DE2730150C3

DE2730150C3 - Ansaugluftmengen-Erfassungssystem für die Brennstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2730150C3
Application number: DE2730150A
Authority: DE
Inventors: Tsuneyuki Okazaki Egami; Hisasi Toyohashi Kawai; Tokio Nishio Kohama; Hideki Aichi Obayashi
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1976-07-05
Filing date: 1977-07-04
Publication date: 1981-01-22
Also published as: JPS535335A; DE2730150B2; DE2730150A1; US4089214A

Description

Die Erfindung betrifft ein Ansaugluftmengen-Erfassungssystem für die Brennstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine, mit einem ein elektrisches Signal erzeugenden Temperaturfühler und einer elektrischen Kompensationsheizung in der Ansaugleitung sowie einer vom Temperaturfühler beeinflußten Heizungssteuerschaltung.

Zur Reinigung der Abgase einer Brennkraftmaschine ist die Aufrechterhaltung eines bestimmten Luft/Brennstoff-Verhältnisses unerläßlich, so daß Meßsysteme zur Erfassung der Ansaugluftmenge Verwendung gefunden haben, bei denen die Volumendurchflußrate der Ansaugluft in Abhängigkeit von Drehzahl und Ansaugunterdruck oder von Drehzahl und Drosselklappenöffnung indirekt ermittelt wird. Ein Meßsystem dieser Art weist jedoch den Nachteil auf, daß sich der Meßfehler aufgrund der indirekten Messung der Ansaugluftmenge z. B. in Abhängigkeit von herstellungsbedingten Toleranzen sowie Verschleiß der jeweiligen Brennkraftma schine, vom Ventilspiel der Einlaß- und Auslaßventile, vom Zustand des Luftfilters usw. erhöht, wobei darüber hinaus eine aufwendige Druckkompensation erfordere lieh ist, da die Ansaugluftmenge in Form einer Volumendurchflußrate gemessen wird,

Zur Überwindung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden (DE-AS 20 42 983), zumindest einen in einer Widerstandsbrücke angeordneten temperaturabhängigen Widerstand als Luftmengenmesser

cjem Ansaugluftstrom einer Brennkraftmaschine auszusetzen und seine temperaturabhängigen Widerstandsänderungen trotz veränderlicher, von der Ansaugluftmenge abhängiger Strömungsverhältnisse durch Rege- ^ lung einer ihm zugeführten Heizleistung zu kompensieren. Hierzu ist ein die Heizleistung liefernder Regelverstärker eingangsseitig und ausgangsseitig an die beiden Brückendiagonalen angeschlossen, so daß der am Regelverstärker auftretende Regelstrom bzw. die als Speisespannung für die in den beiden Brückenzweigen 1» fließenden Ströme dienende Ausgangsspannung des Regelverstärkers dem zeitlichen Mittelwert der Ansaugluftmenge zugeordnet werden kann. Bei einer solchen Meßanordnung sind jedoch Maßnahmen zur Kompensation des Einflusses der Ansauglufttemperatur erforderlich, die hier im wesentlichen darin bestehen, daß ein weiterer Brückenwiderstand dem Ansaugluftstrom ausgesetzt wird, dessen Widerstandswert bzw. Verlustleistung sehr klein gewählt wird. Hierdurch soll erreicht werden, daß die Temperatur dieses Widerstan- >n des von dem ihn durchfließenden Strom unabhängig wird und er annähernd die Temperatur der vorbeistromenden Ansaugluft annimmt. Diese Kompensationsmaßnahme ist zur Erzielung genauer Meßergebnisse jedoch nur begrenzt wirksam und bedingt weitere >-, Korrekturen der Ausgangsspannung des Regelverstärkers, falls diese direkt als analoges Steuersignal mit der erforderlichen Genauigkeit Verwendung finden soll.

Darüber hinaus ist aus der US-PS 29 94 222 ein Fluid-Erfassungssystem bekannt, bei dem an einer von jo einem Fluid durchströmten Leitung eine elektrische Kompensationsheizung, die das Fluid in Abhängigkeit von einer ihr zugeführten Spannung erwärmt sowie ein erster Temperaturfühler, der ein der Temperatur des von der elektrischen Kompensationsheizung erwärm- r, ten Fluids entsprechendes erstes Ausgangssignal erzeugt, und ein zweiter Temperaturfühler, der ein der Temperatur des unbeheizten Fluids entsprechendes zweites Ausgangssignal erzeugt, angeordnet sind. Mit den beiden Temperaturfühlern ist eine Heizungssteuer- w schaltung verbunden, die die der elektrischen Kompensationsheizung zugeführte Spannung in Abhängigkeit von dem ersten und zweiten Ausgangssignal zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz im Fluid zwischen dem ersten und dem zweiten 4 Temperaturfühler steuert. Da die Durchflußmenge der der elektrischen Kompensationsheizung zugeführten Leistung annähernd proportional ist, läßt sich durch Messung der zur Aufrechterhaltung einer konstanten Temperaturdifferenz bei unterschiedlichen Strömungsgeschwindigkeiten ertorderlichen Heizleistung die Durchfiußmenge erfassen. Bei diesem Meßsystem weist jedoch die- an der elektrischen Kompensationsheizung anliegende Spannung eine komplizierte Charakteristik in bezug auf die gemessene Durchflußmenge auf, so daß bei Verwendung dieser Spannung als ein die Durchflußmenge bezeichnendes Signal auch hier eine aufwendige Korrektur der Meßwerte erforderlich ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ansaugluftmengen-Erfassungssystem der vorstehend (,0 genannten Art derart auszugestalten, daß ein die Ansaugluftmenge genau bezeichnendes Signal ausschließlich aus der der elektrischen Kompensationsheizuhg zugeführten Spannung erhalten wird, ohne daß etwaige Korrekturen der ermittelten Werte Vorgenommen werden müssen.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 !![,gegebenen Mitteln gelöst.

Das erfindungsgernäße Ansaugluftmengen-Erfassungssystem weist hierbei insbesondere den Vorteil auf, daß die Zeitschaltung und die Vergleichsschaltung ei.ie Analog-Digital-Umselzerschaltung mit einer vorgebbaren Charakteristik in bezug auf das Eingangssignal zur Umsetzung der der elektrischen Kompensationsheizung zugeführten Spannung in ein Impulssignal bilden, wobei eine Anzahl von Funktionskennlinien durch zweckmäßiges Einstellen einer Anzahl von Widerständen oder Kondensatoren realisiert und dadurch ständig die Ansaugluftmenge in Form einer MassendurchP.ußrate auf einfache Weise mit sehr hoher Genauigkeit direkt erfaßt werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Gesamtaufbaus einer Ausführungsform des Ansaugluftmengen-Erfassungssystems,

Fig. 2 ein Schaltbild der Osziüatorsc haltung gemab Fig.l.

F i g. 3 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten der Oszillatorschaltung gemäß F i g. 2.

Fig 4 ein Schaltbild der in Wechselstromverstärkerbauart ausgeführten Heizungssteuerschaltung gemäß Fig.l.

Fig. 5 ein Schaltbild cies Analog Digital-Umsetzers gemäß Fig. 1,

Fig.6 ein Schaltbild der Rechenschaltung gemäß Fig.l.

Fig. 7 ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung zwischen der der elektrischen Kompensationsheizung gemäß Fig.4 zugeführten Spannung V und der Ansaugluftmenge ζ) veranschaulicht,

Fig. 8 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten des Analog-Digital-Umsetzers gemäß Fig. 5 und

Fig.9 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Punkten der Rechenschaltung gemäß F i g. 6.

.n F i g. 1 bezeichnen die Bezugszahl 1 die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine 3, die Bezugszahl 2 ein in der Ansaugleitung 1 angebrachtes Drosselventil und die Bezugszahl 4 ein stromaufwärts des Drosselventils 2 in der Ansaugleitung 1 angeordnetes Zweigrohr, das zwei aus einem wärmeisolierenden Material wie etwa Glaswolle bestehende Kanalteile 4a und 4b aufweist. In dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt des Kanalteils 4a ist eine elektrische Kompensationsheizung 7 angeordnet, in deren Nähe sich stromabwärts in dem Kanalteil Aa ein erster temperaturabhängiger Widerstand 5 befindet, der als Temperaturfühler dient. Ein 7we^;<ir temperaturabhängiger Widerstand 6 ist in dem Kanalteil 4b angeordnet und dient ebenfalls als Temperaturfühler. Die temperaturabhängige Widerstände 5 und 6 weisen die gleiche Charakteristik bzw. Kennlinie auf und bestehen bei dieser Ausführungsform aus dem gleichen Material wie die elektrische Kompensationsheizung 7, nämlich aus Platin-Widerstandsdraht, der eine positive Widerstands-Temperatur-Charakteristik bzw, einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweiSL Die Bezugszahl 13 bezeichnet einen Strömungsgleichrichter, der zur Gleichrichtung des in die Ansaugleitung 1 gesaugten Luftstroms als in Wabenbauweise ausgeführtes Rohr ausgebildet ist, 'während die Bezugszahl 9 eine Vorkammer oder Luftkammer bezeichnet, die verhindert, daß die durch

den Strömungsgleichrichter 13 strömende Ansaugluft unter dem Einfluß der Äußcnluft gestört bzw. verwirbelt wird. Die Bezugszahl 8 bezeichnet eine Steuereinheit* die aus einem Oszillator 8A welcher dazu dient, die der elektrischen KompensatiönshcizUng 7 zügeführte Gleichspannung in ein amplitudenmoduliertes Schwingungssignal umzusetzen und dieses einer von den temperaturabhängigen Widerständen 5 und 6 und zwei Bezugsteilerwiderständen gebildeten Brückenschaltung zuzuführen, einer Heizungssteuerschaltung SB, die die ■von der elektrischen Korripcnsationsheizüng 7 erzeugte iWärmemenge steuert, einem Analog-Digital-Umsetzer SC, der die Ansaugluftmenge aus der der elektrischen Kompensationsheizung 7 zugeführten Spannung in Form eines Signals berechnet, dessen Dauer eine vorgegebene Funktionsbeziehung zu der Ansaugluftmenge aufweist, und einer Rechenschaltung SD, die die Dauer der Brennstoffeinspritzung in die Brennkraftmaschine 2 entsprechend dem Äusgangssignai des Analog-Digital-Umsetzers SC steuert. Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Zündstellungsmeßfühler bekannter Bauart, der ein impulsförmiges Ausgangssignal synchron mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine 3 erzeugt, die Bezugszahl 11 einen Verstärker, der das Ausgangssignal der Steuereinheit 8 verstärkt, und die Bezugszahl 12 ein elektromagnetisches Einspritzventil, das von dem Signal des Verstärkers 11 zur Zuführung von Brennstoff zu der Brennkraftmaschine 3 geöffnet wird.

Wie F i g. 2 zu entnehmen ist. ist der Oszillator SA der Steuereinheit 8 derart aufgebaut, daß ein Schwingungssignal mit einer konstanten Frequenz von Invertern ICi und /G. einem Kondensator C\ und Widerständen R₁ und R> erzeugt, von einem Inverter /G umgeformt und sodann über einen Widerstamd Ri der Basis eines Transistors T, \ zugeführt wird. Wenn der Transistor T, ι entsprechend diesem Schwingungssignal durchgeschaltet wird, fließt ein Strom von eimern Anschluß 8,„ ι über Widerstände Rt und Rs, und ein Transistor T_r ? wird durchgeschaltet. Wenn die Transistoren T_r ι und T, ι durchgeschaltet sind, wird somit die dem Eingangsanschluß 8™ 1 zueeführte Spannung an einem Auseanesanschluß 8,„ 2 in Form eines EIN-AUS-Schwingungssignals abgegeben, dessen Frequenz gleich derjenigen des Schwingungssignals und dessen Amplitude gleich der Spannung an dem Anschluß S_n, 1 sind Der Verlauf der jeweils an dem Eingangsanschluß S_n, 1, der Basis des Transistors T, 1 und dem Ausgangsanschluß 8„, 2 erzeugten Signale ist unter (A), (B) bzw. (C) in F i g. 3 dargestellt.

Wie F i g. 4 zu entnehmen ist, weist die Heizungssteuerschaltung SB der Steuereinheit 8 Differenzverstärker auf. wobei die Spannung Vder elektrischen Kompensa-, tionsheizung 7 sowie dem Eingangsanschluß S_n, 1 des Oszillators SA zugeführt wird. Die dem Oszillator 8Λ zugeführte Gleichspannung wird in Form des unter (C) in Fig.3 dargestellten EIN-AUS-Ausgangssignals abgegeben und über den Anschluß 8_m2 der aus den Bezugsteilerwiderständen Rot und R02 sowie den temperaturabhängigen Widerständen 5 und 6 bestehenden Brückenschaltung zugeführt. Das Bezugszeichen A bezeichnet einen Wechselspannungs-Differenzverstärker, der aus Eingangskondensatoren Ci und Ci, Eingangswiderständen R₈ und /?q, einem Widerstand Rio, einem Rückkopplungswiderstand Rn und einem Operationsverstärker OPi zur Verstärkung der Potentialdifferenz zwischen einem Verbindungspunkt a der temperaturabhängigen Widerstände 5 und 6 und einem Verbindungspunkt b der Bezugsleiterwiderstände Rot und Rot besteht. Das Bezugszeichen B bezeichnet eine aus einer Diode Bi, Widerständen Λ12 Und /?u sowie einem Kondensator Q bestehende Gleichrichterschallung, mittels der das Wechselspännungsaüsgärigssignal des Differenzverstärkers A in Form einer Einweg' Gleichrichtung in eine Gleichspannung umgesetzt wird. Bas BezUgszeichen G bezeichnet eine aus Eingangswiderständen /?|4 Und Λ|5, eirierii Widerstand /?|6, einem Rückkopplurigswiderstarid Rtj, einem Iritegraliöhskondensator Ci und einem Operationsverstärker OPi bestehende integrierende Differenzverstärkerschaltung, mittels der die Differenz zwischen der Ausgangsspannung der Gleichrichterschallung B und der Bezugsspannung einer Integration und Differenzverstärkung unterworfen und das sich ergebende Ausgangssignal der elektrischen Kompensationsheizung 7 Und dem Oszillator SA über eine aus einem Widersland R<», einer Diode Di und Transistoren T, 1 und T, a bestehende Verstärkerschaltung D zugeführt wird. Die Bezugszahl 8„, * bezeichnet den Ausgangsanschluß der Heizungssteuerschaltung SB.

Wie F i g. 5 zu entnehmen ist. besteht der Analog-Digital-Umsetzer SC der Steuereinheit 8 aus einer Zeitschaltung 8G. einer Zeitkonstanten-Wählschaltung 8G. einer Spannungsvergleicherschaltung 8C1 sowie einer Rückstellschaltung 8G, die entsprechend dem Scheißen des (nicht dargestellten) Stromversorgungskreises betätigbar ist. Die Zeitschaltung 8G besteht aus

jo neun Widerständen 11a. 116. lic. lld lie. Hi Wg. ΠΛ und Π λ neun Atialogschaltcrn 12a, 120. \2c.l2d \2e.\2f. \2g. YIh und 12/die jeweils mit einem entsprechenden dieser Widerstände in Reihe geschaltet sind, einem Kondensator 13, der mit den Analogschaltern verbun-

j5 den ist. und einem dem Kondensator 13 parallelgeschalteten Analogschalter 14. Die Widerstände Wa bisll/ weisen jeweils Widerstandswerte R bis 9/? auf. während der Kondensator 13 eine konstante Kapazität Cbesitzt. Die Zeitkonstanten-Wählschaltung 8G besteht aus Dekaden-Teiler/Zählern 21 und 22. die jeweils Taktimpulse einer konstanten Frequenz erhalten und zählen, die Eineangsanschlüssen 8... 7 bzw. 8.„« zugeführt werden, einem mit dem 8. Ausgang des Dekaden-Teiler/ Zählers 21 verbundenen Inverter 24, einem NAND-Verknüpfungsglied 25, einem mit dem Null-Ausgang des Dekaden-Teiler/Zählers 22 verbundenen Inverter 23, einem mit den Ausgängen des NAND-Verknüpfungsgliedes 25 und dem Inverter 23 verbundenen NOR-Verknüpfungsglied 26 und ein RS-Flip-FIop-bildenden NOR-Verknüpfungsgliedern 27 und 28, wobei die Ausgänge 1 bis 8 des Dekaden-Teiler/Zählt, ο 21. der Ausgang des NOR-Verknüpfungsgliedes 28 und der siebte Ausgang des Dekaden-Teiler/Zählers 22 jeweils mit den Steueranschlüssen Cder Analogschalter 12a bis 12/und 14 der Zeitschaltung 8G verbunden sind. Die Spannungsvergleicherschaltung 8G besteht aus einem Analogspannungsvergleicher31, der an seinem nichtinvertierenden Eingang die an dem Kondensator 13 von der Zeitschaltung 8G und der Zeitkonstanten-Wählschaltung 8C2 gebildete Funktionsspannung und an seinem invertierenden Eingang die über den Anschluß 8mA zugeführte Spannung Verhält, ein RS-Flip-Flop bildenden NOR-Verknüpfungsgliedern 3Z 33 sowie einem NOR-Verknüpfungsglied 34. Die beim Schließen des Stromversorgungskreises betätigbare Rückstellschaltung SG besteht aus einem Widerstand 4i und einem Kondensator 42, so daß nach dem Schließen des Stromversorgungskreises ein Signal niedrigen Wertes

für die Dauer der vorr dem Widerstand 41 und dem Kondensator 42 bestimmten flC-Zeitkonstaiiten erzeugt Wird. Die Rückstellschaltung 8Q ist mit dem NÄND-Vefkhüpfuhgsglied 25 der Zeilkoristanten-Wählschaltung SQ verbunden. Die Beztigszahl 8„,iö bezeichnet den Aüsgangsanschluß des Analog-Digital-Umsetzers 8G

Gemäß Fig.6 besteht die fiechehschaltung SD der Siiuereinheit 8 aus einer ein Triggersignal für die zeitliche Steuerung der Einspritzung erzeugenden Trigiüerschaltung 100, die ein D-Flip-Flop 101, das das von dem bekannten Zündsteilungsmeßfühler 10 abgegebene Zündstellungssignal erhält, und einen Dekaden-Teiler/Zähler 102 aufweist, einer Oszillatorschaltung 110, deren genauer Aufbau nicht dargestellt ist, jedoch is einen Quarzoszillator bekannter Bauart zur Erzeugung von Taktsignalen mit einer konstanten Frequenz Umfaßt, einer ersten Multiplizierschaltung 120, die einen Paralleladdierer 121. Speicher 122 und 123. ein UND-Verknüpfungsglied 124 und einen Dekaden-Tei-Ier/Zähler 125 aufweist, einer zweiten Multiplizierschaltung 130. die einen mit der ersten Multiplizierschaltung 120 identischen Aufbau aufweist und daher nicht im einzelnen dargestellt ist. einem Umsetzer 140, der einen Binärzähler 141. 10 Antivalenz-Verknüpfungsglieder 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150 und 151. ein NOR-Verknüpfungsglied 152 mit zehn Eingängen und ein RS-Flip-Flop 153 aufweist und zur Umsetzung des binärcodierten Ausgangssignals der zweiten Multiplizierschaltung 130 in ein Impulssignal dient, und einer jo Konstanten-Einstelleinrichtung 160. die nicht im einzelnen dargestellt ist. jedoch Schalter aufweist.

Nachstehend wird die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispiels des Ansaugluftmengen-Erfassungssystems unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 näher beschrieben.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 wird Luft in die Brennkraftmaschine 3 über die Vorkammer oder Luftkammer 9 und die Ansaugleitung 1 angesaugt, und zwar in einer Menge, die von der Öffnung des Drosselventils 2 bestimmt wird. Die in die Ansaugleitung 1 gesaugte Luft wird von dem Strömungsgleichritmei i3 gleichgerichtet, so daß ein bestimmter Anteii der igesamten Ansaugluftmenge ständig durch das Zweijgrohr4mitden Kanalteilen 4a und 4£>geführt wird. In dem einen Kanalteil 4a wird die Temperatur der hindurchströmenden Luft aufgrund der Wärmeerzeugung durch die elektrische Kompensationsheizung 7 um einen bestimmten Betrag Δ Terhöht. woraufhin die Luft über den temperaturabhängigen Widerstand 5 in die Brennkraftmaschine 3 gesaugt wird. In dem anderen Kanalteil 4b wird die Luft über den temperaturabhängigen Widerstand 6 in die Brennkraftmaschine 3 gesaugt. Die von der elektrischen Kompensationsheizung 7 verursachte und auf die Ansaugluftmenge bezogene Temperaturdifferenz Δ T tritt somit als Differenz der Widerstandswerte der temperaturabhängigen Widerstände 5 und 6 auf. Die der elektrischen Kompensationsheizung 7 und dem Oszillator SA zugeführte Gleichspannung V bzw. der Betrag der Wärmeerzeugung eo durch die elektrische Kompensationsheizung 7 wird somit von der Heizungssteuerschaltung SB derart gesteuert, daß die Temperaturdifferenz Δ Τ zwischen den Kanalteilen 4a und 46 auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird. Bei der Anordnung gemäß F i g. 4 nimmt z. B. mit steigender Ansaugluftmenge Q die Temp'eraturdifferenz Δ Tab, wodurch die Potentialdifferenz zwischen dem Verbindungspunkt a der temperafurabhäffgigiffi WideTstäride 5 und 6 Und dem Verbindungspunkt b der Bezugsteilerwiderstände /?oi und /?02 der Brückerischäliuhg verringert wird. Dementsprechend wird der Spitzenwert des Ausgangssignals des Differenzverstärkers A kleine^ so daß auch das gleichgerichtete Ausgängssignal der Gleichrichterschaltung B kleiner wird: Die Differenz zwischen dem gleichgerichteten Äusgarigssigrial und der Bezugsspahnüng und damit das Ausgangssignal der integrierenden Differenzverstärkerschaltung C steigen somit an, wodurch sich die der elektrischen körnpensationsheizung 7 und dem Eingangsanschluß 8_m 1 des Oszillators 8/4 über die Verstärkerschaltung D zugeführte Spannung V erhöht. Dies hat zur Folge, daß die von der elektrischen Kompensationsheizung 7 erzeugte Wärmemenge ansteigt, was wiederum bewirkt, daß die Temperaturdifferenz Δ Tzwischen den beiden Kanalteilen ansteigt. Wenn dagegen die Ansaugluftmenge Q abnimmt, steigt die Temperniurdifferen? Λ Tan. was zur Folge ha·, daß die Polentialdifferenz zwischen den Verbindungspunkten a und b in der Brückenschaltung ansteigt. Dementsprechend steigt der Spitzenwert des Ausgangssignals des Differenzverstärkers A an, was dazu führt, daß die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung B sich erhöht und der integrierenden Differenzverstärkerschaltung C zugeführt wird. Die Potentialdifferen? zwischen dem Ausgangssignal der Gleichrichterschaliung Sund der Bezugsspannung und damit das Ausgangssignal der integrierenden Differenzverstärkerschaltung C werden somit verkleinert, so daß die der elektrischen Kompensationsheizung 7 und dem Eingangsanschluß 8,„ 1 des Oszillators SA über die Verstärkerschaltung D zugeführte Spannung V abnimmt. Dies hat zur Folge, daß die von der elektrischen Kompensationsheizung 7 erzeugte Wärmemenge kleiner wird und die Temperaturdifferenz Λ Tzwischen den Kanalteilen 4a und 4b abnimmt. Die Heizungssteuerschaltung 8fl steuert die der elektrischen Kompensationsheizung 7 und dem Oszillator SA zugeführte Spannung Vderart. daß die elektrische Kompensationsheizung 7 eine der Ansaugluftmenge Q entsprechende Wärmemenge erzeugt und die Temperaturdifferenz Δ Τ zwischen den temperaturabhängige!! Widerständen 5 und 6 ständig konstant gehalten wird. Obwohl die Spannung V in Proportion zu einem Anstieg der Ansaugluftmenge Q ansteigt, hat es sich experimentell erwiesen, daß die Beziehung zwischen der Spannung V und der in die Brennkraftmaschine 3 gelangenden Ansaugluftmenge Q annähernd eine logarithmische Funktionsbeziehung und nicht eine direkt proportionale Beziehung wie im Falle der Darstellung gemäß F i g. 7 ist.

Außerdem erzeugt die Rückstellschaltung 8G gemäß Fig.5 ein Rückstellsignal niedrigen Wertes entsprechend dem Schließen des Stromversorgungskreises. Dieses Rückstellsignal wird invertiert und dem Rückstellanschluß R des Dekaden-Teiler/Zählers 22 über das NAND-Verknüpfungsglied 25 zugeführt, so daß der Dekaden-Teiler/Zähler 22 zurückgestellt wird und seine sämtlichen Ausgangssignale auf einen niedrigen Wert abfallen (der nachstehend einfach mit dem logischen Symbolwert »0« bezeichnet ist). Nach dem Auslösen der Rückstellung zählt der Dekaden-Teiler/Zähler 22 die unter (A) in F i g. 8 dargestellten und dem Anschluß 8_{ro 8} zugeführten Taktsignale, wobei die sich ergebenden Zählwerte aufeinanderfolgend an seinen Ausgangsanschlüssen 0 bis 9 abgegeben werden. Wenn somit das Signal am achten Ausgang des Dekaden-Teiler/Zählers

22 auf einen höhen Wert übergeht (nachstehend einfach als logischer Symbolwert »1« bezeichnet), wird das unter (B) in Fig.8 dargestellte Rückstellsignal dem Rückstellanschluß R des Dekaden-Teiler/Zählers 21 zugeführt und stellt diesen zurück. Wenn dies erfolgt, gehen die Signale an sämtlichen Steueranschlüssen C der Analogschalter 12a und 12/der Zeitschaltung 8C1 auf den Wert ■>()« über, und die Analögschalter 12a bis 12/ sperren. Wenn die Rückstellung des Dekaden-Teiier/Zählers 21 ausgelöst ist, zählt der Dekaden-Teiler/ Zähler 21 die unter (C) in F i g. 8 dargestellten und dem Anschluß 8_m; zugeführten Taktsignale, wobei die sich ergebenden Zählwerte aufeinanderfolgend an seinen Ausgangsanschlüssen 0 bis 9 abgegeben werden. Die Ausgänge I bis 8 des Dekaden-Teiier/Zählers 21 sind jeweils mit den Steueranschlüssen Cder Analogschalter 12a bis 12Λ verbunden, so daß die Analogschalter 12a bis I2/7 aufeinanderfolgend in Intervallen von einer Periode der dem Anschluß S„,i zugeführten Taktsignale durchgeschaltet werden. Im einzelnen wird der Änalogschalter 12a für die Dauer einer unter (C) in Fig.8 dargestellten Zeit t\ durchgeschaltet, so daß ein sich ändernder Strom dem Kondensator 13 über den Widerstand 11a mit dem Widerstandswert R zugeführt wird und an dem die Kapazität C aufweisenden Kondensator 13 eine Spannung Vt entsprechend der Funktion

ansteigt. Während einer der Zeit ii folgenden Zeit f2 wird der Analogschalter 126 durchgeschaltet, so daß über den Widerstand 116 mit dem Widerstandswert 2/? ein Änderungsstrom dem Kondensator 13 zugeführt und seine Spannung somit weiter mit der Zeitkonstanten 2/?Cgeändert wird. Dieser Vorgang wird in gleicher Weise wiederholt, wobei die Zeitkonstante proportional ansteigt, bis der Analogschalter 12Λ durchgeschaltet ist und sich der Kondensator 13 auf die unter (D) in F i g. 8 dargestellte Spannung aufgeladen hat. Da die Zeitkonstante proportional von dem Wert RC auf den Wert e/cC ansteigt, steiit die am Kondensator 13 auttretende Spannung eine logarithmische Funktion in Abhängigkeit von der Zeit dar. Wenn das achte Ausgangssignal des Dekaden-Teiler/Zählers 21 den Wert »1« annimmt, wird der Dekaden-Teiler/Zählers 22 über den Inverter 24 und das NAND-Verknüpfungsglied 25 durch dieses Signal zurückgestellt, und nach dem Auslösen der Rückstellung zählt der Dekaden-Teiler/Zähler 22 die unter (A) in Fig.8 dargestellten Taktsignale in der vorstehend beschriebenen Weise. Außerdem wird das aus den NOR-Verknüpfungsgliedern 27 und 28 bestehende RS-FIip-Flop bei der abfallenden Flanke des Signals am achten Ausgang des Dekaden-Teiler/Zählers 21 gesetzt und bei der Anstiegsflanke des Signals am siebten Ausgang des Dekaden-Teiler/Zählers 22 zurückgestellt, so daß das Ausgangssignal des NOR-Verknüpfungsgliedes 28 während der Dauer einer unter (C) in Fig.8 dargestellten Zeit f₉ den Wert »1« annimmt Dieses Signal wird dem Steueranschluß C des Analogschalters 12/zugeführt, so daß der Analogschalter 12/ nach der Zeit t_s für die Dauer der Zeit f₉ durchgeschaltet wird und ein Änderungsstrom über den Widerstand 11/ mit dem Widerstandswert 9R zu dem Kondensator 13 fließt, wodurch dessen Ausgangsspannung Vrmit der Zeitkonstanten 9RCm der unter (D) in F i g. 8 dargestellten Weise weiter ansteigt Wenn das Signal am 7. Ausgangsanschluß des Dekaden-Teiler/ Zählers 22 auf den Wert »I« übergeht, so daß der Analogschalter 14 durchgeschaltet wird, entlädt sich die in dem Kondensator 13 gespeicherte Ladung und die Spannung V>an den Anschlüssen des Kondensators 13 fällt augenblicklich auf Null ab. Wenn danach das Signal am 8. Ausgang des Dckaden-Teiler/Zählers 22 auf den Wert »1« übergeht, wird der Dekadeh-Teiler/Zähler 21 durch dieses Signal zurückgestellt und die Signale an den Steueranschlüssen Cder Analogschalter 12a bis¹12/ und 14 nehmen wieder den Wert »0« am Danach wiederholt sich der gleiche Vorgang in der vorstehend beschriebenen Weise.

Die Änderungsrate der am Kondensator 13 auftretenden logarithmischen Funktionsspannung VV wird somit jeweils von den Widerstandswerten der Widerstand'? Ua bis 11/ bestimmt, wobei die zeitliche Änderung der Spannung Vr annähernd der in Fig 7 dargestellten Änderung der Spannung V in Abhängigkeit von der Ansaugluftmenge ζ) entspricht. Die am kondensator 13 auftretende Spannung W wird dem nichtinvertierenden Eingang des analogen Spannungsvergleichers 31 der Spannungsvergleicherschaltung 8Cb zugeführt, während die in F i g. 7 dargestellte und auf die Ansaugluftmenge ζ) bezogene Spannung V dem invertierenden Eingang des analogen Spannungsvergleichers 31 zugeführt wird, so daß das Ausgangssignal des analogen Spannungsvergleichers 31 in der unter (E) in Fig. 8 dargestellten Weise auf den Wert »1« übergeht, wenn Vf > V ist. Das aus den NOR-Verknüpfungsgliedern 32 und 33 bestehende RS-Flip-Flop der Spannungsvergleicherschaltung 8Cj wird von dem am Ausgang 0 auftretenden Ausgangssignal des Dekaden-Teiler/Zählers 21 in der unter (F) in F i g. 8 dargestellten Weise gesetzt und von dem Ausgangssignal des Spannungsvergleichers 31 zurückgestellt, so daß ein Impulssignal mit einer der Ansaugluftmenge Q proportionalen Zeitdauer Ty am Ausgangsanschluß 8,„ 10 in der unter (G) in F i g. 8 dargestellten Weise abgegeben wird.

Dieses Impulssignal wird als ein die Ansaugluftmenge Q bezeichnendes Signal über den Anschluß 8„, 10 der in F i g. 6 dargestellten Rechenschaltung 8 D zugeführt. Die das iriggersignai zur zeitlichen Steuerung der Einspritzung erzeugende Triggerschaltung 100 der Rechenschaltung SD gemäß F i g. 6 ist derart aufgebaut, daß das von dem bekannten Zündstellungsmeßfühler 10 erzeugte und unter (A) in Fi g. 9 dargestellte Zündstellungssignal von dem D-Flip-Flop 101 einer Frequenzteilung im Verhältnis 1 :2 unterworfen wird, wobei der Dekaden-Teiler/Zähler 102 das unter (C) in Fig.9 dargestellte Einspritz-Triggersignal synchron mit der abfallenden Flanke des am Ausgang Q des D-Flip-FIops 101 abgegebenen und unter (B) in Fig.9 dargestellten Ausgangssignals erzeugt Der Dekaden-Teiler/Zähler 102 ist derart aufgebaut daß jeweils nach Zuführung von drei Taktimpulsen von der Oszillatorschaltung 110 das Zählen weiterer Taktimpulse gesperrt wird. In der ersten Multiplizierschaltung 120 werden Ausgangssignale Sio, & S\ eines Binärcodes, die jeweils aus

einem willkürlich gewählten Signal des Wertes »1« oder »0« bestehen, von der Konstanten-Einstelleinrichtung

160 Eingangsanschlüssen K\o, Kq K\ des Addierers

121 zugeführt während an Ausgängen Lis, Lu, L\

des Speichers 122 anstehende Signale weiteren Eingangsanschlüssen /is, /17,...,..., /1 des Addierers 121

, Ci=I t _. 1 r*V->— ΤΛ—Ι-«*!—— T¹..:!->_/Γ7·^UI-- 41C Ϊ-*

ZUgClUlll L WCl UClI. 1-/CI .LSCHaUClI- I CIICI f^aillCI l£-J 13L

derart aufgebaut, daß jeweils nach Zuführung von sechs Taktimpulsen das Zählen weiterer Taktimpulse gesperrt

IO

wird, Während der Zeit, in der das Ausgangssignal des Analog-Digital-Umsetzers BC bzw. das unter (D) in Fig.9 daigestellte Impulssignal der Zeitdauer Tq dem Anschluß 8,„ io zugeführt wird, werden η Taktimpulse der Oszillatorschaltung 110 zu dem Ausgangsanschluß des UND-Verknüpfungsgliedes 124 in Proportion zu der Zeitdauer Tq weitergeleitet, wie dies unter (E) in Fig.9 dargestellt ist. Nach Ablauf der Zeitdauer Tq zählt der Dekaden-Teiler/Zähler 125 bis zu sechs Taktimpulse, und zwar derart, daß beim Zählen des zweiten, vierten und sechsten Taktimpulses ein Signal des Wertes »1« an dem zweiten, vierten und sechsten Anschluß des Zählers 125 abgegeben wird, wie dies unter (F), (G) und (H) in F i g. 9 dargestellt ist. Wenn der Zähler 125 den vierten Taktimpuls zählt, wird der Speicher 122 zurückgestellt, so daß die Signale an seinen Ausgängen Li₈, Ln, ■ ■ . und U sämtlich wieder den Wert 0 aufweisen. Danach gibt der Speicher 122 entsprechend den unter (F.) in Fig. 9 rlargpstplltpn Taktimniilsen an

seinen Ausgängen Li₈, Li 7 und L, jeweils binäre

Ausgangsco.'es Si₀,... Si. 2 χ (Sio,.... 5,) bzw. π χ

(Sio Si) ab, während der Speicher 123 die zehn

Ziffern höherer Wertigkeit des Ausgangscodes η χ (Sw.

..., Si) als Werte Mi₀ M\ entsprechend dem unter

(G) in Fig.9 dargestellten zweiten Taktimpuls abspeichert. Da die Anzahl π der Taktimpulse, wie bereits vorstehend erwähnt, ein der Ansaugluftmenge Q

proportionaler Wert ist, und die Signale Si₀ Si den

Binärcode einer voreingestellten Konstanten K darstellen, hat die erste Multiplizierschaltung 120 eine Multiplikation CxKx ζ) durchgeführt (wobei C eine Proportionalitätskonstante darstellt, die im folgenden in der vorgegebenen Konstanten K enthalten ist).

Während die erste Multiplizierschaltung 120 über den Anschluß 8,„ ,η mit der Oszillatorschaltung 110, der Konstanten-Einstelleinrichtung 160 und dem Analog-Digital-Umsetzer SC verbunden ist, ist die in ihrem Aufbau mit der ersten Multiplizierschaltung 120 identische zweite Multiplizierschaltung 130 mit der das Triggersignal für die zeitliche Steuerung der Einspritzung erzeugenden Triggerschaltung 100, der Oszillatorschaltung 110 und der ersten Multiplizierschaltung 120 verbunden. Das Ausgangssignal der Fnggerschaltung 100, das unter (C) in Fig.9 dargestellt ist, wird der zweiten Multiplizierschaltung 130 in Form eines Impulssignals der Zeitdauer Tn zugeführt, das unter (K) in F i g. 9 dargestellt ist. Die Zeitdauer Tn ist somit der Drehzahl M der Brennkraftmaschine umgekehrt proportional. Dementsprechend werden n' Taktimpulse "von der Oszillatorschaltung 110 während der Zeitdauer Tn abgegeben, so daß die zweite Multiplizierschaltung

130 die Ausgangssignale M_w M₁ der ersten

Multiplizierschaltung 120 n'-fach aufaddiert und einen Ausgangscode η' χ (Mio,..., Mi) an ihren Ausgängen Mo, ..., Μ erzeugt. Die zweite Multiplizierschaltung 130 führt somit eine Multiplikation K χ Q/Ndurch. Die Umsetzerschaltung 140 ist eine Schaltungsanordnung, die den an den Ausgängen Λ/10, ... /Vi der zweiten Multiplizierschaltung 130 abgegebenen Binärcode in ein Impulssignal mit einer Zeitdauer τ umsetzt, wobei der Binärzähler 141 und das RS-Flip-Flop 153 von dem unter »C« in Fig.9 dargestellten Ausgangssignal der Triggerschaltung 100 zurückgestellt werden. Nach seiner Rückstellung zählt der Binärzähler 141 die von der Oszillatorschaltung 110 abgegebenen Taktinipulse

und bildet den Zählwert als einen an Ausgängen Qw

Q\ abgebenen Ausgangscode. W.-nn der an den Ausgängen (?io,... ζ>, des Binärzählers 141 abgegebene Ausgangscode mit dem an den Ausgängen Mo, ... Vi der zweiten Multiplizierschaltung 130 abgegebenen Ausgangscode übereinstimmt, geben sämtliche Antivaipr>7-VprknfjnfnngsglipHpr .Signalp Hps Wprtps »0« ah, so

daß das NOR-Ve'rknüpfungsglied 152 das RS-Flip-Flop 153 setzt. Dies hat zur Folge, daß das RS-Flip-Flop 153 an seinem Ausgang Q das unter (L) in Fig. 9 dargestellte Signal des Wertes »1« von dem Zeitpunkt seiner Rückstellung bis zu dem Zeitpunkt seines Setzens erzeugt, wobei die Zeitdauer r dieses Signals dem an den Ausgängen Mio,... Mi der zweiten Multiplizierschaltung 130 abgegebenen Ausgangscode proportional ist. Das heißt, die Zeitdauer τ während der das Ausgangssignal am Ausgang (?des RS-Flip-Flops 153 den Wert »1« beibehält, stellt den Wert K χ Q/N dar. Diese Zeitdauer ist der Ansaugluftmenge Q proportional und der Drehzahl M der Brennkraftmaschine umgekehrt proportional. Das Signal wird von dem Leistungsverstärker 11 verstärkt und dem elektromagnetischen Einspritzventil 12 zugeführt, wodurch das Einspritzventil 12 geöffnet und der Brennkraftmaschine 3 Brennstoff zugeführt wird.

Im Rahmen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Aufbau der Rechenschaltung 8D lediglich zur Veranschaulichung erläutert worden, da auch ein analoges Rechenverfahren zur Berechnung der Zeitdauer τ des die Öffnungsdauer des Einspritzventils 12 bestimmenden Impulssignals Verwendung tmden kann. Auch können die Widerstände der Zeitschaltung 8C1 anstatt in der beschriebenen Weise, bei der die Ausgangszeitdauer Tq des Analog-Digital-Umsetzers 8C der Ansaugluftmenge Q direkt proportional wird, falls erforderlich, derart eingestellt werden, daß eine beliebige andere Funktionsbeziehung wie z. B. eine logarithmische Funktionsbeziehung, eine hyperbolische Funktionsbeziehung usw. zwischen der Zeitdauer Tq und der Ansaugluftmenge <?besteht

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ansaugluftmengen-Erfassungssystem für die Brennstoffzumessung bei einer Brennkraftmaschine, mit einem ein elektrisches Signa! erzeugenden Temperaturfühler und einer elektrischen Kompensatjonsheizung in der Ansaugleitung sowie einer vom Temperaturfühler beeinflußten Heizungssteuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der Temperaturfühler (5) nur in einem Kanalteil (4a) der Ansaugleitung (1) angeordnet ist und stromauf in diesem Kanalteil, getrennt vom Temperaturfühler, die Kompensationsheizung (7) vorgesehen ist, daß in einem im Ansaugluftstrom zum Kanalteil (4a) parallel liegend angeordneten anderen Kanalteil (4b) ein zweiter, ein elektrisches Signal erzeugender Temperaturfühler (6) vorgesehen ist, daß die auch vom Signal des zweiten Temperaturfühlers beeinflußte Heizungssteuerschaltung (SB) eine erste, der Kompensationsheizung zugeführte Spannung derart steuert, daß die Temperaturdifferenz der Ansaugluft zwischen dem einen und dem anderen Kanalteil konstant bleibt, daß eine Zeitschaltung (8G) vorgesehen ist, die einen Kondensator (13) aufweist, der mit einem veränderlichen Ladungsverhältnis zur Erzeugung einer mit dem Anstieg der Aufladungszeit ansteigenden zweiten Spannung aufladbar ist, und daß eine Vergleichsschaltung (8Cj) vorgesehen ist, die die erste Spannung mit der zweiten Spannung zur Bildung eines Impulssignals vergleicht, dessen Zeitdauer ^i; dem Anstieg der ersten Spannung ansteigt, wobei die Zeitdauer eine proportionale Beziehung zur Ansaugluftmenge aufweist.

2. Ansaugluftrnengen-Erfassiingssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitschaltung (8Ci) eine Vielzahl von Widerständen (11a bis H/; mit zueinander unterschiedlichen Widerstandswerten und eine Vielzahl von Schaltern (12a bis 12;) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung und Unterbrechung der Verbindung der Widerstände mit dem Kondensator (13) zur Änderung des Ladungsverhältnisses des Kondensators (13) aufweist.

3. Ansaugluftmengen-Erfassungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Zeitschaltung (8G) eine Zeitkonstanten-Wählschaltung (8G) verbunden ist, die zumindest einen der Schalter (12a bis I2i) jeweils bei einem ersten konstanten Intervall derart auswählt, daß das Ladungsverhältnis des Kondensators (13) bei jedem dieser ersten konstanten Intervalle geändert wird.

4. Ansaugluftmengen-Erfassungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten-Wählschaltung (8G) einen ersten Signalgenerator (21), der ein erstes Signal bei jedem ersten konstanten Intervall erzeugt, so daß das Ladungsverhältnis des Kondensators (13) geändert wird, und einen zweiten Signalgenerator (22) aufweist, der ein !weites Signal jeweils bei einem zweiten konstanten Intervall erzeugt, entsprechend dem der Kondensator (13) entladen und wieder aufgeladen wird, wobei das zweite konstante Intervall derart vorgegeben ist, daß das erste Signal darin mehrfach erzeugbar ist.

5. Ansäuglüflfnerigen-Erfassungssystem nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Temperaturfühler einen ersten tempefaturabhängige'ri Widerstand (5), ah dem das

erste Ausgangssignal erzeugt wird, aufweist, und daß der zweite Temperaturfühler einen mit dem ersten temperaturabhängigen Widerstand (5) in Reihe geschalteten zweiten temperaturabhängigen Widerstand (6), an dem das zweite Ausgangssignal erzeugt wird, aufweist.

6. Ansaugluftmengen-Erfassungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe geschaltete Bezugswiderstände (A₀₁, R₀₂) der Reihenschaltung des ersten und zweiten temperaturabhängigen Widerstandes (5, 6) zur Bildung einer Brückenschaltung parallelgeschaltet sird, und daß ein Oszillator (SA) mit der Brückenschaltung (5, 6, Ru\, R<a) verbunden ist, der der Brückenschaltung eine Wechselspannung zuführt, deren Amplitude derjenigen der der elektrischen Kompensationsheizung (7) zugeführten ersten Spannung proportional ist.

7. Ansaugluftmengen-Erfassungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungssteuerschaltung (8B) einen mit der Brückenschaltung (5, 6, Aw, R₁₁₂) verbundenen Wechsdspannungs-Differenzverstärker (A), der eine der Spannungsdifferenz zwischen einem Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten temperaturabhängigen Widerstände (5,6) und einem Verbindungspunkt der in Reihe geschalteten Bezugswiderstände (Rot, R02) proportionale Wechselspannung erzeugt, eine mit dem Differenzverstärker (A) zur Gleichrichtung der Wechselspannung verbundene Gleichrichterschaltung (B) und eine mit der Gleichrichterschaltung (B) verbundene Integrationsschaltung (C), die die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung (B) zur Erzeugung der der elektrischen Kompensationsheizung (7) und dem Oszillator (SA) zugeführten ersten Spannung integriert, aufweist.