30 erzeugt einen Ausgangsimpuls zu den »Stell«-anschlüssen 20c und 26c der Zähler 20, 26.

in

20

45 55

611

(.5

Der FUnf-Blt-Blnärzähler 19 wird zyklisch durch Impuls von einer NODER-Torschaltung 31 weitergeschaltet, die Eingänge von dem Anschluß 20c des Zählers 20 und von der Kompensationsschaltung 30 erhält. Der folgende Zyklus wird also wiederholt:

(a) Der Zeitgeberimpulsgenerator 22 wird die Batteriespannungskompensatlonsschaltung 30 trlggern,

(b) während einer von der Batteriespannung abhängigen Verzögerung werden die Zähler 20, 26 auf die Anfangswerte gestellt, die von der Speichereinheit ROM 1 bzw. von der Torschaltung 28 bestimmt werden,

(c) der Zähler 26 wird auf das Maximum weitergeschaltet und

(d) der Zähler 20 wird auf das Maximum weitergeschaltet.

Die Gesamtdauer dieser Sequenz Ist die Summe aus der Verzögerung (b), der Zählzelt (c) und der Zählzeit (d). Am Ende dieses Zyklus wird ein Impuls von der NODER-Torschaltung 31 erzeugt, um den Zähler 19 weiterzuschalten, der den ΛΟΛί-2-Ausgangscode und die Inkrementorschaltungselngänge ändert. Ein Impuls von der Torschaltung 25 trlggert die Batterlespannungs-Kompensatlonsschaltung 30, um den Zeltgeber anzuhalten und den Zähler 20 auf den Ausgang von ROM i zurückzustellen.

Die Torschaltung 28 erhält zwei Eingänge von zwei NODER-Torschaltungen 32 bzw. 33. Die NODER-Torschaltung 33 erhält einen Eingang von dem Anschluß der Einheit ROM 1 mit dem am wenigsten signifikanten Bit, und die Torschaltung 32 erhält einen Eingang von dem Anschluß der Einheit ROM 1 mit dem am zweiten wenigsten signifikanten Bit. Die Torschaltung 32 erhält außerdem einen Eingang von einer FHpflopschaltung 34, die vom Ausgang der Torschaltung 31 angetrieben wird, so daß der Anschluß der Einheit ROM 1 mit dem am zweitwenigsten signifikanten Bit In abwechselnden Zyklen abgefragt wird. Die Torschaltung 33 erhält einen Eingang von einer NUND-Torschaltung 35, die einen Eingang von der Fllpflopschaltung 34 und einen anderen Eingang von einer weiteren Fllpflopschaltung 36 erhält, die von dem erstgenannten Ausgang der Fllpflopschaltung 34 angetrieben wird. Diese Anordnung hat den Effekt, daß ein Abfragen des Anschlusses der Einheit ROM 1 mit dem am wenigsten signifikanten Bit beim dritten Zyklus jeder sukzessiven Gruppe von vier Zyklen erfolgt. Der Nettoeffekt dieser Anordnung ist In der nachstehenden Tabelle angegeben:

Zählung in 26

Am wenigsten Zweitwenig.

signif. Bit signif. Bit 1 2 3 4

0
1
0
1

Die Auflösung der Steuerung wird damit um einen Faktor von vier verbessert, ohne daß die Zeltgeberfrequenz des Zeltgebers 22 erhöht wird. Die Auflösung könnte durch Erhöhung der Zeltgeberfrequenz verbessert werden, jedoch wird eine Erhöhung um den Faktor 4 die Frequenz zu hoch für einen zuverlässigen Betrieb der Logikschaltungen, der Zähler usw. werden lassen. Die von dem Zähler 26 eingeführte Verzögerung 1st auf jeden Fall wünschenswert, well sie verwendet werden kann, um einen Impuls mit einer geringsten Ausgangsdauer zu liefern, um damit eine bessere Ausnutzung der Einheit ROM 1 zu gestatten.

Die Einspritzsteuerschaltung 10 öffnet dem Injektor beim ersten Batterlespannungskompensationslmpuls, nachdem sie durch einen Kurbelwellen-Zeltgeberimpuls getrlggert worden Ist, und sie schließt den Injektor mit dem 33. Impuls. Damit Ist der Injektor während eines vollständigen 32stuflgen Zyklus der Einheit ROM 2 geöffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch: I

Prozeßsteuereinrichtung zur Erzeugung längenmodulierter Impulse, Insbesondere für die Brennstoffeinspritzung bei Verbrennungskraftmaschinen, mit der die Steuergröße in Abhängigkeit von mehreren Betriebskenngrößen eingestellt wird, bestehend aus Betriebskenngrößenwandlern und einem insbesondere eine Matrix aufweisenden, programmierten Speicher, der den umgewandelten Betriebskenngrößen entsprechende digitale Werte zyklisch an eine Abfrageeinrichtung mit einem Zähler und einem Signalgeber für die Steuergröße liefert, wobei der Zähler nach einer von einer Verzögerungseinrichtung bestimmten Verzögerungszeit Zählimpulse von einem Impulsgenerator empfängt und der Signalgeber ein der Dauer der Verzögerungszeit und der Summe der /^/-Abfragen innerhalb eines Abfragezyklus entsprechendes Signal für die Steuergröße liefert, und wobei Insbesondere eine Interpolationseinrichtung Innerhalb eines jeden Abfragezyklus den Betriebskenngrößen eine Serie von N-Zählwerten mit den Abfragen wachsender Größe hinzuaddiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfrageeinrichtung mit dem Zähler (20) nur die bedeutendsten BITs in) von dem Speicher [ROMl) empfängt, und daß eine Logik (23-36) die Verzögerungseinrichtung (26) in Ihrer Verzögerungszeit in Abhängigkeit vom Inhalt dieses oder dieser am wenigsten bedeutenden BlTs (hi) gestaffelt nach dem Bedeutungsrang dieser BITs (m) bei jeder zweiten, dritten usw. Abfrage steuert.