DE2743460C2

DE2743460C2 - Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2743460C2
Application number: DE19772743460
Authority: DE
Inventors: Minoru Kawagoe Saitama Atsumi; Toshio Niiza Saitama Nomura
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1976-09-27
Filing date: 1977-09-27
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE7729954U1; DE2743460A1; JPS5341633A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.

Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung, um Einrichtungen zum Verstellen der Kraftstoffzufuhr, Einrichtungen zum Regeln des Zündzeitpunktes oder andere Einrichtungen mindestens in Abhängigkeit vom Lade- oder Füllungsgrad der Brennkraftmaschine während des Betriebs zu steuern.

Da während der letzten Jahre die Notwendigkeit, die Umweltverschmutzung durch die Abgase von Brennkraftmaschinen zu verringern, immer dringender geworden ist, werden Vorrichtungen der genannten Art benötigt, bei denen bezüglich ihrer Genauigkeit ständig höhere Ansprüche gestellt werden. Bei den bis jetzt bekannten und in großem Umfang verwendeten, diesem Zweck dienenden Vorrichtungen wird gewöhnlich der Luftdurchsatz der Brennkraftmaschine mit Hilfe des in der Ansaugleitung vorhandenen Unterdrucks oder mit Hilfe eines der Ansaugleitung zugeordneten Strömungsfühlventils ermittelt, und das Meßergebnis dient zur Erzeugung eines als Steuer- bzw. Regelsignal verwendbaren Ausgangssignals.

Der Füllungsgrad einer Brennkraftmaschine wird gewöhnlich durch die nachstehende Gleichung ausgedrückt:

m„ m„

Hierin bezeichnet m* das Gewicht der während des Ansaughubes tatsächlich in den Zylinder eingeführten Luft, Ot₀ das Gewicht einer Luftmenge, deren Volumen gleich dem Hubraum unter normalen atmosphärischen Bedingungen (15°C und 760 mm QS) ist, g_a die gemessene Dichte der Luft, ρ_ο die Dichte von Luft bei normalen atmosphärischen Bedingungen, v_a das Volumen, welches die während des Ansaugliubes von dem Zylinder tatsächlich angesaugte Luftmenge unter den

ι ο Bedingungen der Umgebungsluft einnehmen würde, und Vh den Hubraum der Brennkraftmaschine.

Gemäß der vorstehenden Gleichung verändert sich der Füllungsgrad tj_c in Abhängigkeit davon, daß die tatsächliche Dichte der angesaugten Luft unter ver-

ί*, schiedenen Umgebungsbe'dingungen, z. B. des atmosphärischen Drucks und der Temperatur, zu- bzw. abnimmt. Im Hinblick hierauf ist es bis jetzt nicht möglich, den Betrieb einer Brennkraftmaschine genau in Abhängigkeit vom Füllungsgrad zu regeln, um den geltenden Vorschriften bezüglich des Umweltschutzes zu entsprechen, wenn es nicht gelingt, das auf die bekannte Weise erzeugte Regelsignal auf geeignete Weise zu korrigieren. Um hier Abhilfe zu schaffen, wurden bereits Vorrichtungen der genannten Art vorgeschlagen, bei denen verschiedene Korrektureinrichtungen vorhanden sind, durch die Veränderungen der Umgebungsbedingungen ausgeglichen werden sollen, doch läßt es sich hierbei nicht vermeiden, daß sich eine komplizierte Konstruktion ergibt und sich die

jo Kosten der Herstellung der Vorrichtungen erhöhen.

Bei einer solchen eingangs beschriebenen Vorrichtung (Motortechnische Zeitschrift MTZ Nr. 4, April 1973, Seiten 101/102) ist im Luftmengenmesser eine Stauklappe vorgesehen, die entsprechend der Luftströmung und der Rückstellkraft einer Feder in einer definierten Winkelstellung gehalten wird. Die Stauklappe verstellt ein Potentiometer, das ein Spannungssignal an das Steuergerät abgibt Wenn in größeren Höhen die Luft dünner wird oder wenn kJnlge sich ändernder Luftfeuchtigkeit Wassertröpfchen sich an der Stauklappe niederschlagen, werden die Meßwerte verfälscht und es werden Korrekturen mittels besonderer Einrichtungen erforderlich.

Entsprechende Nachteile weist eine andere Vorrichtung auf, bei der die Stellung der Drosselklappe durch einen Fühler erfaßt wird, der ein elektrisches Drosselöffnungssignal an eine Recheneinheit abgibt (DE-OS 23 50 208).
Weiterhin sind solche Steuervorrichtungen bekannt, bei denen eine elektrische Meßeinrichtung für den Luftstrom im Ansaugstutzen vorgesehen ist (US-PS 34 25 277 und US-PS 38 24 966). Wenn sich auf den Heizkörpern Wassertropfen niederschlagen, so ergeben sich falsche Meßwerte. Es sind also Korrektureinrichtungen erforderlich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Vorrichtung stets die für den Betrieb richtigen Werte ermittelt und keiner Korrektureinrichtungen bedarf.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Die Nachteile der geschilderten bekannten Vorrichtungen werden durch die Erfindung beseitigt. In der vorstehenden Gleichung für den Füllungsgrad bezeichnet der Zähler q, ■ v, den Luftmengenstrom, der einem Zylinder bei jedem Arbeitsspiel tatsächlich zugeführt wird, so daß eine eindeutige funktionell Beziehung

zwischen dem Mengenstrom und dem Füllungsgrad besteht Die Erfindung ermöglicht es, den Ansaugluftdurchsatz zu ermitteln, ein entsprechendes Ausgangssignal zu erzeugen und eine Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Hilfe des Ausgangssignals so > zu steuern, daß der Füllungsgrad genau geregelt wird, ohne daß es erforderlich ist, irgendwelche der bis jetzt gebräuchlichen Korrektureinrichtungen zu verwenden.

Ausführongsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher ι ο erläutert. Es zeigt

F i g. 1 den grundsätzlichen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Schnitt einer Ausführungsform der Einrichtung zum Ermitteln des Luftdurchsatzes und

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der Einrichtung zum Ermitteln des Luftdurchsatzes.

In F i g. 1 ist die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Kraftstoffzuführungseinrichtung einer Brennkraftmaschine dargestellt Zu der gezeigten Anordnung gehören der Zyünderkopftei! 1 einer Brennkraftmaschine mit einem AnsaugkLüal 2, welcher einem Drosselventil 3 vorgeschaltet ist, sowie ein Luftdurchsatzdetektor 4 zum Ermitteln der dem Zylinder je Zeiteinheit zugeführten Luftmenge. Auf der stromabwärtigen Seite des Drosselventils 3 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 5 angeordnet, die mit einem Kraftstoffbehälter 6 durch eine Kraftstoffleitung 7 verbunden ist, in welche eine Kraftstoffdosierpumpe 8 eingeschaltet ist, deren Förderleistung mit Hilfe des Ausgangssignals des Luftdurchsatzdetektors 4 geregelt werden kann, sowie eine Speisepumpe 9, mittels welcher der Druck des der Kraftstoffregeleinrichtung 8 zugeführten Kraftstoffs auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird.

In F i g. 2 und 3, wo zwei Ausführungsformen eines Luftdurchsatzdetektors 4 dargestellt sind, erkennt man ein Gehäuse 10 mit einem Einlaß 11 und einem Auslaß 12, die mit den zugehörigen Teilen der Ansaugleitung 2 verbunden sind, zwischen denen der Detektor 4 angeordnet ist Das Gehäuse 10 weist einen ersten Kanal 13 und einen zweiten Kanal 14 auf, die sich parallel zueinander zwischen dem Einlaß 11 und dem Auslaß 12 erstrecken. Gemäß F i g. 2 wird innerhalb des ersten Kanals 13 eine erste Zwischenkammer 16 durch zwei Drosselelemente 15 und 15' abgegrenzt, die in der Strömungsrichtung durch einen Abstand getrennt sind, und innerhalb des zweiten Kanals 14 wird eine zweite Zwischenkammer 18 auf ähnliche Weise durch zwei durch einen Längsabütand getrennte Drosselelemente 17 und 17' abgegrenzt Die beiden Zwischenkammern 16 und 18 &ind durch einen dritten Kanal 19 verbunden, in den eine Luftpumpe 20 mit fester Förderleistung eingeschaltet ist

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist das Gehäuse 10 an seinem Einlaß 11 mit einer Druckfühlöffnung 21 und an seinem Auslaß 12 mit einer Druckfühlöffnung 22 versehen, so daß die zugehörigen Luftdrücke P\ und A über die öffnungen 21 und 22 zur Wirkung auf einen Druckdifferenzdetektor 25 gebracht werden können. Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 ist das Gehäuse 10 zwischen seinen Enden mit Druckfühlöffnungen 23 und 24 versehen, so daß die Luftdrücke P₂ und P3 in der ersten Zwischenkammer 16 bzw. der zweiten Zwischenkammer 18 über diese Öffnungen zur Wirkung auf einen Druckdifferenzdetektor 25' gebracht werden können. Gemäß Fi g. 2 ermitttfit der Druckdifferenzdetektor 25 die Druckdifferenz P₁-P₄ zwischen dem Einlaß 11 und dem Auslaß 12, um ein Ausgangssignal in Form einer entsprechenden Kraft zu erzeugen, Entsprechend dient der Druckdifferenzdetektor 25' bei der Ausführungsform nach Fig.3 dazu, ein Ausgangssignal in Form einer Kraft zu erzeugen, die dem Druckunterschied zwischen den beiden Zwischenkammern 16 und 18 entspricht.

Wenn ζ) den Luftdurchsatz der Ansaugleitung 2 und q den Luftdurchsatz des dritten Kanals 19 bezeichnet, läßt sich der Luftmengenstrom M in der Ansaugleitung wie folgt ausdrücken:

Für₉> Q: M = K(P₁-P₄) Fürq = Q: M= K(P₂-P₃)

Hierin bezeichnet K einen Koeffizienten C¹AVq, bei dem Cden Durchflußkoeffizienten der Drosselelemente 15 und 15' sowie 17 und 17' und A den Öffnungsquerschnitt darstellt

Somit erzeugt der Druckdiffen.uzdetektor 25 bzw. 25' ein Signal, das den Luftdurchsatz der Ansaugleitung 2 anzeigt d. h., die tatsächlich vom Zylinder angenommene Ansaugluftmenge und die Kraftstoffregeleinrichtung 8 wird durch dieses Ausgangssignal gesteuert

Gemäß F i g. 2 und 3 kann man das Ausgangssignal des Druckdifferenzdetektors 25 bzw. 25' der Kraftstoffregeleinrichtung 8 über einen Signalumwandlungsverstärker 26 bzw. 26' zuführen, der das Ausgangssignal des Detektors in ein elektrisches Signal verwandelt Auf diese Weise ist es möglich, das Eingangssignal der Kraftstoffregeleinrichtung 8 genau auf die jeweiligen Betriebsbedingungen abzustimmen.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Anordnung während des Betriebs der Brennkraftmaschine das Drosselventil 3 weiter geöffnet wird, um die Leistung zu erhöhen, wird der entsprechend vergrößerte Luftdurchsatz der Ansaugleitung 2 als Mengenstrom durch den Luftdurchsatzdetektor 4 ermittelt, und der Signalumwandlungsverstärker 26 bzw. 26' erzeugt ein elektrisches Ausgangssignal, mittels dessen die Kraftstoffregeleinrichtung 8 so gesteuert wird, daß sich die Förderleistung erhöht Infolgedessen wird über die Kraftstoffeinspritzdüse 5 eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt so daß dem Zylinder ein Gemisch zugeführt wird, bei dem das Kraftstoff-Luft-Verhältnis auf den Füllungsgrad optimal abgestimmt ist Wird das Drosselventil 3 weiter geschlossen, um die Motorleistung herabzusetzen, arbeitet die Vorrichtung im entgegengesetzten Sinne, jedoch wiederum mit der Wirkung, daß ein optimales Kraftstoff-Luft-Verhältnis des Gemisches aufrechterhalten wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist es mit H'!fe der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der in die Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine ein Luftdurchsatzdetektor eingeschaltet ist, um den Luftdurchsatz zu ermitteln, der eine Funktion des Füllungsgrades des Zylinders ist, und der dazu dient, z. B. eine Kraftstoffzuführungseinrichtung oder eine Zündanlage zu steuern, möglich, den Betrieb der Brennkraftmaschine auf optimale Weise in Abhängigkeit vom Füllungsgrad zu regeln, ohne daß es erforderlich ist, irgendwelche Korrektureinrichtungen bekannter Art zu verwenden, um Veränderungen der Umgebungsbedingungen auszugleichen. Außerdem ist der Luftdurchsatzdetektor, der in die Ansaugleitung stromaufwärts des Drosselventils eingeschaltet ist, praktisch keinerlei direkten Wirkungen des Unterdrucks in der Ansaugleitung oder DruckDulsationen amcrpcpt^t tn An(K »r et«.»., >.„u:i

arbeitet. Somit ist durch die Erfindung eine verbesserte Vorrichtung geschaffen worden, die es ermöglicht, die Anforderungen der neueren Umweltschutzbestimmungen genauer zu erfüllen, darüber hinaus von einfacher Konstruktion ist und sich mit geringen Kosten herstellen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine, bei der im Luftansaugestutzen stromaufwärts von der Drosselklappe ein Luftmengenflußdetektor in einem Gehäuse mit in die Luftansaugeleitung eingeschaltete Ein- bzw. Auslaßöffnung vorgesehen ist, dessen Ausgangssignal ein Steuergerät für die Kraftstoffzufuhr beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (10) des Luftmengenflußdetektors (4) ein erster Kanal (13) und ein zweiter Kanal (14) parallel zueinander zwischen Einlaß und Auslaß angeordnet sind, und in jedem Kanal (13,14) jeweils zwei Drosselelemente (15,15' bzw. 17, 17') angeordnet sind, die zwischen sich jeweils eine erste (16) bzw. zweite Zwischenkammer (18) einschließen, die durch eine Leitung (19) miteinander verbunden sind, in dem eine Luftpumpe (20) mit iister Fördermenge angeordnet ist und daß die Druckdifferenz zwischen dem Ein- und Auslaß bzw. zwischen beiden Zwischenkammern durch einen Druckdifferenzdetektor (25, 25') gemessen wird, der ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Druckdifferenzdetektors (25, 25') in ein elektrisches Signal verwandelt wird, das der Einrichtung (8) zum Regeln des Betriebs der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) zum Regeln des Betriebs der Brennkraftmaschine eine Kraftstoffregeleinrichtung ist.