DE2816257A1 - Regelvorrichtung fuer das luft/brennstoff-verhaeltnis von brennkraftmaschinen mit luftdurchsatzmessung - Google Patents
Regelvorrichtung fuer das luft/brennstoff-verhaeltnis von brennkraftmaschinen mit luftdurchsatzmessungInfo
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Description
TER I ii.l-R · MULLtR · STEINMEISTER Nissan
- 8 BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für das Luft/ Brennstoff-Verhältnis von Brennkraftmaschinen mit Luftduirchsatzmessung
gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Die Erfindung befaßt sich mit einer derartigen Regelvorrichtung mit offener oder geschlossener Regelschleife.
ti Eine derartige Regelvorrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis
gewinnt zunehmende Bedeutung im Hinblick auf die Regelung schädlicher Auspuffgase der Brennkraftmaschine.
Bei einer derartigen Vorrichtung werden Maschinenparameter, \li wie etwa der angesaugte Luftdurchsatz, die Maschinendrehzahl
und die Maschinentemperatur zur Bestimmung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
abgetastet. Wenn darüberhinaus ein Rückkopplungssystem vorgesehen ist, befindet sich ein Gassensor
in dem Auspuffsystem zur Abtastung der Konzentration eines
Bestandteiles der Auspuffgase und dient zur genauen Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses des der Maschine zugeführten
Gemisches.
Die Zufuhreinrichtung für Brennstoff ist üblicherweise ein
2L3 Vergaser oder ein Einspritzsystem. Im Falle eines Vergasers
wird der Brennstoffdurchsatz im wesentlichen bestimmt durch die Größe des Unterdruckes im Venturi-Rohr des Ansaugsystems.
Bei Einspritzsystemen jedoch 1st ein Luftdurchsatzmesser üblicherweise zur Abtastung des Strömungsdurchsatzes im Ansaug-3ü
rohr und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals vorgesehen. Dieses Signal dient zur Regelung des Brennstoffdurchsatzes
im Einspritzsystem. Während ein derartiger Luftdurchsatzmesser in Einspritzsystemen wesentlich ist, kann er auch
bei Vergasern zur genauen Modifizierung des Luft/Brennstoffverhältnisses
des Gemisches vorteilhaft sein.
Ein Luftdurchsatzmesser umfaßt eine drehbare oder schwenkbare
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Nissan
Klappe im Ansaugrohr, die mechanisch mit einem beweglichen Kontakt eines Potentiometers verbunden ist. Die Klappe ist
entgegen einer Federkraft unter dem Einfluß der Druckdifferenz auf ihrer stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite
'» schwenkbar. Das Potentiometer erzeugt ein Ausgangssignal,
dessen Spannung die Winkelverschiebung der Klappe wiedergibt und die zur Regelung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses
verwendet wird.
Bei einem derartigen Luftdurchsatzmesser ist ein Dämpfer vorgesehen,
der Schwingungen der Klappe verhindern soll. Wenn jedoch der Luftdurchsatz plötzlich zunimmt, kommt es zu
einer überschießenden Bewegung der Klappe, so daß das mit der Klappe verbundene Potentiometer ein Ausgangssignal erzeugt,
das einen Luftdurchsatz widerspiegelt, der höher als der tatsächliche Luftdurchsatz ist. Dieses fehlerbehaftete
Signal führt zur Zufuhr einer höheren Brennstoffmenge, als es erforderlich ist, so daß das Gemisch fetter wird als erwünscht.
Obwohl ein Luft/Brennstoff-Regelsystem mit geschlossener
Regelschleife grundsätzlich vorteilhaft ist zur Vermeidung unerwünschter Einflüsse von Maschinenparametern, kann
dieses System durch ein derartiges Fehlersignal leicht beeinflußt werden, da es eine Zeitverzögerung einschließt. Das unerwünscht
fette Luft/Brennstoff-Gemisch bewirkt eine Zunahme der Konzentration giftiger Bestandteile in den Auspuffgasen
und zugleich eine Abnahme der Wirksamkeit eines katalytischen Konverters, beispielsweise eines Dreiwege-Konverters in dem
Auspuffsystern, da ein derartiger katalytischer Konverter seine
größte Wirksamkeit erreicht, wenn das Luft/Brennstoff-Verhältnis
des Gemisches in einem engen Bereich liegt, der sich Üblicherweise bei dem stöchiometrischen Wert befindet. Eine
derartige Überschwingung der Klappe des Luftdurchsatzmessers tritt weiterhin auf, wenn der Luftdurchsatz plötzlich abnimmt,
so daß das Potentiometer in gleicher Weise ein fehler-
-i--y behaftetes Signal erzeugt.
Diese unerwünschte Überschwingung der Klappe des Luftdurch-
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satzmessers kann auf einen vernachlässigbaren Wert durch
sorgfältige und genaue Einstellung und Konstruktion des Dämpfers oder der Dämpfeinrichtung verringert werden, in
diesem Falle wird der Luftdurchsatzmesser jedoch kompliziert '. und teuer und erfordert eine zeitraubende Einstellung.
Die Erfindung ist darauf gerichtet, die genannten Nachteile des Luftdurchsatzmessers zu überwinden.
Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs.
Erfindungsgemäß ist eine elektronische Kompensationsschaltung vorgesehen, die das Ausgangssignal eines Luftdurchsatz-Signalgenerators,
wie etwa eines Potentiometers modifiziert, dessen beweglicher Kontakt mechanisch mit der Klappe des Luftdurchsatzmessers
verbunden ist, oder der das Steuersignal modifiziert, das in einer Regelschaltung erzeugt wird, die
das Steuersignal entsprechend einem Signal des Luftdurchsatz-Signalgenerators und anderer Maschinenparameter erzeugt. Die
Kompensationsschaltung erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend einer Änderung der Winkelstellung der Drosselklappe oder des
Ausgangssignals des Luftdurchsatz-Signalgenerators. Dies bedeutet, daß das Kompensationssignal erzeugt wird bei einer Änderung
des Luftdurchsatzes, so daß entweder ein modifiziertes Steuersignal durch die Regelschaltung erzeugt wird, mit dem
das Luft/Brennstoff-Verhältnis geregelt wird, d.h. fetter
oder magerer eingestellt wird, oder das Luftdurchsatzsignal als solches modifiziert wird und von seinem Fehler befreit
wird.
Erfindungsgemäß ist eine Regelvorrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis
vorgesehen,das einen Luftdurchsatzmesser umfaßt, der eine Klappe aufweist und im Ansaugrohr der Maschine
angeordnet ist. Ein Luftdurchsatz-Signalgenerator erzeugt
ein erstes Signal, das den Luftdurchsatz entsprechend der Bewegung der Klappe wiedergibt. Eine Regelschaltung erzeugt ein
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zweites Signal entsprechend dem ersten Signal und anderen Maschinenparametern. Eine Zufuhreinrichtung für Brennstoff
befindet sich im Ansaugrohr der Maschine. Der Brennstoffdurchsatz
wird entsprechend dem zweiten Signal gesteuert. Weiterhin ist eine elektronische Schaltung zur elektronischen
Kompensation von Überschwingungen der Klappe bei Änderungen des Luftdurchsatzes vorgesehen.
l:,'u ist daher ein wesentliches Merkmal der Erfindung, bei einer
Regelvorrichtung mit Luftdurchsatzmessung die Überschwingungen der Klappe des Luftdurchsatzmessers elektronisch zu
kompensieren.
Weiterhin soll das der Maschine zvgeführte Luft/Brennstoff-
!, Gemisch in gewünschter Weise auch bei plötzlicher Beschleunigung
oder Verzögerung eingestellt werden können. Die Dämpfungseinrichtung des Luftdurchsatzmessers soll nicht notwendigerweise
kompliziert aufgebaut sein.
0 Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine erste Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Regelvorrichtung mit
offener oder geschlossener Regelschleife;
Fig. 2 . ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem tatsächlichen
Luftdurchsatz an der Drosselklappe in
Fig. 1 und dem durch den Luftdurchsatzmesser abgetasteten Luftdurchsatz bei
Änderungen der Winkelstellung der Drosselklappe und zeigt zugleich ein ideales Kompensationssignal und das durch dieses
modifizierte Signal; "~-
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Fig. 3 veranschaulicht eine erste Ausführungsform einer Kompensationsschaltung gemäß
Fig. 1;
Fig. 4 zeigt ein Wellenformdiagramm verschiedener
Signale der Schaltung der Fig. 3;
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform einer
Kompensationsschaltung gemäß Fig. 1; 1i»
Fig. 6 veranschaulicht einen Drosselklappen-Sensor gemäß Fig. 5;
Fig. 7 und 8 sind Wellenformdiagramme verschiedener 11J Signale der Schaltung der Fig. 5;
Fig. 9 zeigt eine dritte Ausführungsform einer
Kompensationsschaltung gemäß Fig. 1;
2(J Fig. 10a und sind Wellenformdiagramme verschiedener
10b Signale der Kompensationsschaltung der Fig. 9;
Fig. 11 zeigt in einem schematischen Blockdiagramm eine zweite Ausführungsform eines Regel
systems mit offener oder geschlossener Regelschleife;
Fig. 12a zeigt eine erste Ausführungsform der Re-3Π
gelschaltung der Fig. 11;
Fig. 12b zeigt eine zweite Ausführungsform der
Schaltung der Fig. 11;
Fig. 13a, 13b sind Wellendiagramme verschiedener Kom-
und 13c pensationssignale der Schaltung der Figuren
3,5 und 9 und modifizierter Signale
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- 13 der Steuerschaltung der Fig. 12b;
Fig. 14 ist ein schematisches Blockdiagramm
einer dritten Ausführungsform der er- :, findungsgemäßen Regelvorrichtung;
Fig. 15 zeigt die Schaltung des Luftdurchsatz-Signalgenerators
sowie eine Kompensationsschaltung gemäß Fig. 14; 10
Fig. 16 ist ein Wellendiagramm der Eingangsund
Ausgangssignale der Schaltung der Fig. 15.
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Fig. 1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Regelsystems für das Luft/Brennstoff-Verhältnis mit offener
oder geschlossener Regelschleife gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine Brennkraftmaschine 10 ist mit einem Ansaugrohr
12 versehen, in dem sich eine Drosselklappe 13 befindet. Die Brennkraftmaschine 10 ist weiterhin mit einer
Auspuffleitung 14 verbunden. Ein katalytischer Konverter
16, wie etwa ein Dreifach- oder Dreiwege-Konverter, der gleichzeitig drei Komponenten (CO, HC und NO) in den Aus-
Kj puffgasen abbaut, ist in der Auspuffleitung 14 vorgesehen.
Ein Luftdurchsatzmesser 20 befindet sich in dem Ansaugrohr 12 stromaufwärts der Drosselklappe 13. Der Luftdurchsatzmesser
20 umfaßt eine Klappe 2Of und einen Dämpfer 2Od. Die Klappe ist entgegen der Kraft einer nicht gezeigten Feder
1b unter dem Einfluß der Luftdruckdifferenz auf beiden Seiten
der Klappe schwenkbar. Die Klappe 2Of ist mechanisch mit einem Signalgenerator 22 verbunden, der ein Potentiometer
umfaßt, das nicht in Fig. 1, sondern in Fig. 15 gezeigt ist. Da der nicht gezeigte bewegliche Kontakt des Potentiometers
auf einem Widerstand entsprechend der Winkelstellung der Klappe 2Of gleitet, erzeugt das Potentiometer ein Ausgangssignal
S1 , das repräsentativ ist für den Strömungsdurchsatz
der Luft. Wegen des Überschwingens der Klappe 2Of ist das Signal S1 jedoch fehlerbehaftet.
Eine Zündschaltung 18, die einen nicht gezeigten Verteiler umfaßt, durch den eine hohe Gleichspannung an die ebenfalls
nicht gezeigten Zündkerzen der Maschine gelangt, dient zur Abgabe einer Reihe von Zündimpulsen S2. Eine Ausgleichsschaltung
28 für das Durchsatz-Signal umfaßt einen in Fig.
3, 5 und 9 gezeigten Sensor zur Abtastung der Bewegungen der Drosselklappe, der mit der Drosselklappe 13 verbunden ist.
Dieser Drosselklappen-Sensor erzeugt ein Ausgangssignal entsprechend den Änderungen der Winkelposition der Drosselklappe
13, so daß die Kompensationsschaltung 28 ein Kompensations-Signal S4 entsprechend der Änderung der Winkelstellung der
Drosselklappe 13 abgibt. Das Kompensationssignal S. der Kom-
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pensationsschaltung 28 und das Ausgangssignal S1 des Durchsatz-Signalgenerators
22 gelangen an eine Addierschaltung 32. Die beiden Signale S1 und S& werden miteinander addiert,
üü daß ein Ausgangssignal Sß entsteht, das einer Regelschal-'i
Lang zugeführt wird. Dies bedeutet, daß das Signal S.. durch
das Kompensations-Signal S. so modifiziert wird, daß die
Uberschwingungen des Luftdurchsatzmessers 20 ausgeglichen v/erden. Die Regelschaltung 24 erzeugt ein Regelsignal S5 entyprecliend
dem Signal Sfi, das somit dem tatsächlichen Ströluungsdurchsatz
und einem Signal S„ entspricht, das die Maschinendrehzahl wiedergibt. Eine Zufuhreinrichtung 26 für
Brennstoff ist mit der Regelschaltung 24 verbunden und weist ein nicht gezeigtes Betätigungsorgan auf, das entsprechend dem
Signal S5 gesteuert wird. Als Zufuhreinrichtung 26 kann ein
1b Vergaser oder ein Einspritzsystem verwendet werden. Auf diese Weise wird der Brennstoffdurchsatz, der durch die Zufuhreinrichtung
26 abgegeben wird, genau und ohne Beeinflussung durch die Fehler des Signals S festgelegt.
Das zuvor beschriebene Regelsystem für das Luft/Brennstoffr
Verhältnis kann als Regelsystem mit offener Regelschleife bezeichnet werden. Wenn die Regelschaltung 24 ein Regelsignal
S1- erzeugt, das nicht nur den Signalen entspricht, die
den Luftströmungsdurchsatz und die Maschinendrehzahl wiedergeben, sondern zugleich ein Signal berücksichtigt, das Abweichungen
des Luft/Brennstoff-Verhältnisses von einem gewünschten Wert wiedergibt, kann das System als Regelsystem mit
geschlossener Regelschleife bezeichnet werden, da eine Rückkopplungsschaltung vorgesehen ist. In diesem Falle ist ein
Gassensor 30, wie etwa ein Zirkon-Sauerstoff-Sensor, in der Auspuffleitung 14 zur Abtastung der Konzentration eines Bestandteiles
der Auspuffgase vorgesehen. Der Gassensor 30 erzeugt ein Ausgangssignal S_ entsprechend dieser Konzentration,
welches Signal an die Regelschaltung 24 gelangt, wie die ge-.'it.richelte
Linie in Fig. 1 wiedergibt.
Nunmehr soll auf Fig. 2 Bezug genommen werden. Fig. 2 zeigt
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die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Luftdurchsatz und dem Luftdurchsatz, der durch das Signal S1 bzw. den Signalgenerator 22 angezeigt wird. Das erste Diagramm veranschaulicht
die Änderung der Winkelstellung der Drosselklappe 13. S Wenn die Drosselklappe 13 plötzlich zu einem Zeitpunkt t.. geöffnet
wird, erhöht sich der Luftdurchsatz entsprechend dem zweiten Diagramm. Aufgrund der Überschwingung der Klappe 2Of
ändert sich das Signal S- des Signalgenerators 22 jedoch entsprechend
der gestrichelten Linie. Die Kompensationsschaltung 28 gemäß Fig. 1 dient zum Ausgleich des auf der Überschwingung
beruhenden Fehlers, der der in Fig. 2 schraffierten Fläche
entspricht. Das dritte Diagramm veranschaulicht ein ideales Kompensationssignal S1., das vorzugsweise zu dem Signal S1
addiert wird.'Als Ergebnis erzeugt die Addierschaltung 32 ein
Signal Sg/ das dem tatsächlichen Luftdurchsatz sehr genau entspricht
und in dem vierten Diagramm der Fig. 2 gezeigt ist. Die Kompensationsschaltung 28 dient daher zur Erzeugung eines
Signales, wie etwa des Signales S'. in dem dritten Diagramm
der Fig. 2, mit dessen Hilfe der Fehler des Signals S1 gemäß
dom zweiten Diagramm ausgeglichen werden kann. Da eine komplizierte
Schaltung erforderlich ist, um ein ideales Signal S1.
zu erzeugen, dessen exakte Wellenform in dem dritten Diagramm veranschaulicht ist, erzeugt die Kompensationsschaltung 28 ein
Ausgangssignal S., dessen Wellenform derjenigen des Signals
S1. weitgehend angenähert ist.
Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform 28a einer Kompensationsschaltung
28 gemäß Fig. 1. Zwei Widerstände 40 und 42 sind in Reihe zwischen eine positive Spannungsquelle +Vcc und Masse
geschaltet. Ein Schalter 44 liegt parallel zu dem Widerstand 42, d.h. zwischen einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen
40 und 42 und Masse. Dieser Schalter 44 wird betätigt entsprechend der Bewegung der Drosselklappe 13 gemäß Fig. 1,
und zwar öffnet der Schalter 44, wenn die Winkelverstellung
;'.·> der Drosselklappe 13 sehr gering ist, etwa bei Leerlaufbetrieb,
und schließt in den anderen Stellungen der Drosselklappe 13. Ein Widerstand 46 befindet sich zwischen dem Verbindungspunkt
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und der Basis eines Transistors 48, dessen Emitter mit Masse
verbunden ist. Der Kollektor des Transistors 48 ist über einen Widerstand 50 mit der Spannungsquelle +Vcc verbunden und
steht zugleich über einen Kondensator 52 mit dem Eingang eines Inverters 60 in Verbindung. Ein Widerstand 54 liegt zwischen
dem Eingang des Inverters 60 und Masse. Im übrigen ist der Eingang des Inverters 60 mit einer Klemme 66 verbunden.
Der Ausgang des Inverters 60 steht mit einer Ausgangsklemme
64 der Kompensationsschaltung 28a in Verbindung.
Der Ausgang des Inverters 60 steht mit einer Ausgangsklemme
64 der Kompensationsschaltung 28a in Verbindung.
Anschließend soll die Funktion und Arbeitsweise der Kompensationsschaltung
28a der Fig. 3 im Zusammenhang mit dem Wellenformdiagramm der Fig. 4 erläutert werden. Die Spannung am Verbindungspunkt
der beiden Widerstände 40 und 42 ist in Fig. 4 mit A bezeichnet. Diese Spannung A wird durch den Spannungsteiler
erzeugt, der durch die beiden Widerstände 40 und 42
gebildet wird, sofern der Schalter 44 offen ist. Bei dieser Stellung ist der Transistor 48 leitend, so daß die Spannung B am Kollektor des Transistors einen niedrigen Wert einnimmt. Der Kondensator 52 und der Widerstand 54 bilden eine Differenzierungsschaltung. Beim Schließen des Schalters 44 wird der Transistor 48 zum Zeitpunkt t2 nicht-leitend, da die Spannung an der Basis des Transistors niedrig ist. Sobald der Transistor 48 nicht-leitend wird, wird die Spannung B am Kollektor des
gebildet wird, sofern der Schalter 44 offen ist. Bei dieser Stellung ist der Transistor 48 leitend, so daß die Spannung B am Kollektor des Transistors einen niedrigen Wert einnimmt. Der Kondensator 52 und der Widerstand 54 bilden eine Differenzierungsschaltung. Beim Schließen des Schalters 44 wird der Transistor 48 zum Zeitpunkt t2 nicht-leitend, da die Spannung an der Basis des Transistors niedrig ist. Sobald der Transistor 48 nicht-leitend wird, wird die Spannung B am Kollektor des
Transistors 48 erhöht, so daß die Differenzierungsschaltung
ein differenziertes Signal C erzeugt. Wenn der Schalter 44 zum Zeitpunkt t3 wieder geöffnet wird, wird der Transistor'48 auf
dieselbe Weise leitend, so daß die Differenzierungsschaltung wiederum ein negatives differenziertes Signal erzeugt. Die
positiven und negativen Signale C gelangen sodann an den Inverter 60 und werden umgekehrt in negative und positive Signale
D. Die AusgangsSignale D, die zu den Zeitpunkten t~ und
t_ erzeugt werden, gelangen an die Addierschaltung 32 der Fig.
1 über die Ausgangsklemme 64.
Da der Schalter 44 geschlossen wird, wenn die Drosselklappe
13 aus der Leerlaufposition geöffnet wird, d.h. wenn die Brenn-
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kraftmaschine 10 der Fig. 1 aus dem Leerlauf beschleunigt
wird, wird ein negatives Ausgangssignal D zu Beginn der Beschleunigung erzeugt. Auf dieselbe Weise wird ein positives
Ausgangssignal D zu Beginn der Zeit t_ der Verzögerung erzeugt,
da der Schalter 44 geöffnet wird, wenn die Drosselklappe 1 3 geschlossen wird. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die
in Fig. 3 dargestellte Ausgangsklemme 64 mit der Addierschaltung 32 verbunden, so daß sie das Ausgangssignal D als Kompensationssignal
S. aufnimmt. Daher wird das Ausgangssignal S.. des Durchsatz-Signalgenerators 22 in geeigneter Weise modifiziert.
Wenn ein derartiges Kompensationssignal vorzugsweise nur bei
Beschleunigung der Brennkraftmaschine 10 erzeugt werden soll, kann eine Diode 56 zwischen dem Eingang des Inverters 60 und
Masse eingefügt werden, wie in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. Diese Diode bewirkt, daß keine negativen Differenzierungssignale, wie etwa das Signal C zum Zeitpunkt t_ gemäß Fig. 4
erzeugt wird. Im übrigen sollte ein derartiges Kompensationssignal nach Möglichkeit bei einigen bestimmten Betriebszuständen
der Maschine nicht erzeugt werden, so daß die Schaltung 28a durch Verbindung der Klemme 66 mit Masse ausgeschaltet werden
kann.
In Fig. 5 ist eine zweite Ausführungsform 28b der Kompensationsschaltung
28 der Fig. 1 veranschaulicht. Ein Sensor 68 zur Abtastung der Drosselklappenstellung umfaßt einen halbkreisförmigen,
isolierenden Träger 74, Leiter 72 und ein schwenkbares Kontaktglied 70. Das schwenkbare Kontaktglied 70, etwa
eine Bürste, ist mit der Drosselklappe 13 gemäß Fig. 1 verbunden
und dreht sich entsprechend der Änderung der Winkelposition der Drosselklappe 13. Auf dem halbkreisförmigen, isolierenden
Träger 74 ist eine Anzahl von Leitern 72 angeordnet, so daß das Kontaktglied 70 auf den Leitern gleitet. Die Leiter
3Ί 72 sind untereinander und mit der positiven Spannungsquelle
+Vcc verbunden. Daher wird eine Impulsreihe erzeugt, wenn das Kontaktglied 70 über die Leiter 72 gleitet. Der Drosselklappen-
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Sensor 68 ist mit dem Eingang einer Differenzierungsschaltung 76 verbunden, deren Ausgang mit dem Eingang eines ersten monostabilen
Multivibrators 78 in Verbindung steht. Die Impulsreihe wird nur an die Differenzierungsschaltung 76 übertragen,
r wann sich das Kontaktglied 70 in Uhrzeigerrichtung dreht. Der
iJuriHor 68 soll später im einzelnen beschrieben werden. Der Sensor
68, die Differenzierungsschaltung 76 und der erste monostabile
Multivibrator 78 bilden einen Impulsgenerator. Der Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 78 ist über eine
.. Reihenschaltung aus einer Diode 80 und einem Widerstand 82
mit dem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 84 verbunden, während derselbe Ausgang des ersten monostabilen
Multivibrators 78 weiterhin mit dem Eingang eines zweiten monostabilen Multivibrators 90 in Verbindung steht, dessen Impuls-
.. c dauer größer als diejenige des ersten monostabilen Multivibrators
78 ist. Der nicht-invertierende Eingang des Operationsverstärkers 84 ist mit einer Klemme 100 verbunden, an die eine
vorgegebene Spannung Vn angelegt ist. Ein Kondensator 86
verbindet den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 84, so daß dieser als Integrationsschaltung
wirkt. Ein EIN-AUS-Schalter 88 liegt parallel zu dem Kondensator
86 und wird gesteuert durch das Ausgangssignal des zweiten monostäbilen Multivibrators 90. Der Ausgang des Operationsverstärkers
84 ist über einen Widerstand 92 mit einer Ausgangsklemme 101 der Kompensationsschaltung 28b verbunden. Diese Bauteile
bilden eine Schaltung zur Abtastung einer Beschleunigung, deren Funktion anschließend erläutert werden soll, und .im wesentlichen
dieselbe Schaltung, die als Verzögerungs-Abtastschaltung bezeichnet werden kann, liegt parallel zu dieser Beschleunigungs-Abtastschaltung.
Die Verzögerungs-Abtastschaltung umfaßt einen Drosselklappen-Sensor
68', eine Differenzierungsschaltung 76', einen ersten
monostäbilen Multivibrator 78', einen zweiten monostabilen
.Multivibrator 90', eine Reihenschaltung aus einer Diode 80'
und einem Widerstand 82', eine Integrationsschaltung mit einem
ersten Operationsverstärker 84' und einem Kondensator 86',
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einen Schalter 88', die in derselben Weise wie bei der vorangegangenen
Schaltung verbunden sind, sowie eine invertierende Schaltung mit einem zweiten Operationsverstärker 94 und einem
Rückkopplungs-Widerstand 96, der den Ausgang und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 94 verbindet.
Der invertierende Eingang dieses Operationsverstärkers ist im übrigen über einen Widerstand 92' mit dem Ausgang des
ersten Operationsverstärkers 84' verbunden. Der Sensor 86'
ist ebenso aufgebaut wie der Sensor 68 zur Beschleunigungs-Abtastung, und die Leiter 72' sind miteinandern und mit der
positiven Spannungsquelle +Vcc verbunden. Die Impulsreihe, die durch das schwenkbare Kontaktglied 70' aufgenommen wird,
wird nur dann an die Differenzierungsschaltung 76 übertragen, wenn das Kontaktglied 70' im Gegenuhrzeigersinn geschwenkt
wird. Die nicht-invertierenden Eingänge des ersten und zweiten Operationsverstärkers 84' und 94 sind mit der Klemme 100
verbunden. Der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers 94 ist über einen Widerstand 98 mit der Ausgangsklemme 101 verbunden
.
Fig. 6 zeigt im einzelnen den Aufbau des Drosselklappen-Sensors 68. Der Träger 74 und die Leiter 72 der Fig. 5 sind in
Fig. 6 nicht gezeigt. Das schwenkbare Kontaktglied 70 besteht aus einem leitenden Material und ist elektrisch mit einer
Klemme eines Mikroschalters 172 verbunden. Das Kontaktglied 70 weist einen scheibenförmigen Abschnitt 70' auf, dessen
Mittelpunkt drehbar auf einem nicht gezeigten festen Bauteil über eine Achse 160 befestigt ist. Ein wippenförmiger
Hebel 162 ist auf einer Achse 160 drehbar an dem feststehenden Bauteil zwischen dem scheibenförmigen Abschnitt 70' und
einem beweglichen Hebel 170 des Mikroschalters 172 befestigt. Am linken Ende des Hebels T62 befindet sich ein Reibungs-Kissen
164. Ein fester Anschlag 164 liegt in vorgegebenem Abstand zu dem Mikroschalter 172r so daß der Weg des Hebels T62 begrenzt
i'> wird. Das Reibungs-Kissen 164 berührt die Oberfläche des
scheibenförmigen Abschnitts 70' über eine nicht gezeigte Feder.
Daher wird der Hebel 162 in Uhrzeigerrichtung oder Gegen-
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Uhrzeigerrichtung entsprechend der Bewegung des Kontaktgliedes 70 geschwenkt.
Wenn das Kontaktglied 70 in Uhrzeigerrichtung geschwenkt wird, wie es beim öffnen der Drosselklappe 13 gemäß Fig. 1
der Fall ist, wird der Hebel 162 in Gegenuhrzeigerrichtung mitgenommen, so daß die obere Oberfläche auf der rechten
Seite des Hebels 162 den beweglichen Hebel 170 des Mikroschalters 172 verschiebt. Sobald der bewegliche Hebel 170
des Mikroschalters niedergedrückt wird, wird der Mikroschalter leitend, so daß die in dem Kontaktglied 70 aufgenommenen
Impulse als Signal E gemäß Fig. 5 und 6 weitergeleitet werden. Das Reibungs-Kissen 164 gleitet auf der Oberfläche des scheibenförmigen
Abschnitts 70', da der Hebel 170 nur über einen begrenzten Weg bewegt werden kann. Dies bedeutet, daß der Mikroschalter
172 leitend wird, während sich das schwenkbare Kontaktglied 70 in ührzeigerrichtung bewegt oder nach einer
derartigen Bewegung stehenbleibt. Wenn das Kontaktglied 70 in Gegenuhrzeigerrichtung geschwenkt wird, wie es beim Schliessen
der Drosselklappe 13 der Fall ist, wird der Hebel 162 in ührzeigerrichtung mitgenommen, so daß der Mikroschalter 172
geöffnet wird. Wegen des Anschlags 168 kann sich der Hebel 162 nur über einen begrenzten Weg bewegen. Anschließend gleitet
das Reibungs-Kissen 164 auf der Oberfläche des scheibenförmigen Abschnitts 170'.
Obgleich in Fig. 6 nur ein Drosselklappen-Sensor 66 gezeigt
ist, ist der andere Drosselklappen-Sensor 68* in der gleichen Weise aufgebaut, so daß eine Impulsreihe, die in dem Kontaktglied_70'
aufgenommen wird, über einen Mikroschalter übertragen wird, wenn sich die Drosselklappe 13 schließt oder
nach dem Schließen stehenbleibt. Wenn der Anschlag 168 gemäß Fig. 6 durch einen anderen nicht gezeigten Mikroschalter
ersetzt wird, kann dieser Mikroschalter zur übertragung einer
Impulsreihe bei der Schließung der Drosselklappe verwendet werden. Bei dieser Anordnung von zwei Mikroschaltern können
das Kontaktglied 70 und die Leiter 72 sowohl für die Be-
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schleunigungsschaltung als auch für die Verzögerungsschaltung
verwendet werden, da sich die beiden Schalter alternativ entsprechend der Bewegungsrichtung des Kontaktgliedes 70 schliessen.
5
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Die in Fig. 5 und 6 gezeigten Drosselklappen-Sensoren 68 und/ oder 68' können auch auf andere Weise aufgebaut sein. Beispielsweise
kann ein Verschluß in der Form einer Scheibe mit einer Anzahl von Öffnungen auf dem Umfang verwendet werden,
welche Scheibe einen Lichtstrahl unterbricht, der von einer Lichtquelle zu einer Fotozelle übertragen wird, so daß
Änderungen der Winkelstellung der Drosselklappe 13 festgestellt
werden können.
Die Funktion und die Arbeitsweise der Kompensationsschaltung 28b gemäß Fig. 5 soll anschließend unter Bezugnahme auf die
Wellenformdiagramme der Figuren 7 und 8 näher erläutert werden.
Wenn die Drosselklappe 13 schnell geöffnet oder geschlossen wird, weist die Impulsreihe der Kontaktglieder 70 oder 70',
die in Fig. 7 mit Ea bezeichnet ist, eine hohe Frequenz auf. Bei langsamer öffnung oder Schließung ergibt sich die Impulsreihe
Eb gemäß Fig. 7. Dies bedeutet, daß die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit durch die Rotationsgeschwindigkeit des
Kontaktgliedes 70 oder 70' und damit die öffnungs- oder Schliessungsgeschwindigkeit
der Drosselklappe 13 bestimmt wird.
Obgleich die Signale Ea und Eb gemäß Fig. 7 hohe und niedrige Werte nur bei Erzeugung von Impulsen einnehmen, kann in dem
Kontaktglied 70 ein hoher Spannungswert vorliegen, obgleich keine Impulse erzeugt werden, da das Kontaktglied 70 auf einem
der Leiter 72 stehenbleiben kann. Die Signale E und E1 gemäß Fig. 1 veranschaulichen diesen Zustand.
V) Die Signale E bis I werden bei der Beschleunigung abgetastet,
während die Signale E1 bis I1 bei Verzögerung anfallen. Das
Signal J ergibt sich an der Ausgangsklemme 101 der Kompensa-
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tionsschaltung 28b. Wenn die Drosselklappe 13 geöffnet wird, wird zu dem Zeitpunkt t. die Impulsreihe E erzeugt und an die
Differenzierungsschaltung 76 abgegeben, die ein differenziertes Signal F gemäß Fig. 8 liefert, das den vorauslaufenden
Flanken und den nachlaufenden Flanken des Signals E entsprechen. Das differenzierte Signal F gelangt an den ersten monostabilen
Multivibrator 78 und triggert diesen, so daß der erste monostabile Multivibrator 78 eine Impulsreihe G erzeugt.
Uiuses Impulssignal G gelangt an die Integrationsschaltung
aus Operationsverstärker 84 und Kondensator 86. Zugleich wird die Impulsreihe G, die in dem ersten monostabilen Multivibrator
78 erzeugt wird, an den zweiten monostabilen Multivibrator 90 abgegeben, so daß dieser ein Impulssignal H entsprechend
den vorauslaufenden Flanken des ersten der Impulssignale G erzeugt, die an den Multivibrator 90 gelangen. Die
Impulsdauer des Impulses II ist mit V bezeichnet. Da der Schalter 88 entsprechend dem Inpulssignal H geöffnet wird, ist
die Integrationsschaltung nur in Betrieb, wenn die Impulssignale H vorliegen. Daher integriert die Integrationsschaltung
das Impulssignal G für einen Zeitraum, der durch die Impulsdauer des Impulses H bestimmt wird. Das Ausgangssignal
I der IntegrationsSchaltung, d.h. das Ausgangssignal des Operationsverstärkers
84, wird sodann über den Widerstand 92 an die Ausgangsklemme 101 abgegeben.
Wenn die Drosselklappe 13 in Schließrichtung bewegt wird,
wird eine Impulsreihe E' zum Zeitpunkt t,- erzeugt und an die
Differenzierungsschaltung 76 der Verzögerungs-Abtastschaltung überführt. Diese Schaltung wirkt ähnlich wie die Beschleunigungs-Abtastschaltung,
ausgenommen, daß das integrierte Signal am Ausgang des ersten Operationsverstärkers
84' durch den zweiten Operationsverstärker 94 umgekehrt wird. Da alle nicht-invertierenden Eingänge der Operationsverstärker
84, 84' und 94 mit einer vorgegebenen Spannung V„
i'> versorgt werden, ist das Signal I negativ, während das andere
Signal Er positiv in Bezug auf die vorgegebene Spannung
Vß ist. Das Ausgangssignal J wird erzeugt durch Addition der
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oben erwähnten Signale I und I'. Dieses Ausgangssignal J
wird verwendet als Kompensationssignal S. gemäß Fig. 1 und
somit an die Addierschaltung 32 überführt. Daher wird das Luftdurchsatz-Signal S1 durch das Signal S4, d.h. das Signal
J auf dieselbe Weise wie bei der ersten Schaltung gemäß Fig. 3 modifiziert. Auf diese Weise werden die Überschwingungseigenschaften
der Klappe 2Of des Luftdurchsatzmessers 20 kompensiert.
Fig. 9 zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform 28c der Kompensationsschaltung 28 der Fig. 1. Ein Potentiometer 102
umfaßt einen Widerstand 104, ein bewegliches Kontaktglied 106, das über den Widerstand 104 gleitet, und eine Batterie
108, die mit beiden Seiten des Widerstandes 104 verbunden ist.
Das bewegliche Kontaktglied 106 dreht sich entsprechend den Änderungen der Winkelposition der Drosselklappe 13, und zwar
in Uhrzeigerrichtung, wenn die Drosselklappe 13 geöffnet wird und in Gegenuhrzeigerrichtung, wenn die Drosselklappe
13 geschlossen wird. Die negative Klemme der Batterie 108 ist mit Masse verbunden, während das Kontaktglied 106 mit
dem Eingang einer Differenzierungsschaltung 110 in Verbindung steht. Der Ausgang der Differenzierungsschaltung 110 ist über
eine invertierende Schaltung 111 mit einer Ausgangsklemme der Kompensationsschaltung 28c verbunden.
Die Funktion und Arbeitsweise der Kompensationsschaltung 28c der Fig. 9 ergibt sich in weiteren Einzelheiten aus den Wellendiagrammen
der Figuren 10a und 10b. Wenn das Kontaktglied 106 in Uhrzeigerrichtung auf den Widerstand 104 geschwenkt
wird, nimmt die Spannung N am Eingang der Differenzierungsschaltung zum Zeitpunkt tg zu. Beim Schließen der Drosselklappe
13 wird das Kontaktglied 106 in Gegenuhrzeigerrichtung geschwenkt, so daß die Spannung N zum Zeitpunkt t_ abnimmt.
Die Differenzierungsschaltung 110 erzeugt ein differenziertes
Vi Signal P entsprechend den vorauslaufenden Flanken und nachlaufenden
Flanken der Spannung N. Das differenzierte Signal P wird sodann invertiert, so daß ein invertiertes Ausgangssignal
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Q an der Ausgangsklemme 112 entsteht. Das Ausgangssignal Q
wird als Kompensationssignal S4 gemäß Fig. 1 verwendet, indem
die Ausgangsklemme 112 mit der Addierschaltung 32 verbunden
wird. Daher wird das Luftdurchsatz-Signal S1 durch das Kompensationssignal
S4, d.h. das Signal Q auf dieselbe Weise wie
bei den zuvor beschriebenen Schaltungen modifiziert.
Fig. 10b veranschaulicht dieselben Signale wie Fig. 10a, wobei
jedoch die Änderung der Spannung N durch das Potentiometer 102 pro Zeiteinheit kleiner als in Fig. 10a ist. Dies bedeutet,
daß die Drosselklappe 13 relativ langsam geöffnet oder geschlossen wird. Da die Zunahme- oder Abnahmegeschwindigkeit
des Signals N relativ klein ist, ist die Größe des differenzierten Signals P1 relativ gering. Auf diese Weise wird der
Wert des Kompensationssignals bestimmt durch die Drehgeschwindigkeit der Drosselklappe 13. Diese Anordnung ist vorteilhaft,
da sich das Überschwingungsverhalten der Klappe 2Of des Luftdurchsatzmessers
20 entsprechend der Geschwindigkeit ändert, mit der die Drosselklappe 13 geöffnet oder geschlossen wird.
Wenn die Drosselklappe 13 nach und nach oder schrittweise geöffnet
wird, sind die Überschwingungscharakteristika der Klappe
2Of vernachlässigbar. Bei schnellen Bewegungen jedoch ist die Überschwingung der Klappe 2Of erheblich.
Fig. 11 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Regelsystems für das Luft/Brennstoff-Verhältnis mit offener oder geschlossener Regelschleife. Fig. 11 stimmt
weitgehend mit Fig. 1 überein, ausgenommen, daß der Luftdurchsatz-Signalgenerator
22 und die Kompensationsschaltung 28 direkt mit der Regelschaltung 24 verbunden sind. Als Kompensationsschaltung
28 kann eine der zuvor im Zusammenhang mit Fig. 3, 5 und 9 beschriebenen Schaltungen verwendet werden.
Die Kompensationsschaltung 28 erzeugt das Ausgangssignal S^
entsprechend den Änderungen der Winkelstellung der Drosselklap-
s5 pe 13 auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform.
Fig. 12a veranschaulicht eine erste Ausführungsform 24a einer
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Regelschaltung gemäß Fig. 11. Die Regelschaltung 24a erzeugt ein Steuersignal S5 in der Form einer Impulsreihe. Die
Regelschaltung 24a umfaßt einen Impulsgenerator 200 und einen Signalgenerator 202 zur Impulsdauer-Modulation. Der Impulsgenerator
200 erzeugt eine Reihe von Impulsen S- entsprechend den Signalen S. und S3. Da das Signal S1 aufgrund
von Überschwingungen der Klappe 2Of fehlerbehaftet sein kann,
kann die Impulsdauer der Impulse S- ebenfalls fehlerbehaftet
sein. Die Impulse S7 gelangen an den Signalgenerator 202,
der eine Reihe von Impulsen erzeugt, deren Impulsdauer entsprechend dem Signal S- der Kompensationsschaltung 28 modifiziert
ist. Daher wird der Fehler der Signale S7 in gewünschter
Weise durch das Signal S4 korrigiert, so daß die Ausgangsimpulse
des Signalgenerators 202 als Steuersignal S^ verwendet
werden, durch das die Zufuhreinrichtung 26 für Brennstoff gesteuert wird, d.h. beispielsweise der Brennstoffdurchsatz
proportional zu der Impulsdauer eingestellt wird.
Fig. 12b veranschaulicht eine andere Ausführungsform 24b der Regelschaltung 24 der Fig. 11. Die Ausführungsform 24b umfaßt
einen Impulsgenerator 200, einen Modulations-Signalgenerator 202, einen Komparator 180, einen Proportional-Signalgenerator
182, einen Integrations-Signalgenerator 184 und eine Addierschaltung 186. Die Verbindung des Impulsgenerators 200
und des Modulations-Signalgenerators 202 ist die gleiche wie bei der Schaltung 24a gemäß Fig. 12a, ausgenommen daß die Impulsdauer
des Impulses S7 entsprechend dem Ausgangssignal Sg
der Addierschaltung 186 modifiziert wird.
Ein Eingang des Komparators 180 ist mit dem Gassensor 30 gemäß Fig. 11 verbunden, während der andere Eingang des Komparators
180 ein Vergleichssignal S aufnimmt, so daß der Komparator ein Ausgangssignal entsprechend der Änderung des Ausgangssignals
S3 des Gassensors durch Vergleichen des Wertes des Signals S3 mit dem Vergleichssignal S abgibt. Der Proportional-Signalgenerator
182 und der Integrations-Signalgenerator 184 sind beide mit dem Ausgang des Komparators 180 verbun-
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den und bilden einen sogenannten P-I-Regler. Die Ausgänge
des Proportional-Signalgenerators 182 und des Integration-Signalgenerators 184 sind mit der Addierschaltung 186 verbunden.
Dieses Rückkopplungssystern ist als solches bekannt,
wobei das Ausgangssignal der Addierschaltung zur Modifizierung des Luft/Brennstoff-Verhältnisses verwendet wird. Bei der
vorliegenden Erfindung wird jedoch das Kompensationssignal
S. (D, J oder Q) weiterhin an die Addierschaltung 186 abgegeben,
so daß ein Signal durch Addition der Ausgangssignale des Proportional-Signalgenerators 182 und des Integration-Signalgenerators
184 durch das Kompensationssignal S. modifiziert wird. Bei dieser Anordnung erzeugt die Addierschaltung
186 ein Ausgangssignal S„, das an den Signalgenerator 202 abgegeben
wird, so daß der Signalgenerator 202 ein Steuersignal S1- liefert, das nicht beeinflußt ist von den Überschwingungseigenschaften
der Klappe 2Of des Luftdurchsatzmessers 20.
Nunmehr soll auf Fig. 13a, 13b und 13c Bezug genommen werden,
die die Beziehung zwischen dem Signal S. und dem Signal Sg
wiedergeben. Fig. 13a veranschaulicht das Signal D der Schaltung 28b der Fig. 3, welches Signal S. in der Schaltung der
Fig. 12 verwendet wird, und ein Signal Sg-1, das durch die
Addierschaltung 186 als Signal Sg abgegeben wird. Der
Wert des Signals D unterschreitet den Normalwert zum Zeitpunkt t„, der der öffnung der Drosselklappe 13 entspricht, wie bereits
erwähnt wurde, so daß das Ausgangssignal Sg-1 der
Addierschaltung 186 zum Zeitpunkt t2 entsprechend dem Signal
D abfällt. Dies bedeutet, daß der Signalgenerator 202 Ausgangsimpulse erzeugt, deren Impulsdauer geringer ist, als es
ohne ein Kompensationssignal S4 der Fall wäre. Daher werden
die Fehler des Signals S7 aufgrund der überschwingung der Klappe
2Of in gewünschter Weise kompensiert. Auf die gleiche Weise werden die Fehler zu einem Zeitpunkt t^ kompensiert, zu dem
ib die Impulsdauer des Impulses S5 beim Schließen der Drosselklappe
13 langer wird.
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Fig. 13b und 13c veranschaulichen die Beziehung zwischen dem
Signal S4 (J und Q) und dem Signal Sg (Sg-2 und SQ-3), wenn
die Schaltung gemäß Fig. 5 oder 9 als Kompensationsschaltung verwendet wird.
5
5
Nunmehr soll auf Fig. 14 Bezug genommen werden, die die dritte
Ausführungsform des Regelsystems mit offener oder geschlossener Regelschleife gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Das System der Fig. 14 stimmt weitgehend mit Fig. 1 überein,
ausgenommen, daß eine Kompensationsschaltung 29.für das Luftdurchsatzsignal
zwischen dem Ausgang des Signalgenerators 22 und einem der Eingänge der Regelschaltung 24 anstelle der
Kompensationsschaltung 28 vorgesehen ist, die mit der Drosselklappe 13 gemäß Fig. 1 und 11 verbunden ist. Die Kompensationsschaltung
29 dient zur Modifizierung des Ausgangssignals S^
des Signalgenerators 22 und erzeugt daher ein modifiziertes Luftdurchsatzsignal Sg, so daß die Regelschaltung 24 ein
Steuersignal S5 abgibt, das keine Fehler aufgrund von Überschwingungen
der Klappe 2Of des Luftdurchsatzmessers 20 enthält.
Fig. 15 zeigt eine Schaltung des Signalgenerators 22 und der Kompensationsschaltung 29 der Fig. 14. Drei Widerstände 114,
118 und 122 sind in Reihe geschaltet und liegen zwischen einer positiven Spannungsquelle +Vcc und Masse. Der Widerstand
118 und ein beweglicher Kontakt 120, der auf dem Widerstand 118 gleitet, bilden ein Potentiometer 116. Der bewegliche
Kontakt 120 des Potentiometers 116 wird geschwenkt entsprechend den Drehbewegungen der Klappe 2Of des Luftdurchsatzmessers
20. Die Kompensationsschaltung 29 umfaßt einen Widerstand 124 zwischen dem Kontakt 20 und der Ausgangsklemme
128 der Schaltung 29 und einen Kondensator 126 zwischen der Ausgangsklemme 128 und Masse. Der Widerstand
124 und der Kondensator 126 bilden eine Glättungsschaltung. Der Widerstandswert des Xiiderstands 124 und die Kapazität des
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Kondensators 126 werden so gewählt, daß die Glättungsächaltung
die überschwingungsspannungen des Signals S1 in gewünschter
Weise reduziert.
Fig. 16 veranschaulicht zwei Wellenformen des Signals S- und
Sg, die durch die Schaltungen 22 und 29 der Fig. 15 geliefert
werden. Aufgrund der Überschwingungen der Klappe 2Of des Luftdurchsatzmessers 20 weist das Signal S1, das für den Luftdurchsatz
repräsentativ ist, eine ÜberSchwingungsspannung auf. Die
Überschwingungsspannung des Signals S1 wird in gewünschter
Weise durch die Glättungsschaltung abgebaut, so daß ein Ausgangssignal
Sg an der Ausgangsklemme 128 entsteht, das keine überschwingungsspannung einschließt.
Die Ausgangsspannung Sg gelangt wiederum an die Regelschaltung
24 gemäß Fig. 14, die ihrerseits das Steuersignal S5
erzeugt, dessen Wert nicht durch die Überschwingung der Klappe 2Of beeinflußt ist. Obwohl Fig. 16 Signale S1 und S9 zeigt,
die der Beschleunigung der Brennkraftmaschine 10 entsprechen, kann auch ein entsprechendes geglättetes Signal Sg bei Verzögerung der Maschine erzeugt werden. Auf diese Weise wird
das Luft/Brennstoff-Verhältnis des Gemisches in gewünschter Weise ebenso wie bei den vorangegangenen Ausführungsformen geregelt.
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Claims (1)
- ΙΈΙ-Ϊ MEEIi - MÜLLEK - S I EINMEISTER!>ÜÜ0O München 22 D-4000 BielefeldTriUstraße 4 Siekerwall 7PG23-77191
£:t/geNissan Motor Company, Ltd. No. 2, Takara-mächi, Kanagawa-ku, Yokohama City JapanRegelvorrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis von Brennkraftmaschinen mit Luftdurchsat zmes sungPRIORITÄT: 15. April 1977, Japan, 52-42500PATENTANSPRÜCHE\\j. Regelvorrichtung für das Luft/Brennstoff-Verhältnis von Brennkraftmaschinen mit einem Luftdurchsatzmesser, der eine Klappe im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine aufweist, einem Luftdurchsatz-Signalgenerator zur Erzeugung eines ersten Signals entsprechend dem anhand der8098U/0746 ORIGINAL ΜΒΡΈΰΤΈΏK-R I .. IR MÜLLER · STEINMEISTER NissanBewegung der Klappe gemessenen Luftdurchsatz^ einer Regelschaltung zur Erzeugung eines zweiten Signals entsprechend dem ersten Signal und anderen Maschinenparametern, und einer Zuführeinrichtung für Brennstoff im Ansaugrohr der Maschine, ί (lit; den Brennstoffdurchsatz entsprechend dem zweiten Signal aliijuert, gekennzeichnet durch eine elektronische Schaltung (28,29,32) zur elektronischen Kompensation von Überschwingimgen der Klappe (2Of) bei Änderungen des Luftdurchsatzes.
KJ2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Kompensationsschaltung (28,29) umfaßt, die ein drittes Signal erzeugt, mit dessen Hirlfe das erste und zweite Signal modifiziert wer-den. ,3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Addierschaltung(32) in Verbindung mit dem Ausgang des Signalgenerators (22) und der Kompensationsschaltung (28) zur Erzeugung eines vierten Signals durch Addition des ersten und dritten Signals umfaßt, welches vierte Signal an die Regelschaltung (24) gelangt.4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung (28) einen Drosselklappen-Sensor (44,68,68 ' ,76,76',78,78',102) zur Erzeugung eines fünften Signals entsprechend den Änderungen der Winkelposition der Drosselklappe (13)der Brennkraftmaschine(10) und eine elektronische Schaltung (28a,28b,28c) in Verbindung mit dem Sensor zur Erzeugung des dritten Signals entsprechend dem fünften Signal umfaßt.5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappen-Sensor ein EIN-AUS-Schalter (44) ist, der bei zunehmender Winkelposition der Drosselklappe aus der Ausgangsstellung einschaltet und bei Verringerung809844/0748ll-Ιί I !I I R · MÜLLER · STEINMEISTER Nissan- 3 der Winkelposition gegenüber der Ausgangsstellung öffnet.6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Difi lj tinzlerungsschaltung (52,54) zur Erzeugung eines diffeic.iii', iüiLuri Signals entsprechend dem über den Schalter (44) .■.iiiji:l;iiln:U;n Signal umfaßt.7. VuJ,richtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η In zeichnet, daß die elektronische Schaltung weiterhin ι-, inen Gleichrichter (56) zur selektiven Unterdrückung ein,;b positiven oder negativen differenzierten Signals um-1-aßL.'. h. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e kennzeichnet, daß die elektronische Schaltung uine invertierende Schaltung (6 0) in Verbindung mit der dif i;fcii;enziei:ungsschaltung (52,54) umfaßt.in 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch cjekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Klemme zur Anlegung einer vorgegebenen Spannung an dem Ausgang der Differenzierungsschaltung (52,54) zur Abschaltung der elektronischen Schaltung umfaßt.10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappen-Sensor einen Impulsgenerator (68 ,68' ,76 ,76 ' ,78 ,78') zur Erzeugung einer ersten Impulsreihe entsprechend einer ersten Bewegungsrichtung der Drosselklappe und einer zweiten Impulsreihe entsprechend einer zweiten Bewegungsrichtung der Dros selklappe umfaßt, wobei die Anzahl der Impulse pro Zeiteinhoi t die Änderungsgeschwindigkeit der Winkelstellung der luosseklappe wiedergibt.I I. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator erste und zweite■■ SAD ORIGINAL R η 3 q 4 /I / (1 7 /» θIt-N t.ll IiR . MÜLLER . STEINMEISTER NissanImpulsgeneratoren (86,76,78;68',76 ' ,78 ') in Verbindung mit der Drosselklappe (13) und erste und zweite Schalter (172) in Verbindung mit den Impulsgeneratoren umfaßt, welcher erste Schalter einschaltet und welcher zweite Schalter aus-'> .schaltet bei einer ersten Bewegungsrichtung der Drosselklappe (13) und umgekehrt.12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator einen Impulsgenera-Iu tor (68,76,78) in Verbindung mit der Drosselklappe (13) und erste und zweite Schalter (172) in Verbindung mit den Impulsgeneratoren umfaßt, welcher erste Schalter einschaltet und welcher zweite Schalter ausschaltet bei einer ersten Bewegungsrichtung der Drosselklappe und umgekehrt.Ii) ·13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator eine Anzahl von Gleitern (72) auf einem halbkreisförmigen isolierenden Träger (74) umfaßt, welche Leiter (72) mit einer vorgegebenen Spannung versorgt sind, sowie ein bewegliches Kontaktglied (70), das über die Leiter entsprechend der Bewegung der Drosselklappe (13) gleitet.14. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Impulsgenerator erste und zweiteDifferenzierungsschaltungen (76,76') zur Erzeugung erster und zweiter differenzierter Signale entsprechend den ersten und zweiten Impulsreihen sowie erste und zweite monostabile Multivibratoren (78,78') in Verbindung mit den Differenzie-3(i rungs Schaltungen zur Erzeugung dritter und vierter Impulsreihen entsprechend den ersten und zweiten differenzierten Signalen umfaßt.15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eines erste Integrationsschaltung (84,86) in Verbindung mit dem ersten monostabilen Multivibrator (78) , einen ersten EIN-809844/0748TER t i! i_R · MÜLLER ■ STEINMEISTER NissanAUS-Schalter (88), der die Integrationsschaltung überbrückt, einen dritten monostabilen Multivibrator (90) in Verbindung ' mit dem ersten monostabilen Multivibrator (78) mit grösserer Impulsdauer als der erste monostabile Multivibrator umfaßt, welcher erste EIN-AUS-Schalter (88) entsprechend einem Impuls des dritten monostabilen Multivibrators (90) öffnet, sowie durch eine zweite Integrationsschaltung (84',86') in Verbindung mit dem zweiten monostabilen Multivibrator (781)/ einen zweiten EIN-AUS-Schalter (881), der die zweite Integrationsschaltung überbrückt, einen vierten monostabilen Multivibrator (90') in Verbindung mit dem zweiten monostabilen Multivibrator (78') mit größerer Impulsdauer als dieser, welcher EIN-AUS-Schalter (88') öffnet, wenn ein Impuls durch den vierten monostabilen Multivibrator (90') er-1.J zeugt wird, eine invertierende Schaltung (94,96) in Verbindung mit der zweiten Integrationsschaltung (84',86') und eine Addierschaltung in Verbindung mit dem Ausgang der ersten Integrationsschaltung (84,86) und dem Ausgang der invertierenden Schaltung (94,96).16. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselklappen-Sensor ein Potentiometer (102) umfaßt, dessen beweglicher Kontakt (104) entsprechend den Änderungen der Winkelstellung der Drosselklap-25. pe (13) verschiebbar ist.17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine Differenzierungsschaltung (110) in Verbindung mit dem Potentiometer (102) umfaßt.18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung eine invertierende Schaltung (111) in Verbindung mit der Differenzie-";■- rungsschaitung (110) umfaßt.19. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -809844/0748ItK ι Ii ι H · 1,1ULLER · STEINMEISTER Nissan— 6 —zeichnet, daß die Regelschaltung weiterhin eine Modifizierungseinrichtung (202) in Verbindung mit der Kompensationsschaltung (28) umfaßt, die ein sechstes Signal erzeugt, das entsprechend dem ersten Signal und anderen !. Parameter-Signalen durch ein drittes Signal modifiziert.2ü. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifizierungseinrichtung einen Signalgenerator (202) zur Impulsdauermodulation umfaßt, dessen Ausgangsimpulsdauer entsprechend dem dritten Signal geregelt wird.21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Modifizierungseinrichtung eine Addierschaltung (186) in Verbindung mit dem Ausgang einer Rückkopplungssteuerschaltung (180,182,184) umfaßt, welche ein Rückkopplungssignal entsprechend einem für die Konzentration eines Bestandteiles in den Auspuffgasen repräsentativen Signal und dem Kompensationssignal erzeugt, sowie ein Impulsdauer-Modulationsgenerator (202) in Verbindung mit der Addierschaltung, dessen Ausgangssignal entsprechend dem Ausgang der Addierschaltung regelbar ist.22. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -zeichnet, daß die Kompensationsschaltung (29) zwischen dem Ausgang des Luftdurchsatz-Signalgenerators (22) und dem Eingang der Regelschaltung (24) zur Modifizierung des ersten Signals angeordnet ist.23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsschaltung eine Glättungsschaltung (124,126) umfaßt.24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Glättungsschaltung einen Widerstand (124) und einen Kondensator (126) umfaßt.809844/074STbR Ml I:R · MÜLLER ■ STEINMEISTER Nissan25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Widerstands (124) und die Kapazität des Kondensators (126) derart gewcili.lt sind, daß die Glättungsschaltung ein Ausgangs signal i:i'zti\icjt, dessen Viert den tatsächlichen Luftdurchsatz wieder-Vfi Ijt .8 0 9 8 U / 0 7 4 8
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