DE2839669A1

DE2839669A1 - Leerlaufdrehzahlsteuerung

Info

Publication number: DE2839669A1
Application number: DE19782839669
Authority: DE
Inventors: Joseph C Cromas; Thomas P Green
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1977-09-16
Filing date: 1978-09-12
Publication date: 1979-03-22
Also published as: CA1103784A; ES473405A1; GB2004670B; IT1099081B; US4203395A; IT7827713A0; GB2004670A; JPS5453716A; FR2403459A1

Description

The Bendix Corporation

Executive Offices

Bendix Center 7. September 1978

Southfield, Mich., USA Anwaltsakte M-4740

Leerlaufdrehzahlsteuerung

Elektronische Kraftstoffeinspritzanlagen für Kraftfahrzeugmotore geben normalerweise Auslöseimpulse zum Betrieb von magnetspulenbetätigten Kraftstoffeinspritzdüsen ab. Die Breite dieser Impulse ist in Abhängigkeit von vielen Betriebsbedingungen des Motors veränderlich, einschließlich der Drehzahl, des Unterdrucks im Ansaugkrümmer, des Drosselklappenöffnungswinkels usw. Leerlaufdrehzahlen von Motoren werden häufig mit einer einfachen Einstellschraube eingestellt, die eine temperaturabhängige Vorrichtung umfassen kann, um bei kaltem Motor etwas höhere Leerlaufdrehzahlen zuzulassen. Diese einfachen Einstellvorrichtungen können nicht immer eine Anzahl von veränderlichen Betriebsgrößen des Motors einschließlich einer Verminderung der Reibung im Motor kompensieren, wenn dieser eingefahren wird. Normalerweise werden Drehzahlnachstellungen in der Fabrik vorgenommen, mindestens eine andere Einstellung wird vom Händler zur Verkaufszeit gemacht, und schließlich eine weitere nach einer Laufstrecke des Motors von etwa 150 Meilen (241 km). Bei diesem und verschiedenen anderen Belastungsfaktoren,, wie sie z.B. durch eine Klimaanlage verursacht werden,, die angestellt oder

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auch abgeschaltet bleiben kann, mit großen Veränderungen der Betriebstemperatur sowie anderen Veränderlichen ist es offensichtlich, daß eine Art von Drehzahlregelung der Leerlaufdrehzahl zweckmäßig ist. Diese Anlage muß in einem großen Bereich von Betriebsbedingungen für den Motor die Stabilität der Regelung aufrechterhalten können.

Ein normales Mittel zur Erhöhung der Stabilität besteht in der Herabsetzung des Verstärkungsgrades der Anlage. Die Anmelderin fand jedoch, daß ein sehr geringer Verstärkungsgrad eine erhebliche Änderung des Sollwertes der Leerlaufdrehzahl bei veränderten Betriebsbedingungen für den Motor zuläßt. Somit ist ein stabiler Bezugswert für die Leerlaufdrehzahl höchst wünschenswert, um Sollwertänderungen zu vermeiden. Eine gute Stabilität muß trotz Änderungen der Kühlmitteltemperatur, der Belastung durch die Klimaanlage, schneller Schwankungen zwischen Leerlaufströmungszuständen, Teilöffnungszuständen der Drosselklappe usw. gewährleistet sein.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Leerlaufdrehzahlsteuerung.
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer logischen Steuerung der

Anlage der Fig. 1 .
Fig. 3 einen elektrischen Stromlaufplan eines Teils der

in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anlage.

Fig. 4 einen elektrischen Stromlaufplan des restlichen

Teils der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Anlage.

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Fig. 5 einen Stromlaufplan der Temperaturkompensations

schaltung, die einen Teil der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Einrichtung bildet.

Fig. 6 eine logische Schemazeichnung für eine Abänderung

der in den Fig. 1 mit 5 gezeigten Anlage.

Fig. 7 einen Stromlaufplan einer Wiederanlaßschaltung

für den warmen Motor, der in die Anlage der Fig. 1 mit 5 mit einbezogen werden kann.

Aus dem Blockschaltbild der Fig. 1 der Anlage geht hervor, daß die Drehzahl des Motors durch eine Regelung des Luftstroms für den Motor gesteuert wird, die hauptsächlich durch die fahrerbetätigte Drosselklappe 12 erfolgt, und zweitens über ein Luftventil 14, welches die Luftmenge steuert, die die Hauptdrossel umgeht, und in den Ansaugkrümmer eintritt. Diese Funktion wird durch das Addierwerk 16 dargestellt. Wenn die Drosselklappe 12 geschlossen ist, kann noch immer eine erhebliche Menge von Luft über das Luftventil 14 zugeführt werden, um eine Leerlaufdrehzahl des Motors aufrechtzuerhalten. Ein vom Motor 10 angetriebener Zündverteiler gibt eine Reihe von Impulsen ab, deren Frequenz der Drehzahl direkt proportional ist, und die über eine Leitung 18 an einen Drehzahlmeßfühler 20 gelangen. Dieser setzt den Zündimpulszug in eine Gleichspannung von einer Größenordnung um, die im allgemeinen der Frequenz der auf der Leitung 18 anliegenden Eingangsimpulse proportional ist, jedoch von einem in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur des Motors wirkenden Eingangssignal moduliert ist. Der Zweck dieser Anordnung ist natürlich der, daß sie den Sollwert der Leerlaufdrehzahl des Motors während der Anwärmzeit des Motors wirksam erhöht. Wenn der Motor eine gute Betriebstemperatur erreicht hat, wird

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diese Schaltung nicht mehr gebraucht. Diese die Motorendrehzahl darstellende Gleichspannung wird in einem logischen Steuerkreis 22 mit einer Bezugsspannung für den Sollwert der Leerlaufdrehzahl verglichen. Das sich aus diesem Vergleich ergebende Drehzahlfehlersignal sagt aus, ob die Motorendrehzahl über oder unter dem Sollwert liegt und gibt auch die Größe des Fehlers an. Diese Daten dienen zur Erzeugung zweier Ausgangssignale. Ein Fehlerausgangssignal E. , das die unter dem Sollwert liegende Drehzahl darstellt, steuert ein magnetspulenbetätigtes Schwarz/Weiß-Versorgungsventil 24, das seinerseits die Kraftstoffversorgung eines federvorgespannten einfachwirkenden Stellgliedes 26 für das Luftventil steuert, wobei die Feder einem von einer Quelle eines geregelten Kraftstoffdruckes abgeleiteten Strömungsmitteldruck entgegenwirkt. Das Stellglied 26 dient zur Steuerung des Luftventils 14, wodurch die Menge der Umgehungs- oder Teillastluft für den Motor TO bestimmt wird. Das andere in Abhängigkeit von Drehzahlen über dem Sollwert wirkende Ausgangssignal E_ . gelangt an ein magnetspulenbetätigtes Schwarz/ Weiß-Rückschlagventil 28, welches die Kraftstoffmenge im Stellglied 26 steuert, die zum Tank über die Kraftstoffrückleitung 30 gelangen kann. Das mit E . bezeichnete Ausgangssignal ist Null, wenn die Drehzahl unter dem Sollwert "liegt, und stellt sich als ein Impulszug mit fester Frequenz dar, wenn die Drehzahl über dem Sollwert liegt. Das mit E. bezeichnete Ausgangssignal ist Null, wenn die Drehzahl über dem Sollwert liegt und stellt sich als Impulszug dar, wenn sie unter dem Sollwert liegt. In jedem Falle wird die Impulslänge durch die Größe des Drehzahlfehlersignals gesteuert. Die magnetspulenbetätigten Schwarz/Weiß- oder Zweistellungsventile bleiben für die Dauer des Impulses offen.

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Es sei bemerkt, daß an der logischen Steuerschaltung 22 auch Eingangssignale einer geschlossenen Drosselklappe anliegen, welche die Aufgabe hat, die Zweistellungs-Magnetventile in ihrer Stellung zu halten, wenn die Drosselklappe geöffnet ist. Ferner liegt an der logischen Steuerschaltung 22 ein Eingangssignal vom Anlaßsolenoid an, damit sich das Luftventil beim Anlassen des Motors durch Beaufschlagung des magnetspulenbetätigten Zweistellungsventils 24 schneller als normal öffnen kann. Ohne diese Möglichkeit würde die normale Steuerlogik den erforderlichen Luftstrom nicht schnell genug während eines Kaltstarts des Motors liefern, um ein Überfluten ("Ersaufen") des Motors vor dem Start zu verhindern.

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Steuerlogik der vorstehend beschriebenen Anlage. Danach gelangt das Verteilerausgangssignal, das aus einer Reihe von Impulsen besteht, deren Frequenz sich in Abhängigkeit von der Motordrehzahl ändert, an eine Impulsformerschaltung 32, welche diese Impulse in eine Reihe von gleichmäßigen Triggerimpulsen umformt, die an einem Abtast-Halte-Drehzahlmeßfühler 34 anliegen. Auch dieser Drehzahlmeßfühler erhält ein Eingangssignal von der Kühlmitteltemperatur des Motors, um das Ausgangssignal, das eine der Drehzahl proportionale Gleichspannung ist, in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur zu verändern. Dieses Ausgangssignal gelangt jeweils an zwei Summierverstärker 36 und 38, von denen der Verstärker 36 den Rückstrom und der andere Summierverstärker 38 den Versorgungsstrom steuert. Beide Verstärker erhalten ein Leerlaufdrehzahl-Soliwertsignal von einer geregelten Spannungsquelle 40. Der Summierverstärker 36 gibt ein Ausgangssignal an einen Impulsbreitenmodulator 42 ab, dessen Spannung sich in Abhängigkeit von der Größe des über den Leerlaufdrehzahl-Sollwert

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liegenden Fehlersignals ändert.

Liegt die Motordrehzahl unter dem Leerlaufsollwert, dann gibt der Summierverstärker 38 eine Ausgangsgleichspannung ab, deren Größe sich in Abhängigkeit vom Drehzahlfehler ändert, und dieses Ausgangssignal gelangt an einen Impulsbreitenmodulator 44. Bei einer gegebenen Motordrehzahl kann nur einer der beiden Summierverstärker 36 oder 38 eine Ausgangsspannung haben, wenn jedoch die Motoristdrehzahl der Motorsolldrehzahl entspricht, wie es vom Leerlaufdrehzahlsollwert 40 gefordert wird, liegt an keinem der beiden Summierverstärker eine Ausgangsspannung an. Ein 25-Hz-Oszillator 46 ist mit jedem der beiden Impulsbreitenmodulatoren 42 und 44 verbunden. Der Oszillator dient zur Umsetzung eines Drehzahlfehlersignals von einem der beiden Summierverstärker 36 oder 38 in eine Impulskette, deren Breite proportional der Größe des Oehzahlfehlers ist. Beide Impulsbreitenmodulatoren erzeugen eine Reihe von schmalen Impulsen, die entsprechend ihren beiden Steuerschaltungen 48 oder 50 eingespeist werden. In dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel erzeugt der Impulsbreitenmodulator 42 Ausgangsimpulse von genügender Breite für die Steuerschaltung 48, und der Impulsbreitenmodulator 44 liefert sehr schmale Impulse an die Steuerschaltung 50. Diese Eingangsimpulse für die Steuer- oder Treiberstufe 50 sind zu kurz, um eine Betätigung des solenoidgesteuerten Zweistellungsversorgungsventils 24 auszulösen. Die an die Treiberstufe 48 gelangenden Impulse von genügender Breite bewirken, daß diese Treiberstufe das solenoidbetätigte Zweistellungsrückschlagventil 28 beaufschlagt, um Kraftstoff zum Tank zurückzuleiten und dadurch den Luftstrom zu verringern.

Das Eingangssignal für das Startsolenoid und das Eingangssignal

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für den geschlossenen Drosselschalter liegen an beiden Impulsbreitenmodulatoren 42 und 44 an. Das Signal des Anlaßsolenoids bewirkt, daß der Modulator 44 ein hochpegeliges Signal während des Anlassens an die Treiber- oder Steuerstufe 50 abgibt, welches das magnetspulenbetätigte Zwexstellungsversorgungsventil offen hält, wodurch sich das Luftventil schneller öffnen kann als normalerweise durch die logische Steuerschaltung für die Leerlaufdrehzahl. Ebenso schließt der Schalter für die geschlossene Drosselklappe die Ventile 24 und 28, so daß das Luftventil 14 nicht reagiert und sich nicht bewegt, wenn der Fahrer die Drosselklappe 12 öffnet.

Das Ausgangssignal des Motorzündverteilers liegt in Fig. 3 an einer Klemme 60 in der Form von einer Reihe von Zündimpulsen an. Diese Zündimpulse gelangen an einen als Schalter arbeitenden Transistor 62, der seinerseits ein Eingangssignal an einen Rechenverstärker 64 abgibt, dessen Aufgabe darin besteht, die Reihe von Zündimpulsen in eine Kette von regulären Impulsen mit Abstiegsflanke umzusetzen, die am Knotenpunkt 66 anliegen (siehe Fig. 3). Die am Knotenpunkt 66 anliegende Impulse mit Abstiegsflanke gelangen u.a. auch an eine Triggerschaltung mit einem Kondensator 68, der diese Impulse in eine Reihe von Impulsen mit Anstiegs- und Abstiegsflanken umsetzt, wobei die Anstiegsflanken zur Ansteuerung eines Transistors 70 dienen, der seinerseits einen Transistor 72 beaufschlagt, wodurch die positive Spannungsquelle in seinem Emitterkreis direkt an einen Kondensator 74 gelegt wird. Zur Vereinfachung des Schaltungsbildet sind die Anschlüsse an eine entsprechende Gleichspannungsversorgungsquelle insgesamt mit AA+ dargestellt.

Auch die am Knotenpunkt 66 anliegenden Impulse mit Abstiegsflanke

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gelangen an einen Transistor 76, der sie umpolt (siehe Impulszeichen neben der Leitung 78) und dann den Eingang eines Transistors 80 einspeist. Der Kollektorkreis des Transistors 80 ist mit einem Taktgeber verbunden, der aus einem an eine positive Gleichspannungsquelle geführten Widerstand 82 sowie einem an Masse gelegten Kondensator 84 besteht. Die Impulse mit Anstiegsflanke auf der Leitung 78 dienen zur Ansteuerung des Transistors 80, dessen Kollektor mit dem Rechenverstärker 86 verbunden ist. Wegen der Charakteristik der Taktgeberschaltung mit dem Widerstand 82 und dem Kondensator 84 baut sich die am nicht-invertierenden Eingang des Rechenverstärkers 86 anliegende Spannung verhältnismäßig langsam auf. Die invertierende Eingangsklemme 90 des Rechenverstärkers 86 ist an den Ausgang einer in Fig. 5 gezeigten Temperaturkompensationsschaltung über eine Leitung 88 angeschlossen. Die Arbeitsweise der Schaltung der Fig. 5 wird nachstehend näher beschrieben; es sei jedoch bemerkt, daß die an der Klemme 90 anliegende Eingangsspannung sich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur des zugeordneten Motors verändert. Der Rechenverstärker 86 dient als Vergleichsschaltung für die beiden Eingangssignale. Wenn der verzögerte Impuls des Taktgebers 82,84 stärker ist als die an der Klemme 90 anliegende Spannung der Temperaturkompensationsschaltung, dann gibt der Verstärker 86 ein Ausgangssignal an einen Transistor 92 ab, welches diesen ansteuert. Ist der Transistor 92 beaufschlagt, so kann die Spannung am Kondensator 74 über einen Widerstand 94 mit einer von diesem Widerstand bestimmten Geschwindigkeit an Masse abfallen. Somit wird der Ladeimpuls am Kondensator 74 völlig synchron mit jedem Zündimpuls ausgelöst. Diese Ladung bleibt für eine durch den Taktgeber 82,84 gesteuerte Zeitspanne auf einem maximalen Wert, wobei die Ladung zusammen mit dem Signal für die Kühlmitteltemperatur

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auf der Leitung 88 die Schaltzeit des Transistors 92 steuert, welche den Spannungsabbau am Kondensator 74 über den Widerstand 94 an Masse einleitet. Die Aufgabe des kühlmitteltemperaturabhängigen Kreises besteht darin, die Entladung des Kondensators 84 um so mehr zu verzögern je höher die abgetastete Kühlmitteltemperatur ist. Somit stellt die Wellenform der am Kondensator 74 anliegenden Istspannung das für Änderungen der kühlmitteltemperaturkompensierte Drehzahlfehlersignal dar.

Der invertierte Ausgangsimpuls des Transistors 76 gelangt außerdem noch über eine Diode 96 an den Emitter einer Doppelbasisdiode 98. Die Diode 96 schaltet die Doppelbasisdiode 98 auf der Abstiegsflanke des Ausgangsimpulses des Transistors 76 an und bewirkt, daß die Doppelbasisdiode die Augenblicksspannung am Kondensator 74 an einen Kondensator 102 sowie an die nicht-invertierende Eingangsklemme 103 eines RechenVerstärkers 104 überträgt, der als Folgestufe geschaltet ist. Dieses Signal wird abgetastet und als eine Reihe von Gleichspannungspegeln für die Augenblicksspannung am Kondensator 74 gehalten, da es sich bei jedem Zündimpuls verändert. Diese verstärkte und hochtransformierte Spannung des Verstärkers 104 gelangt über einen Reihenwiderstand 106 (Fig. 4),der Teil eines Spannungsteilers bildet, an die nicht-invertierende Eingangsklemme eines Rechenverstärkers 108, und auch über einen Reihenwiderstand 110 an die invertierende Eingangsklemme eines Rechenverstärkers 112. Die Inversionsklemme des Verstärkers 108 und die nicht-invertierende Klemme des Verstärkers 112 erhalten eine Spannung von einer Schaltungsanordnung, die aus einer Gleichspannungsquelle gebildet wird, die über einen Widerstand 114 eingespeist und auf einen Konstantwert, z.B. 5,2 V mit Hilfe einer Zenerdiode 116 ge-

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regelt ist. Diese Zenersollspannung ist so gewählt, daß sie auf einem Punkt der Spannungsabfallkurve des Kondensators 74 liegt. Diese geregelte Spannung wird dem Signal am Kondensator 74 in beiden Rechenverstärkern 108 und 112 überlagert. Der Verstärker 108 ist Teil der Solenoidrücklaufschaltung, und die Sollspannung wird von der Ausgangsgleichspannung des Verstärkers 104 abgezogen. Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 104 unter dem oder auf dem gleichen Pegel der Sollspannung liegt, erzeugt der Verstärker 108 kein Ausgangssignal. Ebenso ist der Rechenverstärker 112 Teil der SoIenoidversorgungsschaltung, und das Gleichspannungssignal des Verstärkers 104 wird vom Sollspannungswert abgezogen. In diesem Falle erzeugt der Verstärker 112 ein Ausgangssignal·, wenn die Sollspannung höher ist als das Drehzahl-Gleichspannungssignal des Verstärkers 104,

Die Ausgangssignale der Verstärker 108 und 112 werden den nichtinvertierenden Eingangsklemmen von zusätzlichen Rechenverstärkern 118 und 120 eingespeist. Die invertierende Eingangsklemme des Verstärkers 118 ist über einen Kondensator 138 und die invertierende Eingangsklemme des Verstärkers 120 über einen Kondensator 140 an Masse gelegt. Der Kollektor-Emitter-Kreis eines NPN-Transistors 134 ist zum Kondensator 138 parallelgeschaltet. Ebenso ist der Kollektor-Emitter-Kreis eines PNP-Transistors 136 parallel zum Kondensator 140 geschaltet. Ein Rechteckwellenoszillator 122 von 25 Hz besitzt einen Rechenverstärker 124, der eine Reihe von Rechteckimpulsen erzeugt, welche über die Kondensatoren 126 und 128 an der Basis der Transistoren 130 und 132 anliegen. Diese sind so geschaltet, daß sie kurze Ausgangsimpulse (0,5 ms) bei entgegengesetzten Halbperioden des Oszillators 122 erzeugen. Der Impulszug des Transistors 130 gelangt an die Basis des Transistors 134, und der vom

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Transistor 132 an die Basis des Transistors 136. Die Rechenverstärker 118 oder 120 erzeugen ein hochpegeliges Ausgangssignal/ wenn das Ausgangssignal ihrer entsprechenden Summierverstärker 108 oder 112 stärker ist als die Spannung an den entsprechenden Ladekondensatoren 138 oder 140. Die Zeitspanne zwischen den Ausgangsimpulsen wird vom 25-Hz-Oszillator 122 gesteuert. Die Ladekondensatoren 138 und 140 werden durch Impulse des Oszillators 122 entladen, wobei die Anstiegsflanken der Rechteckimpulse des Oszillators zur Entladung des Kondensators 138 dienen, da der Transistor 134 durch die Anstiegsflanke des Impulses vom Transistor 130 angesteuert wird. Auch der Kondensator 140 wird entladen, wenn der Transistor 136 durch die Abstiegsflanke des Impulses vom Transistor 132 angesteuert wird.

Wenn einer der beiden Rechenverstärker 108 oder 112 einen Ausgangsimpuls von erheblicher Breite abgibt, so löst dies Ausgangsimpulse von erheblicher Breite mit der Frequenz von 25 Hz der entsprechenden Verstärker 118 oder 120 aus, um eines der Magnetventile 24 oder 28 anzusteuern. Jetzt erzeugt das Gegenstück der Verstärker 118 oder 120 jeweils nur einen kurzen Impuls von ungenügender Länge zur Beaufschlagung des entgegengesetzten Magnetventils. Wenn der Motor mit der richtigen Leerlaufdrehzahl läuft, wenn jedoch die Motorendrehzahl nicht richtig ist, liegen am Rücklauf- oder am Versorgungsmagnetventil Impulse an, deren Länge mit größerwerdendem Drehzahlfehler wächst. Impulse am Rücklaufkanal gelangen vom Verstärker 118 an die Basis eines NPN-Transistors 142, dessen Emitter an der Klemme 144 mit Batteriespannung bespeist wird, und dessen Kollektor an eine Ausgangsklemme 146 angeschlossen ist. Versorgungsimpulse des Verstärkers 120 gelangen an die Basis eines NPN-Transistors 148,

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dessen Kollektor an der Klemme 150 von Batteriespannung bespeist wird, und dessen Emitter an eine Ausgangsklemme 152 angeschlossen ist, wodurch die Versorgungsimpulse verstärkt werden.

Die Regeleinrichtung umfaßt auch eine Schaltung, die während des Anlassens arbeitet, um das Versorgungsmagnetventil so zu beaufschlagen, daß es eine maximale Luftmenge in den Motor einläßt. Die Klemmen 154 und 156 liegen im Rücklauf- und Versorgungskreis, wobei während des Anlassens des Motors die volle Batteriespannung an ihnen anliegt und sie während des Normalbetriebes auf Massepotential gelegt sind. Wenn die Batteriespannung an der Klemme 156 anliegt, wirkt sie über eine Diode 158, um an der Klemme 152 eine Haltespannung für das Versorgungsmagnetventil aufbringen zu können. Gleichzeitig dient diese an der Klemme 157 anliegende Spannung zur Anschaltung eines Transistors 160, wodurch alle Ausgangssignale des Verstärkers 118 an Masse geführt werden.

Eine Schaltung für die geschlossene Drosselklappe ist in den Ausgangskreisen der Verstärker 118 und 120 vorgesehen, welche die Zweistellungsmagnetventile in ihrer Stellung hält, wenn der Motor über den Fahrer den Leerlaufbetrieb verläßt. Würde die Leerlaufdrehzahlsteuerung voll beibehalten, so würde sie auf normale Betriebsdrehzahlen durch Schließen des Leerlaufluftstrom auf ein Minimum ansprechen. Wenn der Fahrer den Gashebel schnell freigibt, damit der

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Motor den Leerlauf zurückfallen kann, würde der Motor abgewürgt werden. Diese Funktion wurde besonders in Fällen erforderlich, in welchen der Motor einer veränderlichen Belastung wie durch eine Klimaanlage ausgesetzt ist. Während des Leerlaufs oder des Betriebs mit geschlossener Drosselklappe speist ein nicht gezeigter Schalter

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für die geschlossene Drosselklappe eine Gleichspannung (9,5 V über einen Innenwiderstand von 300 Ohm) jedem Klemmenpaar 162 und 164 ein. Während des Normalbetriebs oder des Betriebs mit voll geöffneter Drosselklappe, liegen diese Klemmen in einem offenen Stromkreis, Liegt an den Klemmen 162 und 164 eine Spannung an, so steuern die Transistoren 166 und 168 durch und schalten ihrerseits zwei mit ihnen verbundene Transistoren 170 und 172 ab, wodurch die Leerlaufdrehzahlsteuerung Impulse an die Zweistellungsmagnetventile 24 und 28 abgeben kann. Wenn der Fahrer dann eine höhere Motorendrehzahl fordert, wird die Spannung für die geschlossene Drosselklappe von den Klemmen 162 und 164 abgeschaltet, die Transistoren sperren, und alle AusgangsSignaIe der Leerlaufdrehzahlkreise werden über die Transistoren 170 und 172 an Masse geführt. Dadurch bleiben die Zweistellungsmagnetventile 24,28 in der Stellung, die sie zuletzt innehatten, als die Leerlaufregelung arbeitete, wodurch das Luftventil 14 halb geöffnet bleibt.

Fig. 5 zeigt eine Kühlmitteltemperaturschaltung mit einem Rechenverstärker 174, an welchem eine Eingangsspannung von einer Quelle mit einem temperaturabhängigen Widerstand 176 anliegt, welcher der Kühlmitteltemperatur des Motors ausgesetzt ist, und dessen Wider-

_o bis_o standswert sich erheblich in einem Bereich von -40 C/+88 C ändert.

Dadurch ergibt sich bei ansteigender Temperatur ein vergleichbarer Prozentsatz des Spannungsanstiegs am Ausgang des Verstärkers 174. Diese Ausgangsspannung liegt an einer Zenerdiode 177 an, deren Zenerknie der Spannung entspricht, die am Ausgang des Verstärkers 174 anliegt, wenn der Motor eine normale Betriebstemperatur, z.B. 71 C erreicht. Ein überbrückungskondensator 178 dient zur Erdung unerwünschter Spannungsspitzen, die fehlerhafte Bezugswerte erzeu-

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gen können- Somit begrenzt die Zenerdiode 177 die Spannung auf der Leitung 188, so daß keine weitere Temperaturkompensation bei Temperaturen stattfindet, die über dem gewählten Normaltemperaturwert liegen. Somit würde die Schaltung der Fig. 5 zu Einstellungen der Leerlaufmotorendrehzah1 auf Werte führen, die erheblich höher sind als der Normalwert bei -23 C, etwas höher bei 22 C, jedoch bei Temperaturen über 71⁰C auf dem minimalen Sollwert bleiben. Normale Leerlaufdrehzahlwerte ergeben sich so wie folgt: 1000 U/min bei -23°C, 775 ü/min bei 22°C und 625 U/min bei 71°C, wobei weitere Erhöhungen der Betriebstemperatur über 71 C hinaus keine Wirkung mehr zeigen, um eine erhebliche Änderung der Leerlaufdrehzahleinsteilung zu bewirken.

Bei automatischen Getrieben ist der Motor bestrebt, zur Leerlaufdrehzahl oder nahe zur Leerlaufdrehzahl zurückzukehren, wenn die Drosselklappe mindestens im obersten Gang geschlossen wird. Bei Handgangschaltung schließt der Fahrer häufig die Drosselklappe, wenn der Motor eine verhältnismäßig hohe Drehzahl hat, wobei jetzt das vorwärtsgerichtete Trägheitsmoment des Wagens den Motor gegen die Wirkung der Motorbremse antreibt,und der Motor sich weiter mit hohen Tourenzahlen dreht, selbst wenn er abbremst. Wenn die Leerlaufdrehzahlsteuerung unter diesen Bedingungen zugeschaltet werden würde, so würde sie eine hohe Drehzahl abtasten und das Leerlaufluftventil 14 schließen. Wenn dann der Motor die Leerlaufdrehzahl erreichen würde, würde er zum abwürgen neigen. Eine einfache logische Schaltung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, vermeidet diese Schwierigkeit. An einem ODER-Tor 180 liegt entweder ein Signal für eine neutrale Stellung des Getriebes oder ein Signal für ein niedergedrücktes Kupplungspedal an. Liegt eines dieser Signale an, so

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gibt das Tor 180 ein Ausgangssignal an ein UND-Tor 182 ab. Am Eingang dieses ÜND-Tors 182 liegt auch ein Signal vom Schalter für die geschlossene Drosselklappe an. Um ein Ausgangssignal erzeugen zu können, muß dieses Signal sowohl als auch das Eingangssignal vom ODER-Tor 180 am UND-Tor 182 anliegen. Dieses Ausgangssignal dient dann zur Erzeugung eines AusgangsSignaIs der Leerlaufdrehzahlregelschaltung. Das Ausgangssignal wird besonders an die Klemmen 162 und 164 geleitet. Liegt dieses Ausgangssignal nicht an, so bleibt die Leerlaufdrehzahlsteuerung von den Zweistellungsmagnetventilen 24 und 28 abgeschaltet, die in ihrer letzten Stellung gehalten werden, wie es im Zusammenhang mit der Schaltung für die geschlossene Drosselklappe vorstehend beschrieben worden ist.

Ein weiteres nach Bedarf hinzuzufügendes Merkmal der Erfindung ist eine Schaltung für das Anlassen bei heißem Motor, wie sie in Fig.7 gezeigt ist. Diese Schaltung verhindert, daß der Kreis des Anlaßmagnetventils das Luftventil während eines Starts bei heißem Motor über einer Kühlmitteltemperatur von beispielsweise 32 C öffnet. Das Eingangssignal für die Kühlmitteltemperatur, das beispielsweise auf der Leitung 88 anliegt, gelangt an einen Rechenverstärker 184, wo es mit dem Temperaturbezugssignal auf einer Leitung 186 verglichen wird. Temperaturen, die höher liegen als die durch das Bezugssignal angezeigte Temperatur ergeben ein Ausgangssignal des Rechenverstärkers 184, wodurch ein Transistor 188 angesteuert wird, der seinerseits das Signal über das Versorgungsmagnetventil 24 an Masse leitet. Damit kann sich das Luftventil 14 nicht bei einer warmen Kühlmitteltemperatur beim Wiederanlassen öffnen. Ohne diese Schaltung würden Starts bei warmem Motor ein starkes Überschwingen der Drehzahl verursachen, bevor der Motor auf seine richtige Leerlauf-

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- 21 drehzahl zurückkehrt.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die erfindungs-

die gemäße Leerlaufdrehzahlsteuerung nicht nur Leerlaufdrehzahl auf Sollwerte regelt, sondern auch ein genau gesteuertes Leerlaufdrehzahlverhalten bei niedrigen Betriebstemperaturen liefert, um ein Abwürgen des Motors bei schnellem Bremsen zu vermeiden, insbesondere unter veränderlicher Belastung wie bei Klimatisierung, sowie während des Anlassens die erforderliche Luftversorgung sicherzustellen. Die erfindungsgemäße Anlage liefert einen adaptiven Verstärkungsfaktor, der für einen stabilen Betrieb ein schnelles Ansprechen auf große Drehzahlfehler und ein langsames Ansprechen gestattet, wenn der Motor in der Nähe des Sollwerts der Leerlaufdrehzahl arbeitet.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

M J Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kraftstoffeinspritzanlage für einen Motor mit einem motorgesteuerten Zündverteiler, wobei die Kraftstoffeinspritzanlage eine Luftleitung sowie eine Drosselklappe umfaßt, welche den Hauptluftversorgungsstrom in der Leitung für den Motor steuert sowie mit einer Vorrichtung einschließlich einer Kraftstofförderpumpe, die eine
unter geregeltem Druck stehende Kraftstoffquelle darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leerlaufdrehzahlsteuerung ein
Luftventil (14) zur Steuerung einer Hilfsluftquelle für den Motor (10) umfaßt, daß ein federvorgespanntes Stellglied (26) für das Luftventil (14) vorgesehen ist, dessen Feder dem Strömungsmitteldruck der Kraftetoffquelle mit geregeltem Druck entgegenwirkt, ferner dadurch, daß ein magnetspulenbetätigtes Zweistellungsversorgungsventil (24) den Kraftstoffdruck zwischen Kraftstoff quelle und Stellglied (26) steuert, daß ein magnetspulenbetätigtes Zweistellungsrücklaufventil (28) den Kraftstoffstrom zwischen dem Stellglied (26) und einer Rücklaufleitung (30) steu-

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ORIGINAL INSPECTEQ

ert, weiter dadurch, daß eine dem Zündverteiler zugeordnete Einrichtung (32) eine Reihe von Impulsen erzeugt, die sich in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors (10) verändern, sodann dadurch, daß eine Vorrichtung (82,84,88,92) eine sich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur des Motors (10) ändernde Spannung erzeugt, daß ein Abtast- und Haltekreis (34) die Impulse und die temperaturabhängige Spannung erhält und eine sich in Abhängigkeit von der Motorendrehzahl ändernde Gleichspannung erzeugt, die von Änderungen der Kühlmitteltemperatur modifiziert wird, daß eine geregelte Gleichspannungsquelle (40) vorgesehen ist und ein Summierverstärker (36) das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises (34) sowie der geregelten Gleichspannungsquelle (40) erhält, um ein Ausgangssignal· zu erzeugen, wenn das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises (34) stärker ist als das der geregelten Gleichspannungsquelle (40), weiter dadurch, daß die Ausgangssignale des Abtast- und Haltekreises (34) sowie der geregelten Gleichspannungsquelle (40) an einem Summierverstärker (38) anliegen, der ein Ausgangssignal erzeugt, wenn das Ausgangssignal des Abtast- und Haltekreises schwächer ist als das der geregelten Gleichspannungsquelle (40), ferner dadurch, daß je ein Impulsbreitenmodulator (42,44) an die Summierverstärker (36,38) angeschlossen sind und einen Oszillator (46) umfassen, wobei sie (42,44) die AusgangsSignaIe der Verstärker (36, 3 8) in eine Reihe von Impulsen der Oszillatorfrequenz umsetzen, deren Breite der Größe der Ausgangssignale der Summierverstärker (36,38) proportional ist und schließlich dadurch, daß eine Treiber- und Steuerschaltung (50) in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Impulsbreitenmodulatoren (42,44) die magnetspulenbetätigten Zweistellenrücklauf- (28) und -versorgungsventile (24)

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steuert.
2. Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung (154,160;152, 158) umfaßt, die während des Starts in Abhängigkeit vom Anlassen des Motors (10) die Eingangssignale für das magnetspulenbetätigte Zweistellungsrücklaufventil (28) kurzschließt und ein starkes Eingangssignal an das magnetspulenbetätigte Zweistellungsversorgungsventil (24) anlegt, um sicherzustellen, daß das Hilfsluftventil (14) geöffnet bleibt.
3. Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Ausgangskreise der beiden Impulsbreitenmodulatoren (42,44) Vorrichtungen mit Transistorschaltern (166,168) geschaltet sind, daß diese Vorrichtungen (162,166;164,168) in Abhängigkeit von der offenen Drosselklappe (12) die Ausgangssignale an Masse legen und damit das Stellglied (26) in seiner letzten Stellung vor dem öffnen der Drosselklappe (12) halten, und schließlich dadurch, daß diese Vorrichtungen in Abhängigkeit von der geöffneten Drosselklappe (12) den Schalter (166) öffnen, damit die Leerlaufdrehzahlsteuerung zum Normalbetrieb zurückkehren kann.
4. Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausgangskreisen der beiden Impulsbreitenmodulatoren (42,44) Vorrichtungen mit Transistorschaltern (166,168) vorgesehen sind, daß diese Vorrichtungen (162,164) in Abhängigkeit von der geöffneten Drosselklappe (12) die Ausgangssignale an Masse legen (170,

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172) und damit das Stellglied (26) in seiner letzten Stellung vor dem öffnen der Drosselklappe (12) halten und schließlich dadurch, daß diese Vorrichtungen (162,164) in Abhängigkeit von der geschlossenen Drosselklappe (12) die Schalter (166,168) öffnen, um die Leerlaufdrehzahlsteuerung auf ihren Normalbetrieb zurückzuführen .
5. Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtast- und Haltekreis (34) einen Kondensator (74) mit einer bekannten Spannungsabfallcharakteristik umfaßt sowie einen Taktgeber (82,84), der in Abhängigkeit von den Impulsen für die Motorendrehzahl den Zeitpunkt steuert, an welchem die Spannung am Kondensator (74) abzufallen beginnt.
6. Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kra ffcstoffeinspritzanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur des Motors (10) arbeitende Einrichtung einen temperaturabhängigen Widerstand (176) umfaßt, daß eine Schaltung (174) zusammen mit dem temperaturabhängigen Widerstand (176) eine sich in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur verändernde Spannung erzeugt sowie dadurch, daß eine Vorrichtung (177,88) die temperaturabhängige Spannung dem Taktgeber (82,84) einspeist, um den Zeitpunkt zu verändern, an welchem die Spannung am Kondensator (74) abzufallen beginnt, wodurch die gesteuerte Leerlaufdrehzahl verändert werden kann.
7. Leerlaufdrehzahlsteuerung für eine elektronische Kraftstoffeinspritzanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine

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Zenerdiode (177) parallel zu der kühlmitte !temperaturabhängige!! spannungsverändernden und -führenden Einrichtung (176,88) geschaltet ist, um diese Spannung zu begrenzen, so daß ein Anstieg der Kühlmitteltemperatur über eine Soll-Betriebstemperatur hinaus keine weiteren Änderungen der Leerlaufdrehzahl des Motors (10) bewirkt.

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